机械部件创新设计与制造
二、竞赛目的
促进高职教育紧贴产业需求培养企业急需的高技能人才,促进高职教育机械设计制造类专业的教育教学改革,促进高职教育校企合作的深入开展,促进高职教育社会服务能力的提升,促进高职教育国际交流与合作。展示高职院校学生的创新设计能力、职业动手能力、职业道德与团队协作能力,展示高职院校教师的教学方案设计和教学资源制作水平,展示高职院校的专业建设成果,增强高职教育吸引力。
三、竞赛方式和内容
(一)竞赛方式
1.竞赛以团队方式进行,每个参赛队由学生组和教师组组成。学生组由学生选手3人组成(须为同校在籍学生,其中场上队长1人);教师组由教师3人组成(须为同校在职教师。其中负责人1人,为教师组现场答辩教师选手;指导学生组现场竞赛的指导老师2人)。
2.参赛队在赛前准备阶段,学生组自行完成参赛部件的创新设计与制造,并将参赛零部件等带到竞赛现场;教师组根据参赛部件设计项目教学方案,制作教学资源。
3. 现场竞赛形式,学生组为答辩和创新制造,教师组为答辩。
4. 现场创新制造竞赛期间,允许参赛选手在规定时间内,按照竞赛规则,接受指导教师的指导。参赛选手可自主选择是否接受指导,接受指导的时间计入竞赛总用时。
5. 赛场开放,允许观众按照赛场开放方案,在不影响选手竞赛的前提下进入竞赛现场参观和体验。
(二)竞赛内容
1.竞赛主题:低碳环保
2.竞赛内容:符合竞赛主题的机械部件创新设计与制造。
具体内容为:
给定一风能,根据能量转换原理,创新设计与制造一风能驱动叶轮转动,进而带动传动机构和驱动机构,实现物料传送的机械装置,如图1所示。物料尺寸Φ25mm×10mm,物料材质为塑料或尼龙;顶杆作直线往复运动,行程范围30mm~50mm。各参赛队根据题意自行设计本装置,确定加工方法。
图1. 风力装置示意图
学生组竞赛:
(1)创新设计:赛前完成设计的整套部件装配图、零件图和创新设计说明书;
在创新设计阶段,各参赛队按照竞赛主题,利用CAD/CAM软件等进行部件的创新设计,然后利用参赛院校的数控车床、加工中心等设备,由参赛选手制作相应的部件并调试。
① 叶轮。叶轮直径为Φ200mm~Φ250mm。叶轮厚度(含轮毂)不大于60mm。叶轮中心距底座平面高度可控制在150 mm~200mm之间。如果采取其它安装方式,则距离不限。叶轮材质为硬铝合金,叶轮上叶片的曲面形状、叶片数量和叶轮的加工工艺由各参赛队赛前完成。
② 传动轴。传动轴材质为45号钢,长度根据各参赛队的设计自行决定。除传动轴与叶轮轮毂的连接部分外,传动轴的结构设计和加工工艺由各参赛队赛前完成。
③ 叶轮支架、底座由各参赛队赛前完成设计与加工。
④ 传动机构与驱动机构由各参赛队赛前完成设计与加工,该部分为纯机械机构。传动机构的体积应控制在280mm×250mm×250mm范围之内。驱动机构的顶出方向应呈90°双方向顶出。顶杆的往复运动不允许使用弹性元件。
⑤ 物料平台的的设计与加工由各参赛队赛前完成。物料平台应做成高度可调结构,以便与驱动机构相匹配。
⑥ 料仓的支承设计与料仓的制作由各参赛队赛前完成。因为是双向顶出机构,所以料仓可以是两个,料仓材料不限。
⑦ 除叶轮和传动轴的材料有明确规定以外,其他零部件的材料规定为金属材料(标准件除外)。
(2)创新制造:现场加工2个主要零件(叶轮和传动轴),编制零件加工工艺方案,与赛前完成加工的其他零件进行装配和调试;
① 创新制造竞赛时,按竞赛现场规定的叶轮直径和轮毂图样现场加工叶轮,叶轮的形式和叶片数量自定,叶轮毛坯自带,不允许预加工毛坯,不允许带半成品。该叶轮为竞赛过程中的主要车铣复合件,叶轮叶片应在竞赛现场完成铣削加工,不允许钣金成形;传动轴与叶轮轮毂连接部分应按竞赛现场规定的图样现场加工,传动轴毛坯自带,不允许预加工毛坯,不允许带半成品。该轴是竞赛过程中以车削加工为主的加工零件。选手将赛前已完成加工的零部件带到竞赛现场,包括螺钉、螺母、销钉等标准件,与现场加工的零件完成装配联调。竞赛前不允许预装配,竞赛开始后方可装配。
② 叶轮加工完成后要做静平衡测试。
③ 轮毂图样、传动轴与轮毂连接部分图样以及评分标准在竞赛现场提供。传动机构与固定平台连接的螺孔位置赛前公布。
(3)答辩:赛前制作答辩PPT,现场答辩。
教师组竞赛:
以各自参赛部件的创新设计和制造为项目载体,完成以下工作:
(1)教学方案设计:赛前完成部件的教学方案设计;
(2)教学资源制作:赛前制作与部件相关的教学资源;
(3)答辩:赛前制作答辩PPT,现场答辩。
(三)竞赛成果文件
1.创新设计的整套部件装配图、零件图和创新设计说明书。
2. 现场加工零件的加工工艺方案(包括加工工序图表);
3.加工出的零件和装配后的创新设计产品部件;
4.项目教学方案设计及教学资源成果。
(四)赛后点评
竞赛结束后,由专家对赛项相关产业的发展进行介绍并对赛项的技术要点、选手表现、竞赛成果等进行点评。
四、竞赛规则
1.创新制造竞赛
(1) 参赛队按照参赛时段进入竞赛场地,自行决定选手分工、工作流程和时间安排,利用现场提供的所有条件,按照正确的操作步骤,用尽量短的时间完成竞赛任务。
(2) 竞赛分批依次进行,参赛队的入场顺序采取抽签方式确定。
(3) 参赛队在赛前半小时进入赛场,赛前15分钟选手进入竞赛工位,确认现场条件。竞赛时间到方可开始竞赛。
(4) 竞赛时间为6小时,连续进行,包括现场加工2个主要零件(叶轮和传动轴)、编制零件加工工艺方案、与赛前完成的其他零件进行装配和调试、静平衡测试等所需的时间。竞赛过程中,食品和饮水由赛场统一提供,选手休息、饮食等时间都计算在竞赛时间内。
(5) 竞赛过程中,参赛选手须严格遵守相关操作规程,确保人身及设备安全,并接受裁判员的监督和警示;若因选手个人因素造成人身安全事故和设备故障,裁判长有权中止竞赛;若因非选手个人因素造成设备故障,由裁判长视具体情况做出裁决(暂停竞赛计时或调整至最后一批次参加竞赛)。如果确定为设备故障问题,裁判长将酌情给与补时。
(6) 在竞赛过程中,选手可以就遇到的问题向指导教师求教。指导教师最多允许指导三次,每次最多3分钟,但指导教师不得动手操作。
(7) 参赛队若提前结束竞赛,应由选手向裁判员举手示意,竞赛终止时间由裁判员记录,参赛队结束竞赛后不得再进行任何操作。
(8) 参赛队需按照竞赛要求提交竞赛结果,裁判员与参赛选手一起签字确认。
(9) 竞赛结束,参赛队需清理现场,经裁判员确认后方可离开赛场。
(10) 东道主队安排在首场竞赛。
(11) 同一个省有两个以上(含两个)参赛队的,通过抽签,安排同一批次参加竞赛。
2.答辩
(1)现场答辩分批依次进行,参赛队入场顺序采取抽签方式确定。
(2)选手须严格遵守竞赛规程,并接受赛项裁判组的监督和提示,不得延长陈述和答辩时间。
(3)答辩时间:
学生组答辩时间:陈述5分钟,答辩10分钟,合计15分钟。
教师组答辩时间:陈述5分钟,答辩10分钟,合计15分钟。
(4)答辩选手:学生组3名选手同时参加答辩(其中任选一名选手陈述,答辩时,谁先举手谁回答问题);教师组答辩选手为参赛队负责人。
3.赛前,各参赛队提交的所有文件,赛项执委会会密封保存,直至正式开赛后向裁判员统一公布。
4.赛题以及答辩提纲等非公开文件,所有相关专家和裁判员将签订保密协议,严守保密纪律。
5.竞赛现场提供轴流风机,风速8-12m/s,风量10000m3/h左右。
6.赛前提供叶轮和传动轴样题。
五、评分标准的制订原则、评分方法及奖项设定
(一)评分标准的制订原则及评分方法
1.在高职组赛事裁判委员会领导下,赛项裁判组负责赛项成绩评定工作,并上报高职组赛事仲裁工作组,由高职组赛事仲裁工作组对竞赛结果作最终裁定。
2.赛项裁判组本着“公平、公正、公开、科学、规范”的原则,通过创新设计、创新制造、答辩等形式,对部件的工作效率、结构、加工工艺、性能价格比、先进性、创新性等多方面进行综合评价,最终按总评分得分高低,确定学生组奖项归属;通过评价教学设计方案、教学资源制作水平和教师选手答辩,确定教师组最终成绩,按照总评分得分高低确定教师组奖项归属。
3. 参赛队赛前进行创新设计与制造的所有零部件的加工精度、表面粗糙度、装配精度、零件制造规范性均纳入创新设计成绩评判范围。
4. 竞赛现场加工部分零件的成绩评判标准为:竞赛现场加工与装配的所有规定尺寸符合现场提供的技术要求。
5. 竞赛效果部分的成绩评判标准为:达到竞赛规定的平移物料个数、平移物料的距离和方向准确者成绩优先。
6. 轮毂图样、传动轴与轮毂连接部分图样以及评分标准在竞赛现场提供。
7. 学生组赛项总成绩100分。其中,创新设计成绩占25分,答辩成绩占10分,加工制造成绩占40分,竞赛效果占25分。
8. 教师组赛项总分100分。其中,教学方案设计占30分,教学资源制作占40分,答辩占30分。
9.所有竞赛只计团体竞赛成绩,不计参赛选手个人成绩。竞赛名次按照得分高低排序。当总分相同时,再按照加工质量→创新合理→时间效率→经济成本得分排序。
(二)奖项设定
1. 学生组赛项只设团体奖,按参赛队总分进行排名确定成绩,其中一等奖10%,二等奖20%,三等奖30%,获奖团队每位选手均获得大赛组委会颁发的获奖证书。
2.教师组作为独立奖项,单独评分,其中一等奖10%,二等奖20%,三等奖30%,获奖团队每位选手均获得大赛组委会颁发的获奖证书。
六、申诉与仲裁
(一)申诉
1. 参赛队对不符合竞赛规定的设备,有失公正的评判、奖励,以及对工作人员的违规行为等,均可提出申诉。
2. 申诉应在竞赛结束后2小时内提出,超过时效将不予受理。申诉时,应按照规定的程序由参赛队领队向赛项裁判组递交书面申诉报告。报告应对申诉事件的现象、发生的时间、涉及到的人员、申诉依据与理由等进行充分、实事求是的叙述。事实依据不充分、仅凭主观臆断的申诉将不予受理。申诉报告须有申诉的参赛选手、领队签名。
3. 赛项裁判组收到申诉报告后,应根据申诉事由进行审查,6小时内书面通知申诉方,告知申诉处理结果。如受理申诉,要通知申诉方举办听证会的时间和地点;如不受理申诉,要说明理由。
4. 申诉人不得无故拒不接受处理结果,不允许采取过激行为刁难、攻击工作人员,否则视为放弃申诉。申诉人不满意赛项裁判组处理结果的,可向大赛高职组赛事仲裁工作组提出复议申请。
(二)仲裁
1. “2011年全国职业院校技能大赛”高职组裁判委员会设仲裁工作组,负责受理大赛中出现的申诉复议并进行仲裁,以保证竞赛的顺利进行和竞赛结果公平、公正。
2. 仲裁工作组的裁决为最终裁决,参赛队不得因对仲裁处理意见不服而停止竞赛或滋事,否则按弃权处理。