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创新设计论文篇一
摘要：在煤矿资源作为我国发展的重要支柱能源的背景下，对煤矿产业进行高效、安全的现代化生产已经是必须之举。煤矿电气自动化控制系统的引入，实现了提高煤炭利用率，促进循环经济发展的目的。该文主要进行煤矿电气自动化控制系统创新设计的研究，从而对煤矿企业提出更完善、有利的生产控制方式。
关键词：煤矿;现代化;电气自动化;控制
高效作为一种传统的、不可再生资源，煤矿的利用应该已经得到更加严格的管控，相较于传统的煤矿生产过程，现代化生产更加注重安全和高效，而这种追求高效率和高安全性的生产，一定依托有大量的数字量和模拟量的控制装置[1]，比如对于瓦斯含量进行计量、对通风状况进行监测、对矿井的水泵进行开合控制等工作内容。因此，在提高煤炭利用率、进行循环经济发展方面，政府管控下的煤矿企业通过多种渠道进行了电气自动化控制技术的引入。电气自动化控制系统，是在计算机技术不断发展的前提下，基于plc技术[2]而创的数字化和自动化式的控制系统。plc技术成为解决效率、安全问题，实现煤矿电气自动化控制的有效、便捷手段。煤矿电气自动化的控制系统，可以在恶劣的工作环境下正常工作，使煤矿开采流程简化的同时保证计算机对数字和程序的控制，实现煤矿高效率同时高安全性的生产。对于煤矿电气自动化控制系统进行创新设计，旨在以更低的构建成本，来提高控制系统的运行可靠性和安全性，增强使用性能，进一步促进煤矿的生产、运输和存放等过程中的高智能化、自动化以及现代化。
1煤矿电气自动化控制系统
煤炭作为传统能源，在我国有着很多的`应用，是我国重要的资源，无论对日常生活或是工业生产都有着不能缺少的重要作用。电气自动化技术的应用，从本质来说，就是将资源的利用率最大化，即实现最高性价比。电气自动化控制系统中的主要组成部分是单片机[3]，其组成的主要部分包括电源、断电设备、防水设备、通风机等。在系统组成中，选择单片机时需要与工作环境适应，且操作时应该非常谨慎，切实避免漏水等事故发生。单片机的主要工作原理是通过cpu信号的变化进行控制，在煤矿的工作条件下，安装单片机可以做到保护作用。具体来说，单片机会对电流变化进行感应，通过程序实现电流—电压信号的转换，同时进行信号的转换。数据进行转换式采集后，通过电脑显示，通过控制设备配置的基本参数，可以对采集的数据进行完整保存。单片机对于煤矿开采过程中实行的保护作用，主要是断电保护和通风。
2煤矿电气自动化控制系统现状
无论是国际或者国内，煤矿业的自动化发展必然将成为未来发展的道路。无论在煤矿的建设还是发展中，自动化系统可以实现监控、诊断、维护等诸多内容，实现整体生产过程的自动化，是对工作效率的提高。目前，根据我国《煤矿自动化规划》要求，我国建设的新建矿井均为综合自动化网络平台主导生产管理。正在生产的主力矿井，均为自动化基础好的矿井，从设备集中控制向系统集中控制转变，对一些老矿井进行自动化改造，按照节能降耗的原则，进行逐步的改造。目前，自动化控制技术被广泛应用在多个行业，其中煤矿、火电、核电、化工、石油等行业对自动化的应用已经较为成熟，并处在不断发展之中，结合现状，煤矿电气自动化控制系统创新后，未来的发展方向，则是将技术与成熟的产品、多年实际运行过程中的经验进行整合，对自动化控制提供更为完整、整体性的方案。
创新设计论文篇二
摘要：研究了大学课堂教学形式，吸取教师和学生的意见，提出多功能课桌椅设计目标和任务。为实现设计目标，进行各种方案的分析和比较，最终根据功能最优和经济性综合评价结果，选择了一种新型多功能方案进行产品设计。根据选择的方案运用solidworks三维造型软件进行零部件的设计与装配。在学校的实习工厂进行零件制作和样品的装配，并在试制的过程中进一步对零部件的设计图纸进行修正和完善。新型多功能课桌椅设计达到了预期的设计目标，具有创新性和实用性，得到了师生们的认可。
关键词：多功能；课桌椅；创新设计
创新设计论文篇三
摘要：文章主要分析了普通卧式车床和简易卧式数控车床加工转向节杆部及法兰端面工艺方法不足，提出了采用专用立式数控车加工转向节杆部和大端面的工艺方案。给出了转向节专用立式数控车床总体结构、机床的工作循环及机床主要技术参数；并对转向节专用立式数控车床关键部件主轴箱、进给系统及转向节工装夹具等进行了设计。该机床使用结果表明，有效保证了转向节杆部和大端面与两顶尖孔的位置精度，同时有效降低装卸工件的劳动强度。
关键词：数控车床；设计；进给系统
汽车转向节是汽车上应力最集中、形状最复杂的零件之一，需要具有良好的机械性能。它的加工质量直接影响到汽车的操作性和安全性。随着汽车数量的迅猛增加，转向节的需求也随之上升，因此提高生产效率是至关重要的。但由于其结构的复杂性，给机械加工带来一定难度，特别是转向节杆部及法兰端面的加工，尺寸精度和位置精度很难保证。传统的转向节杆部及法兰端面的加工采用普通卧式车床或简易卧式数控车床，设计简易车具，利用尾座顶尖将转向节夹持在车具和尾座顶尖之间，车具拨动转向节旋转进行加工。此种加工工艺方法的不足：工件装夹困难；车具无配重，转速提高受限；加工效率低。鉴于上述对传统转向节生产工艺的分析，为了解决传统加工转向节杆部及法兰端面生产工艺的不足，我们开发设计了一种新的加工转向节杆部的专用立式数控车床。该设备具有同规格立式数控车床的工艺性能，同时具备加工转向节的高效性，同时减轻了工人装夹工件的劳动强度，是一种一举两得的理想设备。
1转向节专用立式数控车床工艺方案分析
1.1整体式转向节工艺特性
形状如羊角，结构复杂；毛坯为锻件，加工余量大，特别是法兰盘根部圆弧部分；工件偏重，转动惯量大；定位夹紧困难。
1.2机床方案
根据转向节工艺特性和定位夹紧要求，该机床采用主轴偏置的立式数控车床结构，在传统立式数控车床的基础上，增设尾座顶尖部件，并设计专用车具，形成高效加工转向节的新型机床，同时仍具备通用数控立车的功能。电气控制系统为日本fanuc-0i-mate数控系统。液压系统为符合iso标准的叠加阀结构。
1.3机床的.工作循环
安装工件—定位夹紧—数控滑台快移—x、z轴联动，同时主轴旋转—完成外圆加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—x、z轴联动，完成工件外圆各槽的加工—数控滑台快退至原位—伺服刀架换刀—数控滑台快移—x、z轴联动，完成工件各螺纹的加工—数控滑台退至原位—松卡—卸下工件—进入下一循环。
2转向节专用立式数控车床部件设计
2.1主轴箱设计
2.1.1主轴箱结构设计
本机床为立式结构，主轴箱就是传统意义上的床身，其作用一是安装主轴及其传动系统，二是支撑立柱即在其上安装的纵横滑板和电动刀架。因此要求主轴箱具有据够的刚性，结构必须合理，长期使用不变形。
2.1.2主轴箱传动系统
2.2.1纵向进给传动系统设计
纵向进给传动系统主要有纵向滑板和纵向滚珠丝杠传动副组成。其纵向滑板安装在立柱的纵向滚动导轨上，它可以沿立柱导轨做纵向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。纵向伺服电机经联轴直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动纵向滑板沿立柱导轨运动。
2.2.2横向进给系统设计
横向进给传动系统主要由横向滑板和横向滚珠丝杠传动副组成。其横向滑板安装在纵向护板的横向滚动导轨上，它可沿着纵向滑板向滑板横向导轨做横向运动。导轨采用重载型滚珠滚动导轨，导轨承载能力大，刚性强。横向伺服电机经联轴器直接驱动滚珠丝杠螺母副，带动横向滑板沿纵向滑板横向导轨运动。
2.3转向节工装夹具设计
2.3.1顶尖部件设计
顶尖是机床的重要定位机构，其功用：定位功能、回转功能、夹紧功能，其动作：安装工件时，顶尖部件处于上部，当工件在专用车具的正确位置上时，顶尖在油缸的作用下向下移动，使上顶尖顶紧工件杆部上顶尖孔，完成工件的定位夹紧。主轴旋转时顶尖也随着旋转，实现机床的主运动。设计此部件首先确定夹紧力，设计驱动油缸的规格，确保夹紧可靠；转向节是不平衡件，顶尖主轴及顶尖要有足够的刚性，以保证回转精度的长久稳定性。
2.3.2转向节车具设计
转向节是异形件，非常的不平衡，其车具设计有一定难度，第一是定位采用顶尖孔，其刚性不好，需要上下顶尖定位夹紧，下顶尖固定在主轴上，上顶尖单独设计移动部件；第二是夹紧，没有规则的夹紧面，同时不同的顶尖形状各异，要使车具具有通用性，车具必须具有适应不同工件的柔性；第三是工件的不平衡性，在设计车具时必须有可调整的配置设置；第四是在旋转的主轴上采用液压自动夹紧，主轴设置旋转编码器，以适应车螺纹功能，车具设置夹紧油缸。
3结束语
本机床已交付用户使用，其性能已达到设计要求。图纸经完善后开始投入小批量生产，并参加了在北京举办的第十届国际机床博览会，得到广泛好评。
参考文献：
[1]张振国，数控机床的结构与应用[m]，北京：机械工业出版社，
[2]王爱玲，现代数控机床[m]，北京：国防工业出版社，
创新设计论文篇四
数控车床实习中学生自主学习能力培养的策略与措施
摘要：二十一世纪是信息时代，也是知识经济时代。要求人才具有实践能力、自主学习能力和创新能力。随着教育改革的深入开展，传统教育面临着巨大的挑战，教学方法的改革已势在必行。本文从激发学习兴趣、营造探索氛围，挖掘认知潜能，加强意志培养，体验学习成功等方面论述了如何在数控车床实习中，培养学生的自主学习能力。
关键词：兴趣；氛围；潜能；意志；体验成功；自主学习
随着我国机械加工行业数控设备的普及，数控技术在制造业中应用越来越广泛，企业急需要一大批数控编程、操作及其维修人员。为此，不少职校都争相开设数控技术应用专业，培养应用型人才，缓解数控操作工及其维修工的紧缺局面。笔者近几年致力于数控实习教学的探索、实践和研究，深深地感觉到摒弃传统的授练结合教学模式，充分调动学生的主观能动性，让学生在实践活动中积极思考，主动探索，构建独立知识结构，培养自主学习能力是当务之急！
一、引导学习兴趣，激发自主学习
“兴趣”是一个人力求认识、掌握某种事物，并经常参与该种活动的心理倾向。学生有了学习兴趣，学习活动对他来说就不是一种负担，而是一种享受、愉快的体验，就会热爱学习。教师要用心分析学生的心理活动特点、过程和状态，了解他们的所思、所想、所感，走进他们的心里，和他们进行情感交流，同时抓住心理，使其对学习产生兴趣。如：刚开始学习数控，指导老师可以展示一些在普通车床上的难以加工的特型面，如椭圆、球体、抛物线、双曲线等等，让他们体会到数控加工的优越性。也可以带同学们去参观一些工厂，让他们看到数控加工的高精度、高质量和高效率，体会现代大生产的魅力，从而激发他们学习兴趣，调动自主学习的积极性。
二、营造探索氛围，激励自主探索
要真正让学生自主地参与探索学习并获得不同的发展，就必须营造一种自由、轻松、开放的探索氛围，促进学生去探究、去发现、去“再创造”。教师的教起到示范作用，学生根据教学内容，教学要求和自身实际，主动探索相应的方法，不断提高自主学习能力。传统教学多数是“教”的多，“学”的少，机械性操作多，自主性实践少。要改变这种现状，教师要引导学生积极思维，放手让学生参与教学的全过程，形成师生之间，同学之间，相互配合、和谐统一的教学氛围。
刚开始学习时，学生对数控车床结构、功能、操作以及一些常用指令都比较陌生，学习起来比较吃力，传统教学中，指导老师对数控机床的面板操作讲解时，十几个学生围绕指导老师，然后指导老师对机床上每一个小而密的键盘进行详细讲解。在这种教学环境中，不仅僧多粥少，而且学生受到视角的限制和实训室噪音的影响而无法听清老师的讲解，无法真正理解，学习效率普遍不高，教学质量受到影响，如果教师使用数控仿真软件，既能让学生更快地熟悉和了解数控加工，又能营造自主学习的氛围，为学生提供自我探索、自我创造、自我表现和自我实现的空间。
三、挖掘认知潜能，推动自主探索
“授之以鱼，而不授之以渔”，教会学生获取知识的方法，挖掘更多的认知潜能，比教给学生现成的知识重要得多。如果让学生掌握着多个系统，那学生的社会竞争能力会大大增强，就业的市场会更加广阔。日本的fanuc、德国simense、国内的广数以及华中系统都是在我国广泛使用的数控系统，一般情况下，条件好的职校，学生学习2—3种数控系统，稍微弱的职校学习一种数控系统，那如何让学生学习更多的知识，掌握更多的技能呢？这就看老师的教学方法和手段、学生的学习能力了。当学生学习第一个系统，老师在讲解基本指令时，要注意讲解一些指令的共性，如g00、g01、g02、g03、等等，帮助学生在自主学习第二系统时减轻负担，提高效率。平时还应该帮助学生拓宽数控专业的理论基础，为他们自主学习能力的培养提供更多的空间。
四、加强意志培养，指导自主探索
宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。现代化的生产是技能和意志的完美结合。没有刻苦的训练，就没有高超的技能；即使有了高超的技能，缺乏吃苦耐劳的精神，也不会创造更多的社会价值。教师要对学生提出严格的要求，把每一件学生作品，看成是工厂的产品，是一件艺术品，杜绝废品和次品。实习中，坚持“5s”标准，把好每一道工序，测量好每一次尺寸，决不让一个微小疏忽蒙混过关，培养学生解决问题的顽强意志力和钻研精神。信息时代，网络社会，机会稍纵即逝，生产机遇随时都有，我们培养的学生将来要拉得出、打得响，要善于打攻坚战、持久战，为工厂、为社会创造更多的价值。
五、体验学习成功，保持学生动力
苏藿姆林斯基说：“在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，就是希望感到自己是个发现者、研究者、探索者。”在实施素质教育的今天，教师不仅要满足学生心灵深处的那种强烈的欲望，而且还要让学生在自主学习中体验成功的愉悦。因为这种成功的情感体验能产生强大的内部动力，促进学生一次又一次探究新天地，成为学生自主学习的动力源泉。学习的'目的是为了运用，教师可指导学生从以下两方面进行能力训练，体验成功。
1、积极参与课题实习。新课改理念倡导学生要积极主动地参与课堂教学，师生形成良性互动，这也是一堂课成功与否的关键。因此，教师应多提供一些机会，如同一种工件，不同的加工材料让学生尝试去选择合理主轴转速、进给速度、切削用量等各种参数，比一比谁的加工质量好、效率高等，再如故意设置一些错误的加工工艺和程序段等；让学生在实习课堂这个小舞台上充分展示自我，将感性认识升华为理性的高度，形成自己独特见解或论点，并大胆地表达出来。使学习成为一种主动的探究，也使学生的思维能在交流中得到开拓。
2、积极参与社会化生产。在生产中实现自己的价值，寻找更多的动力源泉。有条件的学校可以走校企合作之路，帮助工厂加工零配件，既减轻了学校的实习耗材，又培养了学生的实际操作能力，还可以为学生勤工俭学创造条件，一举多得，何乐而不为呢？假期学校甚至还可以组织学生到工厂生产实习，与一线工人零接触，学知识练技能，融入社会化大生产，体验成功的喜悦。
“未来的文盲不是目不识丁的人，而是没有学会学习的人。”自主学习作为一种能力，不仅使学生在学校教育阶段受益非浅，而且可以为其终身学习和毕生发展奠定必要的基础。作为一名职业教育工作者，我们要秉承科学施教的精神，不仅要教给学生基本技能基本知识，更重要的是培养学生的自主学习能力，做生活和社会的弄潮儿。
创新设计论文篇五
3.1创新设备系统煤矿的开采，现代化式应用自动控制系统，提高工作效率即意味着提高企业的竞争力。为了电气自动化控制利用更加高效，选用pic设备之前，必须进行整体性系统状态和功能的评估。若只对煤矿开采中的瓦斯浓度进行监测，可以选择微型设备。但是矿井中，水位高低直接影响着水泵的工作状态，所以对pic的选择上就必须选择大型设备。在优化设备系统上，使设计要求水平更高并对矿井实施全方位实时监控，是未来的主要发展方向。实现这一内容，可以全方位对矿井下的情况并数据进行掌控。另一方面，在编程程序上，当前主要有三种，分别为手控编程、pic编程和计算机编程。三者并没有绝对优劣，手动编程适合数据较少时使用，pic编程适合大规模的采矿需求，但是范围有限制。计算机编程和pic编程的结合，能提高效率但是耗资大，以上多种编程组合方式中，在煤矿电气自动化控制系统的创新时，应根据当时情况的需求，因地制宜，因时制宜，完成编程方式的选择。3.2创新系统软件系统软件的优劣对于煤矿开采工作的顺利进行也至关重要，对系统软件进行创新，意味着对于不同变化条件可以进行更加细致的满足，即提高开采效率和开采质量。对这一目标的实现，需要通过进行系统内部软件的处理，处理得当则是完成这一目标的关键步骤之一。对系统内部软件的处理，应用直观的图表来展现组合装配，不仅是pic系统应用过程中的关键步骤，同时也是技术上的难点。系统创新或优化的工作，应该从自身的规模进行，在了解煤矿开采工作实际需求的前提下，进行工作设计，选择软件的参数，并且进行合理搭配，使优化/创新之后的系统可以与煤矿的实际运行情况相匹配，然后在实际操作过程中，完成对工效和质量的提升。3.3创新系统硬件系统硬件和系统软件可以互为参照，缺一不可，都是在电气自动化控制系统中属于重要部分。简单来说，系统硬件主要会涉及到输入及输出的设备。相应的，对系统硬件的优化也包括两个部分，对输入设备的优化和对输出设备的优化创新。其中，对输入设备的创新以pic设备供电电压为基础，一般电压在85～240v之间，考虑到煤矿的实际工作环境往往比较恶劣，所以需要对安装电源进行净化，过程需要特定的方法考量。电路的创新，通常选择滤波器和变压器，两者进行结合就可以对电压进行较好的控制。输出设备的创新，则需要对指示标准和调试的装置进行选择，一般可以采用晶体管的输出方式，此种方法可以保证反应速度，同时对电流频率有益。
4结语
煤炭资源在我国的发展过程中意义重大，并将持续作为重要资源为我国使用，不论是日常生活中，或者工业发展中，在这种背景下，对煤矿开采工作进行完善就十分有意义。对煤矿电气自动化控制系统进行创新研究，是对该自动控制系统性能进行提高的有益途径，只有创新系统的内部元件，并更新各部分的工作原理，才可以更好地发挥其控制作用，对煤矿开采效率的提高和功能的完善都有很大帮助。煤矿产业对pic电气自动化控制系统的应用，可以加速煤矿企业的自身发展，同时也可以使整个系统的运算和编程效率得到提升。如该文中讨论的结果，创新设计重点可以在创新系统内部构建，保证输入电路和输出电路的稳定，且创新系统软件和硬件，以电路的自身条件和运行的环境来结合确保电压的稳定和在正常值范围。在这种保障和发展条件下，煤矿产业将继续作为我国的重要资源支柱，良性、可持续地得到发展。
参考文献