棒状工件旋转送料机构设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321哈尔滨理工大学学士学位论文棒状工件旋转送料机构设计 摘要旋转送料机构送料机构是自动机械的辅助操作机构之一, 棒状零件的自动送料机构是机构利用零件(或毛坯)自重落料,零件沿轴向送进,简单易行。本文运用先进的大型工程技术软件Unigraphics进行落料送进装置设计与运动仿真，根据工件工艺参数和生产纲领的要求，实现了向前送料50后工件旋转90的工作要求。本系统设计分五部分，文中系统的阐述了整个设计的思路和原理，其主要研究内容为：一是旋转式柱状送料器的主要性能指标；二是技术论证方案拟订；三是根据生产纲领要求设计自动机械循环图，其中首先确定送进装置各运动循环步骤，然后进行自动机械循环的设计，最后进行同步化循环图设计；四是部件设计计算及分析；第五部分为应用UG技术对所设计机构进行运动仿真，包括整个模块的介绍，运动仿真以及最后输出MPEG电影文件。关键词旋转送料机构；棒状工件；运动仿真； UGRod-like workpiece of Rotary Feeding Mechanism DesignAbstract Rotary feed mechanism is the automatic feeding machine, one of the auxiliary operations, rod-like parts of the automatic feed is the institutions to make use of parts (or rough) self-loading material into parts along the axial, simple.In this paper, large-scale application of advanced software engineering technology into blanking Unigraphics to design and motion simulation device, in accordance with process parameters and production work program requirements, the achievement of the feed forward workpiece rotation after 50 mm of the job requirements of 90 .The system design is divided into five parts, the text of the entire system of ideas and principles of design, the main study as follows: First, cylindrical rotary feeders of the main performance indicators; second is technical demonstration programming; Third, the Program in accordance with production requirements Design of automatic machinery cycle map, first determine which device sent to the steps of the campaign cycle, and then the cycle of automatic mechanical design, the final design cycle synchronization; Fourth, the design calculations and analysis of components; the fifth part of the application of technology by UG Simulation of design agencies, including the introduction of the module, motion simulation, as well as the final output MPEG movie files.Keywords Rotary Feeding Mechanism ；Rod-like workpiece；MotionSimulation； UG不要删除行尾的分节符，此行不会被打- II -目录摘要 IAbstract II第1章 绪论 1.1 前言11.1.1 课题研究的意义和国内外研究现状11.1.2 送料机构介绍2第2章旋转式柱状送料器总体设计.32.1 主要参数要求32.2 方案类比与论证32.2.1 设计技术分析32.2.2 方案论证42.3 确定方案72.3.1 工艺流程72.3.2 确定传动方案82.3.3 主要传动比计算92.4 各执行机构的运动计算及工作循环图102.4.1 各执行机构的运动计算102.4.2 绘制执行机构运动循环图112.5 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线122.6 本章小结14第3章棒状工件旋转送料机构零件建模.143.1 Unigraphics NX简要概述153.2 Unigraphics NX实体建模153.3 零件建模16 3.3.1 落料管.18 3.3.2摆杆.21 3.3.3凸轮.23 3.3.4送料轴.243.4本章小结.24第4章棒状工件旋转送料机构运动仿真.25 4.1装配.25 4.2仿真运动.27 4.3本章小结.31结论.32致谢.33参考文献.34附录.35第1章 绪论1.1 前言本次课程设计分为两部分:送料机构的工作原理及结构设计;完成UG技术下自动送料机构的运动仿真.1.1.1 课题研究的意义和国内外研究现状本课题题目为现在先进的大型工程技术软件Unigraphics进行落料送进装置设计与运动仿真，根据工艺参数要求传送外径10，长45的柱料，生产纲领1200件/时，功能：向前送料50 旋转工件90。本系统设计分五部分进行说明，说明书系统的阐述了整个设计的思路和原理，具体的分步的讨论了各部分的特点：一是旋转式柱状送料器的主要性能指标；二是技术论证方案拟订；三是根据生产纲领要求设计自动机械循环图，其中首先确定送进装置各运动循环步骤，然后进行自动机械循环的设计，最后进行同步化循环图设计；四是部件设计计算及分析；第五部分为应用UG技术对所设计机构进行运动仿真，包括整个模块的介绍，运动仿真以及最后输出MPEG电影文件。本说明书概括阐述了整个设计的原理、设计过程及部分的特点。目前国内在同类产品生产中应用广泛，且有很大的技术和价格优势，从局部上分析，其操作简便，且工作过程便于观察。摆杆、凸轮相对独立，便于拆卸和安装。其结构把凸轮内置与壳体和摆杆中间，有效的实现结构紧凑和减少占地面积。由于采用凸轮驱动，通过对凸轮外轮廓线的调整可以实现不同行程和不同工艺顺序，便于调节，完成任意工作循环。从制造成本上分析，由于该操作过程按时序控制系统完成，无需复杂的软件支持，从而降低成本，加强价格竞争力以扩大市场。宗上所述，采用旋转式柱状送料器为目前及将来市场的最佳选择。传统CAD/CAM/CAE单点技术和应用孤岛已经不能满足产品更新换代的快速响应需求，先进制造技术已经涌现出许多新的制造理念和制造模式，产品的全生命周期管理、并行工程的实施、虚拟企业、敏捷制造等先进制造技术和方法为企业的快速发展注入了新的活力。先进制造技术正向着集成化、智能化、可视化、网络化、虚拟化的方向发展，而这些发展需要功能强大的集成化软件平台的支持。Unigraphics（简称UG）是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造行业的CAD/CAE/CAM高端软件。作为一个集成的全面产品工程解决方案，UG软件家族使得用户能够数字化地创建和获取三维产品工程解决方案，UG软件被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化制造等各个领域。1.1.2 送料机构介绍送料机构是把待加工的工件从料堆中分离出来,并按自动机械的节拍和工件在加工中的正确方位,将工件送到指定的工件上,完成点加工的定时,定量,定向的供送。送料机构是自动机械的辅助操作机构之一,但其自动化程度的高低,将直接影响到产品质量的稳定,生产率的高低,劳动条件的好坏等方面。旋转式柱状送料机构是送料机构的一种,目前常见的送料机构可分为五类,即液体供料机构,粉粒供料机构,卷料供料机构,板片供料机构及单件物品供料机构.在各类供料机构要解决的问题是不同的,例如液体料和粉料的流动性能好,可采用控制装料时间来控制装料的数量,这样定时和定量的问题可和起来考虑,在定向方向上可通过输送导路来解决,因此设计液体料供料机构时,主要考虑定量,灌装和容器的上下运动等方面.现在所设计的旋转式送料器,则主要考虑定向和定量的问题.定向部分在单件物品加工的自动机械中具有重要意义,它使待加工的工件具有正确的方位.定向机构是根据工件的特征等进行设计的;定量部分是根据自动加工的数量要求,对自动机械每一工作循环给出一定量的工件,.这部分机构的设计,是根据被加工工件的特证和自动机械的结构原理.目前所设计的定向送料机构的送料方向,可有以下几种方式:1将料仓中的管料垂直于原状态送上工位。2将料仓中的管料平行于原状态送上工位。根据目前送料机构的发展方向发展方向,根据对送料机构的要求:(1) 送料快而准确。(2) 供料平稳,无冲击,保证工件或机构杆件不受损坏。(3) 供料范围广。以减少产品规格变化而更换机构杆件的种类及停车时间。(4) 机构简单,工件可靠。第2章 旋转式柱状送料器总体设计2.1 主要参数要求参数：生产能力：1200件/h 零件的尺寸：棒料（1045），如图2-1所示。 则单件工作循环 T=3600/1200=3（S） 图2-1 圆柱状工件2.2 方案类比与论证2.2.1 设计技术分析 如图所示的旋转式柱状工件送料器，对其进行经济和技术方面分析比较，探索自动机工艺上的可能性。目前国内在同类产品生产中应用广泛，且有很大的技术和价格优势，从局部上分析，其操作简便，且工作过程便于观察。摆杆、凸轮相对独立，便于拆卸和安装。其结构把凸轮内置与壳体和摆杆中间，有效的实现结构紧凑和减少占地面积。由于采用凸轮驱动，通过对凸轮外轮廓线的调整可以实现不同行程和不同工艺顺序，便于调节，完成任意工作循环。从制造成本上分析，由于该操作过程按时序控制系统完成，无需复杂的软件支持，从而降低成本，加强价格竞争力以扩大市场。宗上所述，采用旋转式柱状送料器为目前及将来市场的最佳选择。2.2.2 方案论证2.2.2.1执行机构系统功能分析在将棒料旋转90度且将棒料向前送50能完成此功能的方案如下：方案A：采用导管式送料器 先采用有一定弧线的管式滑道完成90度的旋转（靠工件的自重完成），然后有推出机构将工件向前移动50。 图2-2 导管式送料器工作原理图方案B：采用旋转式送料器 采用导向销与轮槽的相对滑动实现工件90度的旋转，采用凸轮推出机构实现机构的推出50。如图2-3图2-3 旋转式送料器工作原理图综合分析：方案A虽然结构简单制造成本低，但滑道的占用空间大，且滑道与工件的摩擦会破坏工件表面，占用空间大。方案B利用导向锁实现90度的旋转，构思巧占用空间小，结构紧凑工件精度保持性好。可调整性高。综合分析选方案B。2.2.2.1 驱动机构方案论证实现送料行程50的系统可通过以下两种驱动实现方案A：采用凸轮与摆杆驱动对凸轮外轮廓线的修改，实现摆杆驱动壳体旋转和腿料轴的往返运动，摆杆与壳体通过一轴套连接，避免了旋转带来的周向干涉，如上图 2-3。方案B：采用液压缸与电磁阀配合驱动工作原理如图2-4所示： 图2-4 液压控制回路工作原理图综合分析：方案A：制造成本低，可调节性好，在规定的时间内严格稳定完成工作循环，适于高速自动机械。方案B：制造成本高，但传动平稳，靠液压杆的触点感应器控制电磁阀换向，由于产品生产率要求较高，方案B不适合高速工作，应选方案A。2.3 确定方案夹紧2.3.1 工艺流程下落夹紧夹紧夹紧 旋转90度送进50 托料 图2-5 工艺流程图2.3.2 确定传动方案传动原理及原理图如图2-6：推动轴上的划块行程S=50 图2-6 传动原理图设L=150，L1=75，则凸轮的最大半径与最小半径之差为0.5S=25取R小=50，R大=75 图2-7 凸轮基本尺寸图 图2-8 导向销的受力图导向销固定在推料轴上，送料时导向销受到摆杆对送料轴作用产生的推力和壳体的反力 ，在运动过程中严格沿壳体上的曲线轮廓做相对滑动，实现工件90度的旋转。2.3.3 主要传动比计算 驱动：采用Y系列三相异步电动机（同步转数1000r/min） 由于该送料机构所需驱动扭矩较小 采用Y100L-6（满足性能要求、价格低 、质量轻） 功率：1.5KW 转速：960r/min 电流：9.4A 最大扭矩/额定转矩 ：2.0由于Tp=3s r=20r/min 若要实现960 r/min20 r/min的转换，需要三次减速采用皮带轮和二级展开式减速器。传动的选定 带传动 i0=5由于高速级传动比i1小于3 ，当采用两极浸入油池深度相近时 取i1=4由 i总 = =4 低速级 i2=2.4 图2-9 电机与机构的连接传动图2.4 各执行机构的运动计算及工作循环图2.4.1 各执行机构的运动计算 完成这一工艺循环过程由若干个执行机构来实现，这些执行机构之间必须有严格的时间和空间位置的联系，也就是动作顺序及延续，以保证机构不发生干涉，调协送料的传递要求。 图2-10 分配轴转角关系图由于该凸轮机构为对心直动凸轮机构分配轴转角与凸轮轮廓角相等即：k=k s=s d=d 0=0确定循环的组成区段：根据送料的工艺要求，旋转式柱状工件送料器的运动循环由下列四个阶段组成：Tk =送料轴向前送料 TS =送料轴的送料S=50时的停留（卸料）Td =送料轴的返回 T0 =送料轴在S=0的位置停留（装料）因此有Tp= Tk + TS + Td + T0与这四个阶段时间相应的转角满足：k +s +d +0 =360确定各运动阶段的时间及分配轴转角：根据工艺要求 TS=1（s） 相应的分配轴转角s=3601/3=120运动循环的其余时间及分配轴转角Tk+Td+T0 =Tp-TS= 2（s） k+d+0 =360-s=240相应的Tk和Td可根据执行机构的可能运动规律初步确定如下： Tk =0.5（s） Td =0.5（s） T0=1（s）相应的分配轴转角分别为： k =360=3600.5/3=60 d = 360=360= 600 = 360=360=1202.4.2 绘制执行机构运动循环图将以上的计算结果绘制成坐标式循环图2-11 图2-11 分配轴转角图2.5 按给定运动规律设计凸轮轮廓曲线作图法：在这里选取摆杆运动规律图的图来用作图法求出凸轮的轮廓线凸轮工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度绕O转动，其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变，但凸轮固定不动，机架和从动件一方面以角速度绕O转动，同时从动件又以原有运动规律对机架往复运动。根据这种关系，不难求出一系列从动件尖底的位置。由于滚子始终与凸轮轮廓接触，所以反转后滚子中心的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线。运用反转法绘制滚子从动件盘型凸轮机构凸轮轮廓曲线的方法和步骤如下：1) 以o为半径作基圆,因为设计凸轮为等径凸轮,所以无偏心距e=0,点k为从动件导路线与偏距圆的切点为圆点,导路线与基圆的交点Bo(Co)便是从动件尖底的出始位置.2) 将位移线图（图2-13）s-的推程运动角和回程运动角分别作四等分.3) 自Oco开始,沿的相反方向取推程角60,远休止角120, 回程运动角60,近休止角120,在基圆上得C4、C5、C9诸点.将推程角和回程角分成与上图对应的等分,得C1、C2、C3、和C6、C7、C8诸点.4) 都过圆心.它们便是反转后从动件道路的一系列位置.5) 沿以上各切线自基圆开始量取从动件相应的位移量,即取线段C1B1=11,C2B2=22,的反转后底尖的一系列位置B1B26) 将B0B1B2连成光滑曲线(B4和B5之间以及B9和B0间均为以O为中心的圆弧)便得到一条凸轮弧线.7) 再以上各点为中心画一系列的滚子,最后做这些滚子的内包罗线它便是滚子从动件盘型凸轮的实际轮廓线,或称工作轮廓线. 图2-13 位移线图图2-14凸轮轮廓曲线2.6 本章小结本章分析和论证了送料机构采用凸轮摆杆传动的可行性和合理性，计算了各机构的尺寸，形状，并确定了电机和减速器的各参数，为下一步做UG仿真打好了基础。第3章 棒状工件旋转送料机构零件建模3.1 Unigraphics NX简要概述与传统设计方案的比较为了开发出优质的产品，设计过程中需要研究设计将如何在现实世界中运作。物理原形设计是完成这项工作的昂贵、耗时的方法，而常用的选择方法传统的数字分析则高度依赖于受过培训的专家，以获得正确的结果。值得庆幸的是，有一种仿真设计性能的方法，它不具备这些缺点。Unigraphics NX仿真产品在其预定环境中的运作，就可以研究设计产品的机械性能。用户在透彻理解该创新软件后，可以在开发周期的早期改进设计，这时进行更改更容易而且代价更低。计算机辅助设计的数据管理优势。以软件为中心的计算机辅助设计方案，还可以有效的把仿真和优化功能扩展到了用户CATIA，UNIGRAPHICS和其它CAD软件包中。他通过行业标准接口DXF，IGES，VDA，直接从CATIA和UNIGRAPHICS以及其他CAD软件包导入几何体。Unigraphics NX结构仿真软件包能让评估/理解和优化本设计在现实环境中的静态和动态结构性能。CAD几何体的精确表示以及独特的自适应解决方案有助于提高产品质量，并减少延长开发时间相关的费用和无效原型。另外，结构访真软件包还提供另外专用分析，它能够自动建立NASTRAN等产品完全相关的FEA网以及其他PTC产品和数据管理工具的端到端互操作性，其中包括其他CAD数据。通过直接在Unigraphics NX模型上操作，结构仿真软件包消除了数据传送问题，并提供了参数化优化功能。另外，多学科仿真功能可以同时支持结构、热和运动设计优化。结构仿真软件包是Unigraphics NX系列的一部分，为工程师提供了相关的参数化、互操化和以互连网为中心的建模与仿真功能。3.2 Unigraphics NX实体建模Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。3.3 零件建模3.3.1 落料管1、点击对话框中的图标，进入ug二维绘图界面。首先点击点击中的圆命令：，绘制拉伸基面，按尺寸绘制二维图如下所示 图3-1落料管草图2、然后点击图标，进入三维造型界面，点击对基面加以拉伸。 图3-2 落料管建模步骤图（1）、选择实体面；（2）、选择方向和距离；（3）、选择基准点；（4）、输入拉伸起始距离和终止距离。最后所得到拉伸效果图如下：图3-3 图3-3 落料管图3、进行进料管其它部分的拉伸：再次点击图标进入二维绘图界面。按尺寸绘制二维图，最后加以拉伸，步骤如上。最后得出轮廓图，如：（图3-5） 图3-4 建模步骤图图3-5 落料管建模图 3.3.2 摆杆点击图标进入二维绘图界面。按尺寸绘制二维图，最后加以拉伸，然后采用布尔减运算对其他拉伸部分的布尔减。如下步骤所示：采用点构造器确定三点，如（图3-6）所示：再采用钻孔15mm 图3-6 摆杆建模步骤图 图3-7 摆杆建模图3.3.3 凸轮 点击图标进入二维绘图界面。按尺寸绘制二维图，最后拉伸。 图3-7 凸轮建模步骤图图3-8 凸轮建模图3.3.4 送料轴点击图标进入二维绘图界面。按尺寸绘制二维图，最后拉伸。图3-9 送料轴建模步骤图图3-10 送料轴建模图3.4 本章小结通过对UG的使用，对重要零部件进行建模，对各个零件有了更加具体化，真实化得了解，同时，有了零部件的图样，可以对接下来的装配步骤和仿真模拟有了很大的帮助第4章 棒状工件旋转送料机构运动仿真4.1装配UG装配过程是在装配中建立部件之间的链接关系。它是通过关联条件在部件间建立约束关系来确定部件在产品中的位置。在装配中，部件的几何体是被装配引用，而不是复制到装配中。不管如何编辑部件和在何处编辑部件。整个装配部件保持关联性，如果某部件修改，则引用它的装配部件自动更新，反应部件的最新变化。UG装配模块不仅能快速组合零部件成为产品，而且在装配中，可参照其它部件进行部件关联设计，并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。装配模型生成后，可建立爆炸视图，并可将其引入到装配工程图中；同时，在装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对轴测图进行局部挖切。点击出现图标栏点击图标出现如下对话框： （1） 选择填加部件（2） 增加已有部件（3） 选择填加位置即坐标系（4） 填加完所要装配的部件后我们开始进行装配，点击图标出现如下对话框： 其中主要的约束内容有：图4-1前虎钳装配图装配、对齐、中心、距离等。前虎钳装配完毕，见（图4-1）依次进行约束装配最后得出组装图。组装图见附（图4-2）在Unigraphics NX 技术完成做图的基础上，进入设备的运动仿真。运动仿真是基于时间的一种运动形式，机构在指定的时间段中运动,并同时指定该时间段中的步数进行运动分析。 图4-2总体装配图运动仿真的核心是设定运动分析模块，运动分析模块是CAE应用软件,用于建立运动机构模型，分析其运动规律。每个运动分析方案均可以独立修改,而不影响装配主模型，一旦完成优化设计方案，就可直接更新装配主模型以反映优化设计得结果。运动分析模块可以进行机构的干涉分析,跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等。运动分析模块的分析结果可以指导修改零件的结构设计(加长或缩短构件的力臂长度,修改凸轮行线，调整齿轮比等)或调整零件的材料(减轻或加重或增加硬度等)，设计的更改可以反映在装配主模型中。4.2 运动仿真1、凸轮打开：应用运动，打开如下对话框右键点击：新方案，出现“机构运动副”对话框，点击确定。图4-3凸轮仿真的建立图4-4凸轮仿真步骤图2、摆杆的运动选择图标曲线在曲线上，出现以下对话框：图4-5 摆杆仿真建立先选择凸轮外圆曲线，第二步选择滚轮的外圆曲线，（注：两曲线在同一平面内）如图所示：图4-6 摆杆的运动仿真步骤图3、隔料杆的摆动与托料杆仿真 点击3 D接触，如图按顺序选对象图4-7隔料杆的摆动与托料杆仿真步骤图4、送料轴上的导向销与导向槽的3 D接触和运动仿真 图4-8导向销与导向槽仿真步骤图5、运动仿真选择凸轮作为主驱动，定义凸轮，转轴和平键为单一连杆为旋转副 图4-9运动副仿真步骤点击图标，出现对话框如图4-7：确定时间为40秒，步数为70步点击确定进行分析 图4-10静动力设定图分析后得出后一个对话框，选择中的播放选项，编辑好的组件按照定义函数进行运动。动画制作文件输出MPEG动画，出现对话框：点击确定，图象存为动画保存在Unigraphics NX部件所在文件夹，即1和2。4.3本章小结本章应用了目前流行的Unigraphics NX软件，对工件及上料机构进行运动仿真。这样，把前面的步骤联系起来，使得机构整体运动状态得以清楚的表达，机构的正常运转，也表明此次设计过程中并无重大问题，对机构工作状态有了具体的体现 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。- 49 -结论自动机械具有比一般工作机高得多的劳动生产率。在这类机器中，控制系统起着类似人类神经的重要作用。独立完成旋转式柱状工件送料器的总体设计，对其进行经济和技术方面分析比较，探索自动机工艺上的可能性，技术上的先进性的经济上的的合理性。分别进行工艺方案的确定；传动、执行机构方案的的确定和机构设计。通过直接在Unigraphics NX模型上操作，结构仿真软件包消除了数据传送问题，并提供了参数化优化功能。另外，多学科仿真功能可以同时支持结构、热和运动设计优化。结构仿真软件包是Unigraphics NX系列的一部分，为工程师提供了相关的参数化、互操化和以互连网为中心的建模与仿真功能。通过毕业设计，能更深入的学习和运用Unigraphics对机构进行仿真。作为工业领域不可或缺的软件，UG 软件现在已经得到普遍运用，UG软件的高级人才也成为了工业领域的活跃因素，越来越多的人到UG的学习当中，为中国科技经济发展注入新活力。在本设计的进行过程中，对UG有了新的理解，并通过亲自动手、动脑，得到了很好的锻炼。通过这次设计，认识到了在工业发展中UG的不可替代的作用。参考文献1.张方瑞主编.UG NX入门精解与实战技巧.清华大学出版社，2001：103130页2.洪如瑾主编.UG NX CAD快速入门指导.清华大学出版社，2003：1481 页3.东北工学院 .机械零件设计手册.冶金工业出版社，1996：6088页4.吴克坚.机械原理 高等教育出版社 2001：108-149页5.刘品 .机械精度设计与检测基础哈工大出版社2003：162168 页 6.许福玲 .液压与气压传动 机械工业出版社 2002：132159页7.电子工业专用设备设计手册编写组编.电子工业设计手册，国防工业出版社，1978：2324页8.陈铁鸣.王连明主编.机械设计，哈工大出版社，2003：436页9. 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With this method the authors analyze the eddy current field in an induction ladle furnace and the force distribution in the charge (molten metal), and plot the corresponding curves.Key words Eddy current field； Finite element method； Nonlinear1 Introductionn In recent 20 years, owing to the rapid development of computer technology, the finite element method for studying electromagnetic field was developed from theoretical computation to commercial software package investigation, towards the direction of CAD, and gradually became designers important tool . It plays a more and more important role in the optimal design for electromagnetic products such as electrical machines, electrolysers, and induction furnaces, to re-duce their costs and to improve their properties1.So far, the finite element method computation for 2D stationary electromagnetic field and linear eddy current field has been fully developed, whose results can be of very high accuracy. However, the finite element method computation for 2D nonlinear eddy current field, although developed very much2, still presents some problems. This is because the treatment of nonlinear ferro-magnetic material is often met in the usual finite element method software, while the compu-tation of eddy current is often made with phasor method, and all variables are transferred into sinusoidal ones. In the non-linear ferromagnetic materials, both the magnetic flux den-sity B and the magnetic field intensity H do not vary sinusoidally at the same time, i.e., if B is of sinusoidal wave, H is of sharp-top wave; on the other hand, if H is of sinusoidal wave, B is of flat-top wave, hence in this case, the reluctivity can not be calculated by =H/B directly.In order to obtain the reluctivity of ferro-magnetic material in eddy current field, it is necessary to find the relationship between B and H, where both B and H were transferred into sinusoidal variables. For this purpose the equivalent magnetic energy method based on the conser-vation of magnetic energy is used in this paper.In using this method one takes the ending point of the linear part of real magnetization curve as the starting point to calculate the equivalent magnetic flux density Beq at different H values, then from =H/Beq, the equivalent reluctivity is obtained.In this paper, the finite element formulation based on the equivalent magnetic energy method is presented for the computation of 2D nonlinear eddy current field. Moreover, with the induction ladle furnace as an example, the eddy current field in molten metal and the distribution of electro-magnetic force are analyzed.2 Computation for E