锻造操作机是实现锻造自动化的关键设备,其夹钳平行升降、进退和俯仰等主运动,配合夹钳旋转能完成锻压绝大部分工序。目前国内外对主运动机构的研究比较少,本文结合锻造实际需求,综合利用并联机构的分析方法、计算机仿真和实验验证,对三种操作机主运动机构的建模和性能分析中的若干关键问题进行了研究。这些关键问题包括新机构的提出、运动学建模和仿真、解耦性评价、驱动力与载荷关系模型,以及样机实验研究。具体研究内容如下:1)研究了三种具有串并联混合结构的操作机主运动机构,其中两种是国际常用机构,另一种是自主开发的新机构,建立并求解具有封闭解的非线性运动学模型,分析了给定输入时夹钳末端的输出轨迹和给定输出时驱动的输入变化。2)研究了三种操作机主运动机构耦合性,以操作机的工艺动作为依据,提出了给定输入—输出关系条件下操作机的解耦性评价模型,分别研究了三种机构的特性,得出结论为新型操作机的主运动机构是解耦的,而另两种只是部分解耦。3)建立三种操作机主运动机构的静载驱动力与载荷关系模型,求解工艺动作下各个驱动缸的作用力,为操作机驱动液压缸的设计提供理论基础。对新型操作机样机进行实验研究,验证了理论模型的准确性和有效性。4)建立新机构的动载驱动力与载荷关系模型,研究重载低速机构中惯性力对驱动力特性的影响。本文的研究成果为锻造操作机的构型设计、控制策略的制定和驱动液压缸的设计提供了依据。