U型钢管是由细长的直线钢管通过弯管工艺冷弯而成的,在热交换器等设备上有着广泛的应用。本课题针对原冷弯现场笨重的搬运取料设备需要更换的问题,设计开发一套轻便且自动化程度高的抓取搬运机械手,不仅提高了冷弯工艺的生产效率,而且降低了工人劳动强度和人工成本。本文在了解原来弯管工艺和取料机构的基础上,针对不同规格的U型钢管(弯管半径0.2m~1.2m,弯管管脚长度0.3m~1.4m)。利用原取料设备的车轮、轨道和齿条,构建三个小车同轨,每个小车均采用两只机械手爪的抓取搬运机械手方案。机械手爪安装在电缸推杆的末端,电缸采用成对安装,一个固定在小车车架上,另一个安装在横移线性模组的滑块上。通过控制小车车架上的伺服电机调整三组线性模组上机械手爪之间的纵向距离,以此适应弯管管脚长度的变化。线性模组经滑块带动电缸及其上的机械手爪的横向移动,以此适应弯管的半径变化。输入某弯管型号后,系统自动调整三组机械手之间的距离,使得三组(六只)机械手分别位于当前弯管的头部、中部和尾部。本文对U型钢管抓取搬运机械手的主要零部件进行了力能参数的计算和选型。其中主要零部件包括控制行走小车纵向移动和横移模组上的伺服电机、控制机械手升降的电缸、手爪电机、机械手爪等部件,确定各个部件的型号及相关参数。最后,运用Creo3.0建立机械手的三维模型并进行虚拟装配。在充分考虑启制动时惯性力对抓取搬运机械手瞬间的应力状态和手抓变形位移后,通过ANSYS workbench软件对其进行详细的有限元分析。根据机械手爪在不同的加速度下的应力和变形图,对比分析有限元分析的结果和现场调试的结果相近,表明所设计的结构和有限元分析所建议的加速度分析结果符合整个抓取搬运机械手的工艺设计要求。