随着注塑行业的快速发展,对于注塑生产企业的自动化程度要求也越来越高。注塑机专用机械手能够极大地提高注塑生产的产品质量和生产效率,同时还能避免由于人为操作失误而造成的损失。气压传动系统使用安全、可靠,可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。对于注塑企业来说,配备一种成本低、体积小、易操作、结构简单的注塑机专用机械手,已经成为提高市场竞争力的必要手段。本课题以注塑机取模机械手为研究对象,首先研究其执行机构和驱动系统的设计过程,然后对夹持机构进行优化设计以提高夹持力,最后对机械手的虚拟模型进行动力学仿真分析以对设计过程提供数据支持。论文主要工作内容如下(1)为了提升机械手的通用性和互换性,使机械手得到标准化制造和应用,采用模块化的设计思想,完成了机械手执行机构的分析与设计。首先,论述了机械手坐标形式的比较与选择,介绍了机械手的工作过程和各工位的时间分配。然后,制定了机械手的基本参数,设计了执行机构的组成模块。最后,完成了三维模型的建立(2)针对执行机构的传动装置和控制模块,完成了机械手驱动与控制系统的分析与设计。首先,论述了驱动方式的比较与选择,设计了气动基本回路和位置控制回路。然后,论述了气压驱动系统的实现原理,完成了气动元件的选取与计算。最后,确定了控制系统的输入和输出点,设计了外部接线图,完成了控制系统的软件设计。(3)为了提高夹持机构的夹持力,完成了机械手夹持机构的参数化建模和优化设计。首先,阐述了ADAMS的仿真原理与主要模块的作用,通过ADAMS软件,采用参数化点的方法,建立了夹持机构的动力学模型并简化,包括零件、约束副和驱动,并对模型进行了测试。然后,通过细化模型,建立设计变量,对所有的设计变量分别进行设计研究分析,得到设计变量对夹紧力的影响程度。最后,对机械手夹持机构模型进行优化设计,通过修改设计变量,对设计点坐标多次优化迭代,找到了一个最优点,并自动生成新的样机模型,得到最优机构性能的设计参数。(4)为了方便日后机械手的轨迹规划、样机试验和设计控制方案,完成了虚拟机械手的运动学仿真与分析。首先,介绍了机械手模型仿真分析过程。然后,利用Pro/E建好机械手模型导入ADAMS中,通过修改模型的基本参数,得到了ADAMS环境下的机械手虚拟样机模型。最后,在软件中给模型施加约束和驱动,设置驱动函数,得到了速度,加速度,角速度,角加速度的曲线。通过分析所得曲线数据可以缩短开发和技术改进的周期,节省研发资金,提升设备质量。