随着我国航空工业的快速发展,钛合金的用量逐年增加,钛合金件需要在400~800℃高温下进行热成形。目前国内航空制造企业在一批钛合金件加工完之后,不能及时更换高温模具,而是要等待高温模具自然在空气中冷却至常温,再进行人工方式换模。等待的过程需要耗费的时间大约为24个小时,但是加工这一批次零件的时间只需要大约0.5个小时,进而加工的热成形机只有大约15%的使用率。热成形机的购买成本过于昂贵,不利于控制生产成本。为了保证高效的生产效率和较低的生产成本,所以国内航空制造企业迫切需要一种自动化程度高且稳定性优异的高温换模机械手。根据航空企业的要求,本文设计了用于热成形高温换模的自动化高且安全可靠的换模机械手。本文主要研究了高温换模机械手的机械设计部分,机械部分主要由升降系统、伸缩系统、夹持系统及地面行驶系统组成,其中升降系统由升降模具系统和升降台系统组成。同时对相应系统的关键执行零件进行了详细设计与选型,实现了对高温模具的安全可靠的更换。利用CATIA建立了机械手的各个系统的三维数模,并且给出了机械手的总体装配模型;利用ANSYS Workbench对机械手的关键零件-升降模具系统中的升降机构进行了热-结构耦合分析,对不同厚度的隔热材料进行了热分析,为不同位置的电机和机械手前端的模具隔热罩选择相应厚度的隔热材料;使用DELMIA进行三维动态仿真,分析机械手的各部件的运动路径以及空间协调,验证设计的合理性。