近年,随着我国从“制造大国”向“制造强国”转变进程加快,自动化设备在工业生产中的应用越发广泛。在冲压生产线上,自动化冲压是降低生产成本、保障生产安全的有效方法,其中上下料机械手是自动化冲压的重要组成部分。本文设计研究了一种成本低廉的小型封头冲压上下料气动机械手,主要研究内容及结论如下:(1)在机械系统设计方面,运用模块化和参数化的理念进行设计。在结构上采用了气缸推动转轴转动、气缸推动滑动导轨作为手臂、限位开关与机械挡块共同定位的新方法,这样不仅使结构有所简化,而且还在一定程度上提高了气缸的定位精度;然后以齐次变换为基础,建立机械手运动学和动力学模型,并进行了分析研究,为类似的分析提供理论基础与参考;最后通过ADAMS软件进行虚拟样机仿真,结果表明机械结构不存在干涉。(2)在驱动系统设计方面,选用封闭型位置控制回路的方式实现气缸位置控制;然后设计出驱动回路原理图,并对驱动回路中的气动元件进行了选型。(3)在控制系统设计方面,充分考虑了软、硬件各自的特点,进行了PLC控制系统的硬件设计(PLC选型、I/O点分配、PLC外部接线)和软件设计(SFC图、梯形图程序、程序逻辑测试);最后进行了机械手样机验证实验,结果表明:机械手结构设计合理、气动驱动系统运行平稳、控制软件性能良好,达到了课题的设计要求,成功开发了一套基于PLC控制的气动机械手,对“机-电-气”一体化设备有一定的借鉴价值。(4)将复杂网络理论应用于机械手控制电路的可靠性分析,采用邻接矩阵的方法建立了限位开关电路的无权网络模型;并通过Pajek软件计算了模型网络各节点的度、聚类系数和介数等网络表征参数,综合分析了各元件的重要度,定位了电路的Hub节点。结果表明:元件GND、VDD、V1是最容易导致网络崩溃的Hub节点,是系统可靠性设计的重要对象。