随着全球经济的高速发展，如何更加高效、绿色、节能、经济的生产产品从而提高市场竞争力成为企业发展的目标。近年来随着机械自动化技术的发展，工业机器人、机械手等自动化装备在机械制造业中得到广泛应用。在机械制造工艺过程中使用自动化装备不仅改善了生产环境，从长远利益来看也降低了生产成本。但是目前在使用数控车床加工回转体料件时，仍然存在人工装卸工件的情况。人工装卸不仅劳动强度大，而且生产效率低，甚至会对作业人员的人身安全造成威胁。因此，在本论文中针对数控车床的装卸料作业设计了专用机械手，从而可以替代繁重的人工作业，提高生产效率，稳定产品质量，也符合现代化工业对数控车床自动化加工的要求。　　本论文在充分了解国内外机械手设计的发展现状与研究成果的基础上，对数控车床上下料机械手的结构设计与仿真分析进行了系统研究。首先，基于功能性需求，对数控车床上下料机械手的工作原理进行了深入分析，设计了上下机械手的结构方案与总体控制方案。其次，完成了上下料机械手旋转机构、俯仰机构、手爪和其他主要零部件的结构设计，并在Pro/E三维软件中完成了机械手的实体建模与装配分析。再次，根据上下料机械手控制方案，设计了驱动上下料机械手完成抓放功能的气动控制回路，设计了驱动上下料机械手完成取料功能的液压控制回路，基于机械手的动作原理，设计了PLC控制系统，完成了控制流程图设计、硬件选型与控制程序编制。第四，考虑到上下机械手的手爪结构复杂且工作中受载较大，采用ANSYS Workbench对手爪在极限工况下进行了有限元强度分析，另外还对齿轮副和传动轴这些传动系统中的关键零部件进行有限元强度分析。最后，对上下料机械手的手臂进行了有限元模态分析，研究了其固有频率与振型，为机械手的振动稳定性分析与结构优化奠定了基础。