近些年来,由于国民经济的迅速发展,国家对于航天航空技术与现代机械加工业的项目的投入力度不断增加,一方面大锻件的应用越来越多,另一方面对锻造车间的锻造机械化与自动化要求也越来越高。锻造操作机是用于锻造自动化作业的重要设备,能够夹持各种大型锻件配合主机完成锻造作业,大大改善产品质量,提高劳动生产效率。然而,由于国内的大型锻造操作机的核心技术尚未完全成熟,导致企业需要斥巨资从国外引进,打破这一局势的唯一办法就是我国必须自主创新,开发出具有自己知识产权的重载锻操作机,来满足各行各业对大锻件的需求。本文从机构的创新设计的角度,提出一种新型六自由度锻造操作机,并着重分析该新型机构的运动学、动力学并设计其控制器系统。本文按照构型分析、运动学分析、动力学分析以及控制器设计的流程进行研究。基于“平面12杆3自由度运动链拓扑图图谱库”,综合出锻造操作机的不同机构,并针对锻造操作机的工作特性评价指标建立链筛选原则,优选得到一种合适的新构型。首先对新型锻造操作机的机构进行分析,着重对其机构综合与自由度的分析。基于复向量方法建立其运动学数学模型,分析其速度、加速度以及雅可比矩阵,得到其位置解与速度解,基于Matlab平台仿真机构的正运动学模型与逆运动学模型。通过对比仿真结果,证明了运动学分析的正确性。将液压缸的缸体和活塞杆简化为一个构件的情况下,基于虚功原理方法推导并建立主运动机构的动力学数学模型。在给定夹钳末端负载情况下,使夹钳按照预定轨迹进行运动,得到不同状态下三组液压缸所需提供的驱动力的仿真曲线。结果表明该新型锻造操作机的主要承重构件为前提升缸。将该简化模型与实际中将液压缸的缸体和活塞杆分为两个构件的动力学模型进行仿真对比分析,得到各驱动液压缸分别在三种运动状态下输出驱动力的误差曲线。对比仿真结果证明简化模型等效于实际模型,并且有效简化了动力学的建模过程。针对新型锻造操作机的三组液压缸系统设计器模糊PID控制器,基于Matlab/Simulink平台搭建新型机构的控制子系统仿真模型,在一定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及相应误差曲线。研究结果表明对于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性。