近些年来,随着先进制造技术的不断发展,冲压成形技术与计算机技术、现代控制技术、信息技术等相互结合、相互渗透,得到了前所未有的发展。在大中型企业中,传统的生产方式已经逐渐被连线式自动化冲压线或多工位压力机所代替,而小企业由于成本、安全等原因,采用单机自动化的方式提高自身企业的竞争力。本文以山东高密高锻机械有限公司的YT28-1030压力机为基础,以自主研发的自动化上下料系统为研究对象,针对在实际生产过程中出现生产节拍慢、结构不稳定等问题,进行优化设计。本文主要完成以下工作:第一,根据企业的生产情况和YT28-1030压力机的控制特点进行分析,提出自动化上下料的设计要求,分析不同的驱动方式、传动方式和控制方式,结合实际要求,选用伺服驱动、齿轮齿条传动和同步带传动的方式,设计机械手的整体结构方案。第二,建立机械手的有限元分析模型,根据应用情况,利用ANSYS Workbench对桁架、Y1轴机械臂和Y2轴机械臂进行静力学分析,验证结构强度;对机械手整体和Y轴机械臂进行模态分析,得出固态频率下的变形和需要优化的零部件,并验证电机产生的激励频率不会对机械手系统产生影响。第三,ADAMS软件建立机械手动力学模型,得出各轴的运动速度和加速度曲线,并求出末端位置曲线,为系统的控制顺序优化和节拍优化作理论基础;对机械手的齿轮齿条进行啮合力仿真分析,分析得出,设备在启停和变速的节点上有冲击振动,但不影响设备的正常运行。建立系统的振动模型,以Y2轴机械臂末端位置为分析点,分析得出优化前和优化后的振动频响模型,经过对比,优化后的系统振动幅值明显减小。第四,设计机械手的控制系统,选择以PLC为控制器,完成控制系统的硬件进行选型和I/O点分配,设计端拾器的气动系统,并对气动元件选型计算,编写了机械手动作流程图和控制顺序功能图,并设计了人机交互界面。最后综合分析,对机械手的机械结构进一步优化改进,优化生产节拍到17.5s,通过实际验证,可以满足生产需要。