锻造操作机是锻造压机的重要配套设备,其主要作用是夹持锻件完成相关的工艺动作,在锻压时要求操作灵活并具有较高的操作精度,然而由于操作机机构为串并联混合的连杆机构,不同方向的运动相互耦合,运动关系复杂,使得操作机的控制变得非常复杂,且难以获得理想的操作精度。本文从运动学的角度出发,以平行连杆式操作机为例,对操作机机构进行了运动学解耦设计和线性化优化设计,并对机构在锻压过程中运动和刚度特性做了较详细的分析,提出了操作刚度的线性耦合性评价指标:1、本文首先对机构进行了位置分析,并求得机构的雅克比,建立了操作机关节刚度与操作刚度的映射模型。通过分析操作机运动特性,证实了机构的运动和刚度的不解耦及非线性特性。2、为定量地描述运动及刚度的非线性与耦合程度,分别建立了运动的线性耦合性评价矩阵ГJ和操作刚度的线性耦合性评价矩阵Гk,为运动及操作刚度的性能评价提供了判据。3、运用平面运动几何学中的轨迹曲率理论对机构进行了近似解耦设计,经过优化设计,大大降低了运动的非线性程度。4、通过优化设计后的机构与DDS机构的刚度特性对比,验证了设计方法的可行性。最后分析了设计中的关键参数取值对机构几何尺寸以及运动、操作刚度性能的影响,分析结果对于操作机的设计及控制具有较大参考价值。本文综合运用了平面运动学、优化设计和机器人方面的相关理论对操作机进行了运动学优化设计,大大地降低了操作刚度的耦合和非线性程度,这会极大地简化操作机的顺应控制,对于提高操作机的操作精度及顺应缓冲性能具有重要的意义。