在石油开采,井上上卸扣工作过程中,国内现在一般采用的都是传统的液压动力大钳,其操作不便,结构笨重,并存在许多的安全隐患,影响工作效率的提高。在自动化钻井生产中,铁钻工(Iron Roughneck)是目前最先进的上卸扣设备,可完成钻杆、套管等钻具的旋扣连接工作,提高了生产的效率和安全性,是现代化钻井中最先进自动化设备之一。为了提高钻、修井生产安全性和工作效率,实现自动化生产,为钻井平台无人化生产打下基础,设计出了参数优化、应用广泛的铁钻工产品,本文就铁钻工冲扣钳的设计方案进行了研究,通过对目前国际市场常见铁钻工产品的类型对比分析,对铁钻工的结构、工作原理、技术参数进行说明。同时结合我国生产状况,通过对国内液压大钳和国外铁钻工产品的工作原理、设计方案、性能参数的对比分析,着重探讨了TZG216-110型铁钻工冲扣钳的设计方案。对铁钻工冲扣钳机构包括钳头,推力杆,钳体外壳及液压元件进行了机构设计,力学分析,虚拟仿真,并对重要构件进行了有限元分析与校核,得到若干重要参数,为实体制造提供了重要参数。本文主要使用Solidworks软件对整个冲扣钳部分进行了实体建模,并使用了Cosmosmotion,Cosmosworks插件对冲扣钳机构进行了仿真与有限元分析。铁钻工作为一种工业机器人,必将取代现有的液压动力大钳,成为今后钻井作业中的主流上卸扣设备。其操作简便,安全,可靠,大大降低了安全风险,同时也降低了人力资源成本,提高了工作效率。目前,国内在这方面的研究还属于起步阶段,本文将对今后铁钻工的研究与开发提供一些参考和依据。随着国内石油钻采行业在设备自动化的快速发展,铁钻工的应用将成为井上自动化的必然趋势。