封头是压力密封容器的重要组成部分。为满足不同大小封头的智能化数控切割加工,需对其进行翻转变位和运输等上卸料操作。本文针对直径为1400mm~4300mm的椭圆形或蝶形封头,提出自动化解决方案,设计并搭建一套集升降、翻转、夹持和运输为一体的智能化上卸料机器人系统。具体内容如下:介绍了课题的项目背景、项目需求及一些重要的技术参数。重点介绍了国内外大型工件的翻转变位和运输研究现状和结构特点。结合项目需求,提出系统的上卸料方案,讨论翻转、夹持和升降变位的方案布局与耦合关系,选用流水线式运输方案。结构设计。设计夹持结构、升降结构、翻转结构和流水线结构,并计算选用合适的电机、减速机与丝杆螺母等。重点讨论了夹持结构的自适应式体现,分析了翻转结构的最优回转轴。ANSYS有限元分析。简化升降、夹持、翻转等模块的机械模型,并对各模块结构进行静力学分析和模态分析,从静力变形应力分布与模态振型分布,找到结构的薄弱环节,并进行结构优化。分析整体结构的力学性能,验证与局部结构最优的一致性。控制与调试。介绍了电气原理与PLC逻辑,解决夹紧力的预紧、电机的同步性保证、位置偏差的检测等问题,实现对各模块电机的同步、异步控制。确定升降、夹持、翻转间的耦合关系,使整个系统具备了互锁功能。最后进行现场的机械装配与电气控制调试,使得整个上卸料机器人系统能够顺利地运行。