近年来国内汽车行业的发展非常迅速,为了大众多样化的需求汽车产品的推陈出新也变得越来越快,这也使得汽车冲压线对自动化和柔性化水平的要求提高。汽车生产的首要工艺就是冲压,冲压主要是完成汽车白车身覆盖件和支撑件,因此冲压生产线是汽车制造的基础。冲压上下料机器满足冲压生产线对柔性水平的要求,相比以前的人工生产,它不仅能降低生产成本,还可以优化产能的利用、缩短开发周期;既适合汽车新线建设,又适合老线改造,是目前汽车企业的最佳选择。本文主要是在有限元基础上对冲压上下料机器人进行结构分析,并对关键部件大臂进行了拓扑优化设计。首先根据使用的冲压机器人确定整体结构和参数,在建立该机器人运动学方程的基础上进行正逆解,为机器人运动学分析做了铺垫。根据机器人结构的约束,利用Matlab求解机器人工作空间。然后通过机器人的结构静力学与动力学分析,可以完成机器人各关节驱动力(矩)的求解。利用软件Solid Works完成机器人的三维建模,对机器人大臂在某一极限位姿时受力分析,然后建立大臂的有限元模型,并对大臂在不同载荷和约束下进行有限元分析;研究了大臂静态特性,螺栓预紧力两种极限情况和惯性力对结构静态位移变形的影响程度,为后续大臂优化设计提供依据。同时对机器人大臂进行六阶模态分析和预应力分析模态,得到对应各阶频率值和模态振型,通过分析为大臂避免在共振频率区域工作提供了参考,也为后续的机器人结构刚度的评价提供了参考。最后在机器人大臂静态和动态特性分析的基础上,对机器人关键零部件大臂进行了结构拓扑优化设计,成功地冲压上下料机器人大臂结构进行了外观改形与减重设计。