废金属回收对资源的综合利用有着重要作用。龙门剪切机、打包机是废钢回收的重要装备之一，被广泛应用在回收行业中。由于国内生产企业的研发能力有限，各种废钢回收装备在设计阶段普遍采用仿制、类比、经验等方式进行设计，缺乏对装备结构合理性的完整研究与优化。产品普遍存在结构设计不合理、原材料消耗大等问题。为了解决以上问题，本文通过对某大型废金属回收装备企业的Q91Y-1250大型龙门剪切机打包系统进行研究。在对原打包系统进行结构分析的基础上，研究其结构的合理布置规律。利用优化设计技术，在保证打包系统具有足够强度和刚度前提下，获得材料的合理分布和构件的合理尺寸。从而在不降低产品性能的前提下减轻重量，达到节材的效果。本文在对大型龙门剪打包系统的研究过程中充分体现了虚拟样机技术、有限元法和优化设计等现代化设计方法及方法应用。在充分了解大型龙门剪打包系统的工作过程及结构设计特点的基础上，首先建立了整个系统的三维数字化模型。通过虚拟样机技术获得打包系统在工作过程中各工作部件的受载情况。然后根据产品的结构特点从门盖子系统、侧压子系统和料箱子系统三部分对打包系统进行分析与优化。分别建立有限元分析模型，并综合考虑子系统的正常工况和偏载工况的受力以进行结构分析。根据正常工况下的分析结果并结合研究对象的结构特点采用合适的优化方法进行优化设计，最后对其在两种工况下进行验证。具体优化工作包括：建立门盖子系统的分析模型并对其进行正常工况下的结构分析、筋板重置分析、尺寸灵敏度分析和假设分析，最终得到优化结构并对其在正常工况和偏载工况下进行分析验证。侧压子系统在正常工况下进行静力学分析和结构拓扑优化，得到优化结构并对其进行验证，在偏载工况中对原结构和优化结构分别进行非线性分析，验证优化结构的合理性。料箱子系统进行了正常工况下的结构分析并根据分析结果对筋板的分布进行优化，同时建立参数化模型分别对基板和其侧面筋板的厚度进行灵敏度分析以得到最优尺寸，最后对其在正常工况和偏载工况下进行分析验证。通过对门盖、侧压和料箱三个子部分进行分析，最终得到打包系统完整的优化方案。利用现代化的设计手段对龙门剪打包系统进行设计，在保证产品力学性能的前提下，打包系统共节约近26吨的钢材料(约28%的自重)。本文的研究思路与方法对废钢回收装备的改进设计具有普遍意义，可为同类机械装备的设计和生产提供理论依据和研究方法。