锻件搬运是锻造生产过程中的重要工序之一,随着技术的发展,部分传统锻压生产线由于生产效率低、安全性差等原因已无法满足企业的生产需求,因此需要引入工业机械臂来提高企业的自动化生产水平。然而依照传统经验设计的机械臂往往体积庞大、结构笨重,这不仅会提高制造成本,也限制了整机性能的提升,因此需要对机械臂进行轻量化设计以降低能耗、生产成本和提高作业时的稳定性。基于此,本文针对某企业锻造生产线中锻件的搬运问题,设计了一种可以搬运不同尺寸圆柱形锻件的轻量化专用锻造机械臂。在结构轻量化设计的基础上,对机械臂进行了ADAMS仿真和有限元分析;又以质量最轻为优化目标对机械臂手臂进行了结构优化;最后对地脚螺栓进行了疲劳寿命预测。主要研究工作及结论如下:（1）结合企业实际生产需求确定专用锻造机械臂的总体设计方案,并参考已有的机械臂结构及运动机理确定机械臂的最优构型,对末端执行器进行创新设计以免除对手臂旋转动作的设计,通过去掉一整套旋转装置实现了机械臂轻量化设计的目标。在建立机械臂模型的基础上,对主要动力装置进行选型计算。（2）应用ADAMS软件对专用锻造机械臂进行了运动学仿真,得到了关键部位的位移、速度和加速度曲线,仿真结果表明位移曲线无拐点,速度、加速度波动幅度小,验证了机械臂运动的平稳性;又对其进行了动力学仿真,得到了主要动力装置在一个工作周期的受力情况,将仿真结果与计算结果做比较,最大误差为4.8%,误差在可接受范围内,验证了计算结果的准确性和装置选型的合理性。（3）应用ANSYSWorkbench对机械臂进行了有限元分析,由分析结果得到了机械臂最大变形量为3.6mm,最大等效应力为43MPa,分析结果表明机械臂还有优化空间。以机械臂手臂为研究对象,以质量最轻为优化目标,采用基于响应面优化的方法进行结构优化,优化结果表明,机械臂的最大变形量由3.6mm降低到3.31mm,机械臂手臂质量由274kg下降为204kg,减少约25.5%,实现了机械臂轻量化设计的目标。针对机械臂在高温条件下工作的特点,又对其进行了热分析,得到了机械臂的温度分布和温度较高处随时间变化的温度场,分析结果表明,机械臂所有机械结构均在额定工作温度下运行。（4）通过理论计算得到了地脚螺栓在一个工作周期的受力情况,根据计算结果对其进行了有限元分析,然后将有限元分析结果导入到疲劳分析软件nCodeDesignLife中搭建疲劳分析流程,以线性疲劳累积损伤理论为基础进行疲劳寿命预测,最终由疲劳寿命云图得到了寿命最短的地脚螺栓工作时间为12.7年,符合设计预期。