随着科技的发展,在钢铁行业越来越多智能化设备取代人工实现了更加高效安全的生产。钢线材生产过程中,考虑到线圈头尾内部组织的不稳定,在精整工序均将其按规范要求切除一段。由于人工切除存在工作环境恶劣和安全隐患等问题,急需一种自动化设备能够替代人工工作。本文针对企业对剪切线圈头部急迫的研发需求,设计了一种钢线圈头部剪切装置并对其进行优化,本文的主要内容如下:（1）提出了一种钢线圈头部剪切装置的设计方案,并介绍该装置的工作流程。依据所需功能本文设计的机构由驱动装置、传动装置、扩桶装置和识别装置四个部分组成。（2）钢线圈线头剪切装置要实现稳定、高效的工作就要确保其整体结构在不同工况下能有良好的力学性能。本文利用ANSYS Workbench对装置整体进行了静力学分析,分析了装置在不同工况下的应力和变形,分析结果表明装置强度和刚度满足设计要求,说明了结构设计的合理性。并对机架进行了模态分析,选取了前六阶固有频率为分析对象,对各阶振型做了详细说明。（3）根据机架的静动态有限元分析结果,表明机架结构有着很大的优化空间。建立机架拓扑优化模型,通过折衷方法建立综合目标函数,通过CRITIC方法确立目标函数中各目标的权重系数。以体积分数为约束,最小综合目标函数值为目标,对机架进行拓扑优化。虽然拓扑结果去除了一些冗余材料,但仍然存在许多复杂的结构特征,故添加了对称约束,最小尺寸约束,并研究了最小尺寸约束和体积分数对拓扑优化结果的影响。最后得到了机架的拓扑优化的最佳材料分布模型。（4）基于拓扑优化的基础上,对机架结构进行尺寸优化。以结构各尺寸参数为设计变量,质量,刚度和前三阶固有频率为目标函数。首先通过灵敏度分析得到各参数对目标函数的影响程度,去除灵敏度较低的参数。用剩余的变量进行响应面分析,通过MOGA多目标遗传算法对响应面进行求解,从而得到机架的最佳尺寸参数。通过对比装置优化前后的性能参数发现,采用优化后的装置一,三阶固有频率都得到了有效的提高,整体质量得到减少,最大应力降低。该优化方案使装置的结构布局更加合理有效,实现了结构方案设计。