随着社会进步和科学技术的发展,工业生产的操作方式也发生着革命性的变化,从手工作坊式的劳动,逐步变成了自动化、智能化的生产方式。目前,在机械加工中,大多数企业还采用人工换刀的方式,传统的人工换刀不仅效率低,而且精度也不高。为了适应加工制造的需要,近年来,自动换刀装置的作用就显得越来越重要。本课题来源于镇江市工业科技支撑项目,该项目是根据江苏齐航数控有限责任公司的异形螺杆数控铣床的参数来设计自动换刀装置。基于此,本文对一种新的经济型自动换刀装置进行了设计、分析及控制研究。　　 首先,分析了国内外自动换刀装置的研究现状,针对现有主要机型结构设计上存在的不足,以及成本较高的问题,对自动换刀装置进行了市场调研,分析了换刀机械手动作的具体特点,提出了一种新的经济型自动换刀装置的结构,通过研究和探讨得到了本课题的总体设计方案。对于机械手臂的设计,本文独创性的运用直线运动来实现装、卸刀的动作,保证了在装、卸刀时的对中性,能精确完成数控机床的装、卸刀的工作,且运动过程比较简单,具有较高的可靠性,同时提高了装、卸刀的效率。在此基础上,利用CAD／CAE技术对自动换刀装置各个部件进行了设计、计算与分析,最终建立了自动换刀装置的虚拟样机模型。　　 其次,对自动换刀装置的关键部件进行了简化,应用Hypermesh分析软件对机械手手爪和底座有限元模型进行了模型的前处理,在ANSYS中进行了模型的后处理,得到机械手手爪和底座在刚度与强度状况下的应力图和变形图。分析了机械手手爪和底座的应力和变形状况,获得该类机械手手爪和底座易受疲劳和强度易受破坏的薄弱环节,找出了机械手手爪的应力集中部位,最后对机械手手爪进行刚度分析和强度分析,并对手爪进行了拓扑优化分析。本文所用的设计方法和有限元分析过程能应用于其它机构的相关研究,为其积累了一定的可借鉴的经验。　　 再次,通过对自动换刀装置的工作要求和性能要求的研究,设计了自动换刀装置的控制系统平台。控制部分是整个自动换刀装置的关键和核心,它在结构和功能上的划分和实现,直接关系到整个系统的可靠性、实用性,也影响和制约自动换刀装置的研制成本和开发周期。在控制主机的选用上,采用结构紧凑、扩展功能强和可靠性高的的控制系统,以西门子S7-200系列PLC作为控制核心,根据机械手的动作要求制定了可编程序控制器的控制方案。并通过调试程序,成功地实现了自动换刀装置的功能要求。　　 最后,对论文主要研究内容和取得的研究成果进行了总结,提出了存在的问题和不足,同时对自动换刀装置技术的发展和应用进行了展望。