制造业对齿轮生产刀具—插齿刀的需求持续增长,而插齿刀专用数控磨床是决定插齿刀制造精度、使用寿命的关键设备,其加工精度、生产效率直接影响着齿轮行业的发展。由于磨床布局的多样性,不同的布局会导致传动部件受力大小会存在较大的差异,从而影响磨床加工精度的不稳定,如何选择出各运动模块间的最佳位置关系,是亟待解决的问题。本文针对这一问题,提出模块化产品设计和动力学仿真验证的方法,实现插齿刀专用数控磨床结构布局的优化设计,以保证插齿刀专用数控磨床的动力学品质。首先,本文通过分析插齿刀的几何特性,确定插齿刀专用数控磨床运动需求,得到符合精度和效率要求的插齿刀磨削路径,明确了满足插齿刀磨削路径的各传动链的配置,分析各类传动单元的特点,选择出可达精度需求以及成本合理的驱动方式。根据被磨削工件的尺寸,确定插齿刀专用数控磨床的主要设计参数。通过模块化设计方法,完成了插齿刀专用数控磨床的模块划分,从主运动模块特性出发,分析功能模块与结构模块的映射关系,划分出三个直线运动轴、两个旋转轴,基于多体运动学理论分析,提出插齿刀专用数控磨床的三种结构布局方案的拓扑结构。其次,本文通过计算三个方案中各直线运动模块轴滚珠丝杠的承载力大小,并将其作为评价模块重组结构优劣的标尺;利用MATLAB软件设计了插齿刀专用数控磨床的力学计算评定GUI界面,实现参数输入,力学分析结果的输出,对3个方案的理论数值作比较,以模块质量为约束,受力均衡且较小为目标选择最佳布局。最后,针对动力学理论研究结果选择的布局结构,完成了插齿刀专用数控磨床机械设计,通过ADAMS分析软件对插齿刀专用数控磨床的运动模块进行动力学仿真实验。仿真曲线表明,在磨削过程中,三个直线运动模块在速度最大时,加速度保持不变,惯性力不会产生突变;在加速过程中,受力也趋于稳定,磨床受振动影响小,加工质量得到保证,符合插齿刀专用数控磨床的设计需求,最终验证了所选插齿刀专用数控磨床结构的合理性。