数控机床的发展与应用,大大降低了零件加工的辅助时间,极大的提高了生产率.随着数控机床的普及应用,机械加工的自动化程度大大提高,数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备—加工中心.加工中心是带有刀库和自动换刀装置,能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床.加工中心能在更大程度上提高生产率,为企业创造更多的利润.随着市场需求向多品种、小批量方向发展,企业间产品的同构性增强,企业就必须从更大程度上提高加工精度和生产率.高速加工中心的出现缓解了这一问题.高速加工中心改变低切削速度的数控技术,提高零件加工的切削速度和进给速度,现在,加工中心主轴转速已经做到了60000-80000r/min,使用直线电动机的快速进给超过100m/min,加、减速度可达到3g-6g.对现代高速加工中心的基本要求是"三高"-高速度、高精度、高刚度.当主轴转速提高到一定程度以后,人们便转向如何减少加工辅助时间上,提高加工中心的自动换刀机构的换刀速度成为大家研究的对象.该文研究对象为昆机的TH6350型卧式加工中心自动换刀机构.文中采用有限元法建立起了换刀机构各部件的有限元模型,并把每个部件作为一个子结构进行分析,最后用模态综合法建立起整个换刀机构的有限元模型.具体过程为:首先对各子结构进行有限单元划分求解,求解其固有频率和振型.然后利用各子结构结合部之间的等效联接点和联接刚度等联接关系将子结构综合成整个换刀机构的有限元模型,最后对其进行整体有限元分析和求解.通过分析自动换刀机构有限元模型的动态特性,找出其薄弱模态,进而对其进行结构改进,以提高其换刀速度(将原有的换刀时间从6s降到5秒以内)为目的.由于机械旋转过程是由齿轮齿条驱动,齿轮产生振动,分析其提速前后产生的回转频率及啮合频率,与机械手的固有频率及整机试验频率相比较,找出有无共振点,以作结构上的改进,避免产生共振.此外,机械手的转动由两个齿轮轴传动完成,用解析法分析其扭转频率.将此频率与机械手的固有频率、整机试验频率,齿轮啮合频率相比较,看它们是否接近或成整倍数,避免发生共振.在分析了自动换刀机构的薄弱部件后,提出了对其进行结构改进的初步方案.