该文对加工中心自动换刀装置进行了深入的研究,考察分析了各种类型ATC的使用和发展状况,论证了提出"立卧两用凸轮式换刀机械手"课题的可行性和必要性,根据"抽象—分析—综合"的创新设计思想,选择了一种最为经济合理的立卧两用凸轮式换刀机械手的设计方案,并对换刀机械手的机械部分和控制部分进行了详细的设计.该换刀机械手最为突出的优点是将45°换刀机械手与移动式换刀机械手相结合,增加立卧转换机构,形成立卧两用换刀机械手.该换刀机械手应用在五面体加工中心中作为换刀装置时,能有效的减小主轴箱重复定位所带来的误差.其次是换刀动作中部分动作为辅助动作,可与工件加工同时进行,从而大大提高了加工中心的加工效率.另外,该机械手远离主轴箱,排除了换刀机械手与主轴箱及防护罩的干涉及换刀机械手在加工区内不好布局等因素的影响,机床整体布局美观.在该装置中,我们采用直流力矩电机来实现换刀机械手旋转180°换刀和旋转90°进行立卧转换,而换刀机械手的插刀和拔刀动作则是采用具有两个成90°的从动件的凸轮机构来实现的,导向支承部件选择了具有摩擦系数小、润滑方便等优点的滚动直线导轨副.这些机构的选用都有效的减小了整个换刀机械手的体积和重量,提高了换刀机械手换刀动作的准确性.在伺服系统中,我们采用了直流伺服系统和电液伺服系统的闭环反馈控制,提高了系统的精度.同时,小型可编程控制器(PLC)在控制系统中的应用,提高了系统的可靠性和灵活性.总之,该立卧两用凸轮式换刀机械手的设计,外型和内部结构都打破了传统的设计模式,可以算是一种结构先进、功能优越的实用型机械手.