刀库及机械手自动换刀装置是龙门铣床的关键功能部件,为减少零件加工过程的非切削时间,提高生产效率,降低零部件的制造成本提供保障。刀库及机械手这一复杂系统能否确保换刀动作准确、高速、可靠等是当前龙门车铣加工中心研究的重点问题之一。链式刀库的刀库本体是刀库与机床装备的主要调试部件,起支撑各种零部件的作用,同时也是刀库座、链条机构以及相应的驱动装置的安装基体。刀库本体结构动态性能直接影响着链式刀库在换刀过程中的定位精度,换刀稳定性和换刀效率。自动换刀装置是加工中心的重要辅助加工装置,自动换刀装置的过程控制直接影响着机床在加工过程中换刀的效率和换刀可靠性。本文完成了机械手换刀过程宏程序的扩展设计和链式刀库本体的轻量化设计,并在虚拟仿真平台上完成换刀过程的数字化模拟仿真。首先完成刀盘及旋转部件的转动惯量、阻尼负载、换刀时间等参数的计算和数控系统的选择,并利用数控系统提供的可扩展宏程序功能,通过变量作为数据简化并优化准备和调用刀具的宏程序,实现对刀库存刀的辨识和可靠运行,缩短换刀时间。再通过VERICUT仿真平台完成龙门车铣加工中心换刀过程的数字化模拟仿真,并根据仿真结果进一步改进和优化换刀过程,同时对自动换刀机械系统设计提出改进建议。然后进行了链式刀库本体的三维几何造型,并划分了网格,分析了刀库本体不同工况下的预应力情况,完成了有预应力的刀库本体的强度和刚度分析,并在此基础上对刀库本体进行有预应力的模态分析,得到了前五阶模态参数,根据仿真结果综合评价链式刀库本体的结构性能,并对本体结构进行了优化设计。本文研究成果为同类自动换刀装置换刀过程改进和结构设计优化提供参考依据,促进了自动换刀装置的可靠性增长。