高速加工中心自动换刀装置是高速加工中心的重要功能部件，其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间和多次装夹工件引起的误差，以提高生产效率、降低生产成本，进而提高机床乃至整个生产线的生产效率。目前主流的高速加工中心自动换刀装置中，弧面分度凸轮是关键的组成零件。与国外成熟的技术相比，我国在弧面分度凸轮的研究上还存在一些关键技术问题需要解决，如：优良运动曲线选择、机构运行的可靠性、换刀机构复合凸轮的设计、凸轮的精密加工等。另外弧面分度凸轮加工困难，售价昂贵，后续的维护费用也不容忽视。为实现高速加工中心关键功能部件的国产化，本文以设计一种能代替弧面分度凸轮的高速加工中心自动换刀装置为目标，开展了新型高速加工中心自动换刀装置的机构设计、从动件运动规律的设计、建模及运动仿真分析等研究工作。论文的主要内容如下：首先，以理论分析为基础，提出设计方案。主要包括自动换刀装置的机构设计、运动循环图的设计、凸轮轮廓曲线方程的分析及选择等。其次，建模装配。使用三维软件Pro/Engingeer对自动换刀装置建模装配。最后，对模型仿真分析，证实所设计的系统具有良好的运动性能并达到了预期的设计目的。