本发明提供一种机床自动上下料装置，属于机械加工技术领域；包括双工位加工模块、物料存放模块、视觉模块和快换夹爪模块，所述物料存放模块包括上料物料盘和下料物料盘，所述视觉模块为3D相机，所述3D相机采用目标识别与定位算法将物料的CAD模型与3D图像进行匹配定位，快速精确的得到物料的3D位姿，所述双工位加工模块之间设置有六轴机器人。本发明存料的物料盘为多层，不需要频繁的更换物料盘，同时物料盘和物料盘上的工件采用3D视觉定位，不需要在物料盘设置工件物理定位夹具，物料盘成本低、且待加工工件摆放方便灵活，同时结合快换夹爪可以存放较多物料，减少更换物料存放模块的频率，提高生产效率。