作为智能制造技术的重要环节,加工工艺系统自动化的研究直接决定了智能制造系统的成败,目前,人们在加工工艺和切削参数优化方面进行了大量的研究工作,但是多数研究只围绕一个方面进行,对于二者结合的研究相对较少,本文研究的主要目标是从智能制造系统的角度,将切削参数优化技术融入加工工艺之中,利用切削参数知识数据和源工艺定制技术,实现工艺规划的自动化,为智能制造系统的发展提供基础技术支撑,从而提高企业的市场竞争力和产品制造质量。针对零件切削加工过程中切削参数的优化问题进行了研究,根据企业自身的实际情况,对所加工的零件进行分类归纳,提出了源零件、源工艺和拓扑尺寸向量空间的概念,并建立参数化源零件模型及其源工艺规程,建立源工艺拓扑尺寸向量空间模型,实现参数化源工艺的定制,同时,建立参数化源零件模型及其源工艺规程的管理模块(包括独立运行版本和三维软件集成版),构建切削参数知识库并运用推理技术获取源工艺文件所涉及的工艺参数,并根据企业的实际情况,开发建立其独有切削数据库模块,为了方便用户拓展切削数据,开发了正交试验智能化计算模块。本文的主要内容有:(1)在分析切屑形成机理的基础上,建立切削力和切削热的物理模型,实现切削过程的有限元仿真和切削力正交试验的自动化计算,提出切削力正交试验自动化计算方法,采用领域本体的建模方法和CLIPS专家系统的推理框架,建立切削参数知识的事实库和规则库,建立切削参数知识的规置推理算法,实现切削参数知识的推理,提出推理结果的规范化算法,利用相似度来对推理结果规范化。(2)在分析零件描述信息的基础上,采用领域本体的建模方法,建立了适于源工艺定制系统的源零件四层描述模型,研究零件的三维建模设计方法,利用三维CAD系统的二次开发接口,实现零件信息和特征的提取,构建拓扑尺寸向量空间和衍生算法,建立源工艺拓扑尺寸向量空间模型,解决三维零件图进入工艺系统难的问题,以某类轴类零件为实例,分析几何特征,建立参数化源零件模型,进而针对该参数化源零件模型,建立相应地参数化源工艺规程定制文件,包括机械加工工艺卡、机械加工工序卡、机械加工过程卡,建立工序图和夹具图的参数化模型,实现工艺规程定制的自动化。同时,针对源工艺定制过程中尺寸链的计算问题,提出拓扑尺寸向量空间尺寸链模型,将数学中向量的概念引入到尺寸链中,将尺寸的概念拓展为尺寸向量,并建立关于尺寸向量的运算法则和尺寸向量方程,建立尺寸向量方程的求解法则,实现工艺尺寸链中判断封闭环、寻找组成环、确定增减环、求解相关尺寸及公差等环节的智能化,建立适合源工艺系统使用的拓扑尺寸向量空间公差模型。(3)在分析切削参数优化方法的基础上,确定切削参数优化的优化变量,研究生产过程的相关要素(机床占用、磨刀消耗、刀具寿命等),建立最大生产率和最低生产成本的目标函数,建立多目标优化的实现方法,提出面向源工艺的切削参数优化模型,建立基于经验公式的切削过程参数预测方法,通过分析工艺系统的变形,研究其影响因素,建立自适应切削参数优化的目标函数,提出面向工序的自适应切削参数优化方法,通过控制工艺系统的变形,减小零件加工误差,实现切削参数的自适应优化。(4)以三个轴类零件为实例,在UG环境下,建立参数化源零件模型、源工序图及源夹具图,验证本文的研究成果,实现切削参数的优化。