随着“中国制造”向“中国创造”战略转型的提出,智能制造成为当前亟需发展的研究领域,其中机械加工工艺设计能力与产品设计、制造能力不匹配的现状已经成为制约我国制造企业转型发展的短板。如何优化和重用工艺是提高制造水平和创新能力的有效途径之一。为了提高机加工艺优化与重用水平,本文融合多维制造信息,构建零件制造过程的有向加权网络,基于复杂网络相关理论进行工艺路线决策;针对制造资源的不确定性,分析机加工序发生异常的影响因素,确定工艺优化的动力来源,为制造资源角度的工艺优化提供指导;针对几何角度工艺优化带来的几何演变问题,研究工序模型变更对工艺路线中相关工序的影响,提高加工特征变化对工艺路线影响的可控性;从制造信息与加工特征等角度出发,提出工序模型序列重用方法,实现工艺片段的重用。建立“工艺路线决策——工序影响因素分析(制造资源角度)——工序优化传播与控制(几何演变角度)——工艺片段(工序序列)重用”的理论和方法体系。具体研究内容如下:1)加权网络支持的多维制造信息工艺路线决策。从零件的加工特征出发,全面考虑加工特征、加工方法、加工阶段、制造资源、加工参数等多维制造信息,引入融合多维制造信息的加工元概念;通过分析零件制造过程的复杂网络特性,将加工元映射到有向加权网络中,基于复杂网络相关理论构建零件制造过程的有向加权网络并分析其拓扑特性;面向制造过程中生产成本和制造时间等多工艺路线的优化目标,对工艺路线进行初步决策;考虑零件制造过程加权网络的稳定性,建立制造网络脆性风险熵函数,作为零件制造过程加权网络稳定性的表征,并通过指标计算实现对工艺路线的最终决策。2)考虑制造资源不确定性的工序影响因素分析。从制造资源角度出发,根据复杂系统的脆性理论分析机加工序脆性影响因素,并探索零件制造过程的脆性失控机理;建立工序脆性影响因素层次模型,基于制造资源的不确定性对影响因素进行综合分析,确定工序发生异常的关键影响因素以及工序异常关键控制点,从而确定工艺优化的动力来源和实施方向,以便在工艺设计或工艺重用时有针对性的进行预案处理。从制造资源角度研究机加工序优化的实际需求,为机加工艺优化提供指导。3)基于特征关联的工序模型几何演变传播。通过分析工艺路线中各加工特征间的关系,构建各工序模型的加工特征关联设计结构矩阵,聚类分析设计结构矩阵形成加工特征关联子图,发现加工特征变化的可能传播路径和影响范围,以建立几何演变传播模型;针对几何演变传播模型对三维工序模型信息的要求对工序模型信息进行组织,保证三维工序模型信息的完整性;针对工艺优化引起的添加、删除、修改加工特征所带来的几何演变问题,基于工序模型信息和几何演变传播模型建立工艺路线中的几何演变传播算法。从几何角度研究工艺优化带来的几何演变问题,确保加工特征变化对工艺路线影响的可控性。4)提出一种融合制造信息的工艺片段重用方法。使用图同构原理对工艺路线包含的工序模型序列进行简化;融合制造信息,在简化的工艺路线中检索设计人员指定的加工特征;从制造信息角度和几何角度对加工特征的相似度进行综合评价,在保证特征匹配准确度的同时提高检索效率;基于检索得到的相似加工特征,提出工艺片段重用算法,获取该特征所属工艺路线中的同构三维工序模型组成的工艺片段,以提取工艺片段中各三维工序模型的制造信息,用于新工艺设计,实现工艺片段的重用。