本文以自组织为出发点,对曲线的造型、测量与加工进行了研究,提出了自生长造型、自基准测量与自引导加工三个概念,研究了相关的技术。对自基准测量与自引导加工进行了仿真实验与实际实验。本文分析了几种主要的曲线曲面造型方法,参照生物细胞的分裂与个体发育过程,以含弧长、曲率、挠率等信息的数据单元构造曲线、曲面的基本元胞,通过设计元胞的生长规则实现自由曲线的造型。提取了抛物线、Corun-Euler曲线、阿基米德螺线、分形曲线、螺旋线等曲线的元胞及其生长规则,对它们的自生长造型进行了仿真实验,并通过设计元胞的生长规则生成了一些具有特色的平面曲线与空间曲线。如何从已知曲线/曲面中提取元胞及其生长规则,这是自生长造型的正问题;如何设计与控制元胞的生长规则来生成曲线/曲面,这是自生长造型的逆问题。研究正问题是为了加工的需要,这在自引导加工中有所体现;研究逆问题是为了造型的需要,这在自基准测量中有所应用。分析了现阶段几何测量的方法,首次提出了一种自基准的测量方法,以被测对象已经测出的部分作为继续测量的基准,从而可以用小尺寸的量仪测量大尺寸的工件。设计了3种自基准测量的实现方案:叠加式自基准测量、滚轮前置式自基准测量与测头前置式自基准测量。针对叠加式测量进行了多次仿真实验,肯定了方法的可行性。研制了滚轮前置式自基准测量的装置,利用该装置对圆、椭圆、凸轮与冰刀弧进行了测量,并重构出形状,实现了自基准测量的构想。目前数控系统的轨迹控制方法都是基于坐标,而不是基于几何形状,在它们的控制回路中没有零件的几何形状模型。因此本文提出了自引导加工的概念,它将工件的实际轮廓与指令轮廓相匹配,用已加工出的部分引导下一步的加工,它是基于几何形状的直接反馈。本文就连续小直线段与圆弧的自引导加工分别给出了相应的算法,研究了自引导加工中的轮廓匹配与误差预估,并进行了相应的仿真实验。本文将自引导加工方法初步应用于实际加工。对于波浪曲面形状试件与山丘形状试件的加工轨迹,用连续小直线段来表达时,分别需128212段与184954段,是G~0连续;而用圆弧元胞来表达时,分别需15838段与21669段,是G~1连续,更重要的是圆弧元胞含有加减速控制所需要的曲率与弧长信息。在实际加工中,用连续小直线段方式加工时,两试件的平均加工速度分别为10.83mm/s与11.35mm/s,表面粗糙度Ra值分别为1.93um与1.86um;而用圆弧元胞来表达加工轨迹时,两试件的平均加工速度分别为39.01mm/s与40.12mm/s,表面粗糙度Ra值分别为1.38um与1.34um。故用圆弧元胞来表达试件的加工轨迹时,加工速度与表面质量均有较大的改善。