随着世界经济一体化的发展,制造业市场竞争越来越激烈,客户需求也越来越多样化和个性化。制造商不得不采用各种各样的新技术,以缩短新产品从提出设计需求,到设计、制造和面向市场的周期。因此,设计重用成为当前先进制造技术领域的研究热点。设计重用就是将已有的设计资源运用到当前的设计活动中,其主要思想是充分挖掘、管理和利用现有的设计资源,支持新产品的快速开发,同时不断积累企业资源,使资源的利用率最大化。　　 相似性是设计重用的理论基础。本文对复杂产品的相似性评估理论进行了深入研究,提出了集成化产品信息模型以及基于特征的多粒度复杂产品相似性评估方法,为快速、准确地检索可重用的设计资源,有效地支持下游应用奠定了基础。　　 目前CAX各个模块主要是面向几何的,且其建模方法相对独立,相互之间的关联也不够紧密,因此本文提出了集成产品信息模型以及建模方法。该摸型足面向整个产品生命周期的,集成了几何CAD模型、特征以及相关知识如功能、管理、工艺信息等,有效地支持CAD与下游应用的集成。传统的CAD模型通过非几何信息扩展、特征识别和特征树重构扩展成为可重用的集成产品信息模型。其中,特征识别是模型扩展的关键技术。基于现有的特征识别思想,提出了混合式特征识别方法。该方法以基于图的特征识别为基础,对不同类的特征引入不同的痕迹和规则,以及不同的相交特征分解策略。而且,利用特征映射思想将得到的特征映射成为带有工程语义的可重用的特征。　　 现有的相似性研究通常以三维模型的点、线和面作为研究对象。复杂的产品含有大量的点、线和面元素,因此造成了相似性评估方法的效率和精度相互制约。本文以特征树作为研究对象,提出了基于特征的多粒度产品相似性评估算法。该算法将相似性评估分为非几何信息检索和几何信息检索。对于海量数据,非几何信息检索可以快速检索出相关的设计资源,缩小后续检索的范围,极大地提高检索的效率。同时,非几何信息检索扩展了单纯面向几何CAD模型的检索引擎,使得在概念设计阶段的检索成为可能。几何信息检索又分为整体形状相似性评估和局部特征相似性评估两个阶段。整体形状相似性评估利用Absolute Angle Distance(AAD)算子来描述产品的原始形状特征,并通过支持向量机(SVM)对其进行分类,以获得复杂产品所属的类别:局部特征相似性评估通过特征树的匹配以获得精确的相似产品。匹配算法不但评估了特征类型、大小、工艺、方向和位置等方面的相似性,而且还评估了特征之间拓扑结构的相似性,使得相似性评估更加准确有效。　　 在船舶、汽车、航空航天、模具等制造领域,复杂的产品外形通常含有大量的自由曲面。因此,自由曲面的相似性评估理论也是本文的研究问题之一。本文提出了一个新的描述自由曲面形状与拓扑结构的描述子--曲率比Reeb图。以具有移动、旋转和比例不变性的曲率比描述曲面局部某点及其所在邻域的形状和本质属性,以Reeb图结构描述曲面的拓扑信息。最后利用遗传算法来匹配曲率比Reeb图实现对自由曲面相似性的评估。　　 本文将上述关键技术应用于机械制造及模具设计领域,利用C++、UG/OPEN API和UG NXOPEN库,开发了设计重用原型系统。该系统适用于机加工零件、注塑件、冲压件等产品,并通过典型零件验证了该系统的合理性和有效性。