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可重构机床(Reconfigurable machine tool,RMT)是可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing System,RMS)核心设备之一,其可重构性是制造企业实现制造过程智能化的关键点。而实现RMT重构的关键是有效的RMT设计方法及构形选择的研究。本文在围绕RMT的构形设计问题,在深入研究其特征的基础上,提出了基于模块化的可重构机床设计及构形的优选方法。主要对RMT设计过程中的加工对象、模块选择、构形形式及构形优选等基础理论与关键技术进行研究。首先从加工对象的特征出发,进行工序识别、划分及合并;然后针对已知工序,确定机床必须具备的功能和结构,继而映射为一系列机械模块并生成RMT的构形;接下来,在已生成的RMT构形的基础上,考虑多个关键指标进行构形优选;最后通过面向发动机缸体的加工实例验证对所提方法进行验证。本文具体研究内容如下:(1)考虑加工特征的RMT工序族构建。该部分主要提出了一种工艺需求特征模型─工序族,其为可以在同一RMT上加工的同一零件族内不同零件的工序集合。通过构建工序族,有效减少重构次数,保证加工效率。通过对工艺需求特征分析,建立了零件加工特征单元,实现对零件加工特征的形式化表达。在此基础上,建立相应的加工工艺特征库,实现加工特征到刀具的映射,对零件特征进行模糊聚类分析并按工艺原则进行排序,实现零件族加工工序族的重新构建。(2)基于工序族的RMT构形设计。本部分根据加工特征需求,提出了一种基于构形树和多色集合理论的RMT生成方法。该方法是利用旋量理论将加工工艺转化为RMT的功能需求,表达出机床间的拓扑关系和执行顺序。利用构形树将RMT需要的基本功能分配到机床的结构配置中,从而建立特征成型方式与RMT功能部件的映射关系。应用多色集合理论实现刀具侧部件与工件侧部件的组合,生成符合需求的RMT构形方案。(3)考虑多因素的RMT构形选择方法。本部分分析了影响RMT决策的三个重要指标,并建立评判RMT构形的指标模型,对生成的候选构形方案形成决策数据表。采用基于粗糙集的改进DEMATEL方法对可重构性、成本、误差三个指标进行分析,获取三个指标的权重值。在此基础上,基于VIKOR方法对候选构形集排序,从而选择最优方案。(4)RMT的构形设计和选择的实例分析。运用了面向发动机缸体的加工实例,对所提出的RMT构形设计和选择方法进行了验证,依次完成需求分析、构形设计和构形选择三个步骤。在构形探索中,面向同零件族不同零件之间转换的重构进行RMT构形的设计,获得可行的重构方案;通过所提RMT多目标决策方法从可行域中选择最优构形方案,验证了本课题方法的可行性和有效性。