夹具设计是产品设计与制造的关键环节，它直接影响产品的制造质量和研制周期夹具设计过程是经验知识积累转化和重用的过程，现有的夹具设计过程缺乏合理的知识表示和获取方法以及有效的知识重用机制，导致设计知识不能为数字化夹具的智能设计提供有效支撑特别是在航空制造领域，夹具的设计效率和质量依然是影响产品快速响应制造的“瓶颈”环节如何有效地重用夹具设计资源和知识是实现夹具智能化设计的重要手段，也是实现产品精益研发的主要研究问题之一论文针对三维设计制造集成环境下的夹具智能化设计需求，以夹具设计的各阶段设计任务为研究对象，分析夹具设计领域知识重用的过程与特点，研究了基于知识重用的夹具智能设计关键技术，从理论和方法上对夹具设计领域知识建模装夹智能规划基于实例的夹具规划及布局优化夹具元件的智能设计等内容进行了深入的研究，并结合飞机结构件的夹具设计过程，验证了理论研究的可行性和有效性论文的主要研究内容如下：（1）数字化夹具规划及设计的知识重用模式研究针对设计知识不能有效支撑数字化夹具规划及设计的问题，提出了任务-知识双向驱动的夹具智能设计模式构建了集装夹规划夹具规划与夹具结构设计于一体的夹具智能设计知识重用体系架构通过分析夹具规划及设计中的知识需求，采用CommonKADS方法对夹具设计任务进行建模，基于夹具设计领域本体和MOKA方法构建夹具设计领域的知识模型，实现知识模型在装夹规划夹具规划和夹具结构设计中的知识映射（2）知识支撑的智能装夹规划技术研究针对零件的装夹规划和制造资源配置问题，分析装夹规划的内涵与关键影响因素，提出基于知识推理和Memetic算法的智能装夹规划方法将加工特征分解为装夹规划的最小加工元，基于加工能力为加工元配置装夹特征通过公差表示的工艺规则，构建加工元的顺序约束关系采用Memetic算法以相邻加工元的装夹相异度和值作为适应度函数，在全局范围内对装夹染色体进行部分匹配交叉与插入变异操作利用二叉树调序算法将装夹方案的非可行解转化为可行解，在可行域内进行基于适应率的交叉和基于加工元非顺序约束的变异，实现染色体的局部启发式搜索，获得合理的装夹规划方案（3）数字化夹具规划及布局优化技术研究针对夹具实例如何有效重用及夹具规划的布局优化问题，提出基于语义的夹具规划知识重用及智能布局优化方法通过夹具实例的语义信息对夹具规划知识进行描述，将已有夹具实例进行语义标注提出了基于夹具实例本体模型的双层相似性评价方法，解决夹具实例的语义相似性测量问题将获得的相似夹具实例的规划方案映射到目标夹具规划设计中，重用已有的夹具设计实例的装夹方式及装夹特征等针对薄壁件易变形的问题，建立以最小工件变形为目标函数的夹具布局和夹紧力多目标同步优化模型，基于粒子群算法和有限元方法进行夹具布局的同步优化，获得较优的夹具规划方案，实现夹具设计实例的有效重用与装夹特征的布局优化（4）数字化夹具结构智能设计技术研究针对夹具结构设计中知识的异构性及多样性问题，提出了基于夹具元件知识组件的结构智能设计方法构建了集参数规则实体模型和装配知识于一体的知识组件模型基于夹具元件标识和知识组件模型，推理夹具组件的关键参数，通过关键参数获取相关元件知识模型中的具体规格及详细参数以知识组件模型中的参数信息驱动实体模型的自动创建基于该模型的装配知识，自动构建夹具元件之间夹具元件与工件的装配关系，实现设计知识无缝地快速地支撑夹具结构的智能设计（5）面向机械加工产品的夹具设计过程，根据上述关键技术的研究成果，结合CATIA和CAA设计开发了基于知识重用的夹具智能设计原型系统，介绍了该原型系统的总体架构，并对系统的主要功能模块及其应用进行介绍以某型飞机的框梁类零件的夹具设计过程为对象进行了应用验证