工艺设计作为连接产品设计与制造的桥梁,对产品的质量、制造成本以及企业快速响应市场的能力都具有极为重要的影响。同时,各企业都希望已有的宝贵设计经验能够得到更好的继承和发展。对此,本文结合智能化CAPP的理论基础,对加工特征的工艺变型,支持工艺变型的零件和工艺建模方法,以及基于三维的工艺变型设计做了深入的研究,并设计开发了一套工艺变型设计原型系统。首先,研究了加工特征的工艺变型技术。按照特征加工方法,建立加工特征的工艺模板。在特征的工艺模板基础上,根据特征的实际参数,变型出符合实际的特征工艺。加工特征的工艺变型从特征的层次上对零件的工艺变型进行了研究与实现。依据零件的相似特征,给出了工艺可借用度的计算方法,为找到与设计零件工艺相似性更高的典型工艺提供了一种手段。其次,研究了支持工艺变型的零件模型和工艺模型的设计方法和规则。提出了从零件几何模型设计初期就采用减材料法、参数化和特征拼合的造型方法,以支持工艺变型。在参数化的几何模型基础上,在制造资源库的支持下,通过完成工艺路线的建立、工序尺寸链建模、工序简图的建立这一顺序步骤,最终实现工艺模型的构建。再次,研究了在三维环境下基于加工特征的零件工艺变型方法和步骤。根据几何模型的变型程度确定工艺变型的类型,按照每一类的变型规则和步骤完成工艺路线的变型;在参数化工艺模板的基础上,对工艺卡片中的工序内容、加工参数等进行更新替换,完成卡片的变型,最后完成零件的工艺变型。最后,在以上理论基础的基础上,分析了基于三维的工艺变型设计系统的组成模块和设计方法,并以齿轮的工艺变型设计为实际对象,设计并开发了一套原型系统,对工艺变型设计原理进行验证和实践,对工艺变型设计系统的构建方法和流程进行说明。