现代制造系统正向网络化、数字化、智能化、虚拟化方向发展。虚拟制造概念提出以来，一直是学术界和企业界的研究热点，被广泛地认为是新世纪制造业的发展方向之一。通过对虚拟制造关键技术的研究和实施，企业能够以更短的时间、更高的质量、更低的成本和更好的服务来赢得市场竞争，虚拟制造的研究具有重要的理论价值和现实意义。 在分析虚拟制造的概念、产生背景及国内外研究概况的基础上，讨论了虚拟制造的研究策略及关键技术，从技术集成的思想，创造性地提出基于网络层次开放式的虚拟制造体系结构，为虚拟制造的应用集成提供指导。 针对虚拟制造过程管理的特点及相关的过程模型，提出了项目—任务—活动模型并细化了模型各层的功能描述；提出了基于关系结构的多视图任务数据模型；运用双代号网络计划方法在任务粒度层次上对协同过程进行建模，以任务网络图的关键路径为依据，对项目的关键任务进度、资源、人员等方面进行监控和调度；并对任务流引擎、任务触发及状态监测和整个项目进度的动态控制方法进行了设计。整个过程管理的理论和方法为支持虚拟制造过程的多学科小组的协同工作提供了保证。 分析了虚拟制造三维可视化环境的研究内容，着重研究了虚拟环境中实体的几何建模技术和行为建模方法，基于此提出了虚拟加工环境的系统结构，新颖地创建了基于OpenGL可重用的支持三维建模仿真的组件，为可视化虚拟加工环境提供图形引擎支持；从面向对象的角度分析了虚拟加工设备的结构组成，在此基础上，提出了基于装配层次关系的几何建模，并建立了基于运动学分析的行为建模；分析了NC代码解析器的特点，提出了针对不同数控系统解析器的结构和实现方法；提出了刀具半径补偿过程中的干涉检验向量计算方法；针对加工过程仿真的实时性，提出了基于毛坯表面三角面片划分方法。基于这些理论设计的原型系统为虚拟产品的可加工性分析和评价提供了分析手段。 以VRML为工具讨论了基于网络环境下车间层虚拟加工设备模型描述的策略和方法，在此基础上，又进一步提出了虚拟车间多用户共享的系统框架，同时对系统目标、系统服务器和通信部件的设计、多用户场景和替身描述、系统运行机制等进行了详细描述，其能够为分布式异地协同制造提供分析依据。