可重构机床(Reconfigurable Machine Tools,RMT)是可重构制造系统(Reconfigurable Manufacturing System,RMS)中的重要组成部分,是实现可重构制造系统的关键技术设备之一。满足特定工序的机床,往往难以进行功能或生产能力的转变来适应不断变化的加工需求。可重构机床是一种能够根据工序的变化,通过模块组合、移动、更换或添加等重构配置,获得满足新工序要求的机床。本文构建了可重构机床模块的工艺需求特征模型,提出了面向可重构机床设计的多层映射技术：基于刀具位姿矩阵的可重构机床工艺需求特征到功能的映射技术和基于实例推理的可重构机床功能到结构的映射技术,通过多层映射,实现工艺需求到功能再到结构的映射求解。在此基础上开发了可重构机床设计多层映射系统。论文的主要内容如下：第一章主要介绍了可重构机床的发展和研究现状,综述了可重构机床的设计技术,阐述了本文的研究背景和框架以及各章的主要内容。第二章针对加工工艺分析存在的一些问题,提出了一种工艺需求特征模型。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,建立相应的工艺资源库,实现加工特征到刀具的映射,对零件特征进行聚类分析,完成工艺需求特征层次关联图、模糊聚类图的构建,实现对工艺需求特征的模型构建。第三章分析了机床加工特征创成原理,构造刀具位姿矩阵来描述刀具与加工特征表面间的空间变换关系。进而对刀具位姿矩阵分析求解,求解出机床加工特征表面的运动功能。分析了机床运动功能同构及变异扩展问题,将加工单一特征面的运动功能综合,得到可重构机床加工某一类零件所需的功能。第四章在工艺需求特征模型和工艺需求特征到功能的映射技术的基础上,首先提出了基于实例推理的可重构机床功能到结构的映射方法,建立机床功能-结构的信息视图,通过功能实例检索出相似度最匹配的结构模块,实现可重构机床功能到结构的映射,确定可重构机床的结构模块。然后运用图论的方法实现可重构机床模块拓扑结构方案的生成。最后提出了基于集对分析的可重构机床模块结构设计方案优选方法,对结构方案进行排序优选。第五章结合科研项目,开发了可重构机床设计多层映射系统,并得到了成功的应用,验证了本文所研究方法的可行性。第六章总结了论文的主要研究内容及相关工作,并对下一步的研究工作进行了展望。