新一代GPS(Dimensional and Geometrical Product Specification and Verification,产品几何技术规范)是一套面向产品设计、制造与检验认证的统一的数字化规范标准,它为公差信息在计算机中的表示与传递提供了必要的前提条件,也使公差设计的自动化成为可能。本文在总结国内外GPS标准与公差设计最新研究成果的基础上,就面向新一代GPS标准的公差规范设计、公差分析与综合等技术开展了研究,主要研究内容如下:(1)阐述了新一代GPS标准的基础理论,给出了与新一代GPS理论相一致的产品几何定义。对尺寸公差与几何公差进行了分析,提出了二者的转换关系。(2)结合定位特征的分类与优先级别研究了运用定位图对零件的装配定位情况进行描述;给出了基准参考系中定位特征的公差规范模式与方法,并在总结基准参考系之间方位关系的基础上提出了定位特征的附加规范;给出了公差带恒定度的定义与标识,研究了基于拓扑判断的基准参考框架的选择;最后,以一个装配实例对以上公差规范方法的流程进行了详细说明。(3)提出了基于分析线法的最小成本公差优化分配方法。运用分析线法建立几何功能要求与各定位特征误差变动的关系,得到功能表面的误差传递方程;给出了不同连接的位移表达,实现对误差的累积进行计算,并以一个简单的实例说明了三维公差分析的过程。在此基础上,以最小制造成本为优化目标、分析线法的误差传递方程为约束条件进行优化求解,实现对公差的优化分配。(4)利用CATIA/CAA二次开发技术,设计开发了计算机辅助公差设计原型系统,并结合实例分析了系统的工作流程。