随着计算机与现代制造业的发展,产品的复杂程度正在逐渐提高,产品精密性和经济型要求也不断提高。亟须在产品设计阶段对产品结构进行优化,使产品在满足功能要求的前提下,成本变低,并提高响应能力,增加产品在市场中的竞争力。而在产品的设计中,公差直接影响到产品的装配成本,公差的大小会影响产品的使用性能和装配性能,零件公差的大小会影响到产品的生产成本。公差包含几何公差和尺寸公差,对于零件的尺寸公差,如何在设计阶段对其进行合理的分配,使产品在保证功能要求和装配质量的前提下,降低成本,是需要解决的问题。通过相关文献以及国内外产品尺寸公差设计方法的研究现状,本文从自顶下下设计中尺寸公差建模、装配过程中尺寸公差传递和尺寸公差数值的优化分配等三个方面进行研究分析,实现产品自顶向下设计过程中对装配零件尺寸公差的设计过程。本文的主要研究内容如下:首先,分析了产品自顶向下设计过程中功能、结构、参数的关联特性。从功能关联维度,基于功能要求进行产品层次化建模,形成功能-结构-约束-尺寸的层次式映射关系模型;基于功能流分析,建立功能关联的约束模型,进而形成产品功能链。从结构关联维度,基于功能到结构的映射分析,以及装配零件间的约束关系分析,建立了零件配合约束到尺寸关系的映射关系模型;在参数维度,基于对传统骨架模型的分析,建立了基于参数的产品骨架模型,确定产品中主要装配零件的空间位置;在此基础上,分析骨架模型到产品装配有向图的映射关系以及产品装配有向图到尺寸公差传递图的映射关系,找到产品设计过程中,基于功能的尺寸公差传递路径,为后面的尺寸公差传递与优化奠定基础。其次,对基于结合面的尺寸公差传递进行分析与建模。以零件装配结合面为研究对象,首先对零件结合面的误差变动进行分析,建立结合面误差模型;然后根据误差变动的极限位置分析建立结合面的尺寸公差模型,对于两种不同类型零件的尺寸公差建模分别进行分析,Ι是在零件装配方向上一个面为结合面,另一个面为基准面;ΙΙ是在零件装配方向上两个平面均为结合面。对于第Ι类零件,其基准面尺寸公差为零,而第ΙΙ类零件两个面均为结合面,均要考虑尺寸公差;接着,分别对单一装配方向、单一装配方向带角度、多装配方向的尺寸公差传递进行分析,扩展并得出一般化的装配尺寸公差传递规则。然后,对产品零件尺寸公差进行优化分配。首先对产品装配的可靠性进行分析,找到产品装配成功的临界状态,并以可靠度、公差尺寸链为约束条件,建立以最小成本为目标的优化模型;通过MATLAB中fmincon函数（非线性多变量优化法）进行优化求解,得到最小成本下的各零件尺寸公差值;将尺寸与功能要求之间的关系分为无耦合、约束耦合与参数耦合三种情况,通过对其耦合性分析,并对其进行解耦获得尺寸公差值,与最小成本法进行互相验证。最后,根据以上的分析,建立基于关联的产品自顶向下尺寸公差设计系统。以Solid Works为运行平台,Visual Studio为开发工具,以C#为开发语言,Matlab为计算工具,设计出可实现的软件界面系统,实现尺寸公差设计。