新一代军民用飞机、火箭等航空航天器大量采用了碳纤维复合材料,对复合材料结构表面及内部结构在装配过程中形成的表面气动外形、表面对缝间隙/阶差、装配贴合面间隙等关键特性质量控制提出了更高的技术需求,针对以上飞机装配协调技术难题及需求,本论文重点开展了面向复材飞机结构装配的关键特性关联耦合分析、全制造流程误差溯源与三维公差仿真分析、表面误差约束下的装配工艺容差优化等技术方法研究,完成了装配件验证试验,为提高国内大型复材结构飞机三维装配公差仿真优化提供了理论方法指导及技术支持。首先,对复材结构装配过程误差精确预测方法进行了研究,按照组部件划分、装配顺序及站位划分、装配协调路线等多边原则约束,将复合材料结构飞机全机制造过程形成可视化图解（关键特性流向图DFC）,逐层分析各复材组部件装配误差来源、各复材零组件制造误差来源,确定了各制造环节初始误差,明晰了各零组部件制造误差的传递路径。其次,对复材结构装配过程多源误差产生及传递耦合机理进行了研究,针对大型复材组部件在制造过程中的多特征、多工艺、多层级等特点,围绕产品目标精度对相关关键特性进行级联划分识别与关联耦合分析,提出了三维装配工艺容差分析模型的建立方法,摸索出了复材结构装配中多源误差产生与传递机理,建立了面向复杂装配体的多关键特性识别与耦合分析方法。然后,对表面误差约束下的误差传递逆分析与控制方法进行了研究,以大型复材结构装配体的产品精度控制要求为目标,结合光学非接触式扫描测量设备及其测量方法,精准获得了各类关键特性的实测误差值,求解了其三维容差仿真与优化方案,得到了具有较高贡献度的误差控制环节及容差分配值,最终确定其制造过程控制策略与设计/工艺补偿方法。最后,开展了面向典型复合材料结构装配件的表面误差控制试验研究,系统性开展了相关试验验证,设计制造了典型复材外翼盒段装配件,通过实施相关控制策略与设计工艺补偿方法,完成了成套性工艺设计方法试验验证。