针对现行的第一代产品几何技术规范(GPS)所带来的产品各环节信息相互分离、传递不畅的问题,ISO管理局提出了新一代 GPS标准体系,该标准将产品的功能要求、设计规范以及测量方法系统地集成在一起,实现了信息从设计、到制造、再到测量的有机统一,这为基于新一代GPS的CAx系统的集成提供了理论依据。为解决新一代GPS与CAD系统的集成,和新一代GPS在变型设计中的应用,研究了 GPS标准与三维造型软件的集成方法,把本体技术引入到变型设计中,提出了一种基于本体的尺寸与尺寸公差集成变型设计方法,并基于OpenGL图形包开发了集成新一代GPS的CAD原型系统。具体说来,本文的主要研究内容和创新点如下:　　首先,深入分析了新一代GPS规范的内容和CAD造型的过程,创新性地提出了以七个恒定类体素为基本体素,运用集合论中的交、并、差运算进行复杂零件造型的体素建模法。根据恒定类与公差之间的关系,在建模的同时生成并存储所有可能的公差信息。仔细研究了三维形体布尔运算算法,提出了一种预先进行元素筛选的集合成员分类法,降低了布尔运算算法时间和空间复杂度。　　其次,提出一种基于本体的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法。通过提取变型设计过程中涉及的概念、关系、约束条件及变型经验,定义变型设计本体的结构,同时实现可变参数、导出参数和不变参数的存储,以支持其公差变型。在此基础上,采用Web本体语言定义提取的概念和关系,采用语义Web规则语言定义提取的约束条件和变型经验,并将结构化的变型设计知识转换成 Jess事实,约束化的推理规则转换成 JESS规则,在JESS推理引擎上实现了尺寸与尺寸公差的自动生成。　　最后,基于OpenGL图形开发包和Windows MFC应用程序框架,以VC++作为开发工具,采用面向对象技术,开发了一个集成新一代GPS标准的CAD原型系统。实现了三维形体的交、差、并等布尔运算;模型的选取、平移、缩放、旋转等交互操作;造型过程中 GPS信息的集成。并以一个支架类零件的建模为例,演示了系统的建模过程和主要功能。