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从尺寸链中封闭环与各组成环之间的数学关系出发,提出非线性尺寸链的概念;并以误差和全微分原理为基础,给出尺寸链分析过程中的3个数学模型;论述了3个数学模型之间的关系与各自的功能;以此为基础总结出了规范化的尺寸链误差分析计算的统一求解方法。运用非线性尺寸链原理和方法,对机械制造工艺中定位误差问题、孔系坐标变换问题进行了分析与计算,通过实际应用说明了非线性尺寸链的特点。