随着制造技术的发展，相关领域对零件的加工制造精度的要求不断提高，相应对测量仪器的检测精度要求也不断提高。形状测量仪是圆柱体零件形位误差测量的精密仪器，包括测量圆柱体零件的形状误差（如圆柱度、圆度、轴线和素线直线度等）以及部分位置误差（如同轴度、垂直度等）。本文主要针对高精度形状测量仪中包括仪器机械结构的设计、关键零部件的制造、装配工艺，以及测量方法和数据处理方法等关键技术进行研究。根据不同结构形状测量仪的特点和其测量过程的特性，选取了悬臂转台式结构为形状测量仪的总体结构，并采用接触测量和截面法作为形状测量仪的数据采集方法。分析对比了不同结构的导轨副及轴承的结构特点及工作性能，采用多孔质节流气体静压技术的导轨副和回转工作台应用到仪器上，并选用多孔质石墨作为气体静压的节流材料。形状测量仪的核心部件是回转工作台、直线导轨副以及调心调平工作台。针对形状测量仪回转工作台设计了一种轴向止推轴承和径向轴承结合结构的气体静压回转工作台，这种结构的回转工作台能够达到很高的回转精度。使用FLUENT软件对该工作台的止推轴承和径向轴承的静态特性进行了研究，得到了轴承各参数和其性能的关系。采用有限元软件ANSYS Workbench对直线导轨副的定轨结构进行了分析对比，得出其优化设计方法。气体静压导轨副整体结构为闭式方箱结构，这种导轨副结构具有良好的整体结构对称性，运动精度高。针对本文中研究的形状测量仪体积较小的结构特点，设计了一种能实现微量调整的调心调平工作台，该工作台结构紧凑、调整精度高，适合应用于小型的测量仪器。针对形状测量仪关键零部件的制造过程制定了加工工艺，并叙述了其装配过程。介绍了仪器的误差来源及数据处理方法，对回转工作台的精度检测进行了研究，利用圆柱角尺对气体静压导轨副的运动精度进行了检测。