基于并行质量工程的思想面向6σ(Design for Six Sigma,DFSS)进行公差设计是6σ关键技术的难题之一,如何解决这一问题是本研究的主旨所在,目的是在产品开发的早期阶段有效地改进设计质量并降低成本。本文采用了基于响应曲面方法(RSM)的稳健优化方法作为6σ公差设计的技术支持,构建了涵盖从产品到过程设计同时优化参数和公差设计的模型来实现上述目的。本文首先介绍了公差设计的一些基本理论和传统方法,阐明了并行质量工程的思想和DFSS的基本哲理及其实践模式。随后在技术方法上将6σ机械公差设计与实验设计(DOE)相结合,利用变异系数和方差百分比对田口公差设计进行了改进研究。在分析了利用RSM双响应进行并行参数和公差设计的必要性基础上,基于RSM双响应模型构建了应用于各种设计情况的6σ并行公差设计模型,基于RSM响应模型的最小过程方差置信域构建了面向噪声因子的并行参数和公差设计模型。本文针对RSM的中心复合设计——外切中心复合设计、嵌套中心复合设计和面心立方设计进行了比较评价,并给出了结合表实验设计的选择方法。最后,利用实例对所提出的各个方法进行了分析比较,得到如下结论:(1)结合DOE改进的6σ机械公差设计和田口公差设计方法更适用、更合理,过程能力指数为面向可制造性设计提供了更大的灵活性;(2)并行参数和公差设计比单独考虑参数设计或公差设计或者序贯设计所得到的方案更优、成本更低,从而有力地证明了并行质量工程的作用;(3)采用RSM稳健实验设计技术来减少变异效应是6σ公差设计的有效策略,考虑噪声因子会进一步降低成本、提高稳健性;(4)置信域约束给设计增加了柔性,可得到满足6σ水平的更经济的过程均值和公差;(5)6σ公差设计可以实现高质量和低成本,实例也表明这两个目标不是相互矛盾的,而是高质量必然会导致低成本,这与戴明博士的观点完全一致。基于并行质量工程的思想和本文提出的联系产品设计和过程设计之间的数学模型,并行的产品和过程设计的可制造性将得到保证, 6σ公差设计为实现DFSS的设计目标——经济稳健的产品设计和过程设计(同时优化参数和公差)提供了具有可操作性的系统方法。