随着机械产品结构及外形越来越复杂,对机械零件的加工、检测要求也越来越高。形状误差是零件精度的重要指标之一。圆度、圆柱度、球度误差以及自由曲面轮廓度误差是常见的几种形状误差。如何快速、准确的评定形状误差是许多学者的研究的课题。精密偶件一般用于对配合副配合精度要求极高的机构,如:柱塞泵、出油阀、喷油阀,陀螺仪等精密机构。对于精密偶件,两零件之间的配合间隙大小同样能对其工作状态产生影响,因此,如何对形状精度进行快速、准确的评价以及对装配间隙实现准确预测尤为重要。本文以不同特征表面为研究对象,从形状误差建模、形状误差测量、形状误差评定和配合间隙预测等方面展开研究,主要内容如下:(1)建立了评定圆度、圆柱度、球度误差等形状误差的最小二乘模型,并用解线性方程组的方法建立起各自求解模型,同时建立了最小外接及最大内切评定模型。提出了一种在最小二乘解的基础上根据最小区域原则应用粒子群算法进行参数优化的形状误差精确求解方法。同时,将粒子群算法应用于自由曲面最小区域法误差评定。(2)利用三坐标测量机对活塞缸体零件、精密球碗偶件、叶轮进行三坐标测量,得到零件表面点云坐标,根据点云模型进行轮廓度误差评定。将圆度、圆柱度、球度的最小二乘评定与最小区域评定进行对比。相较于最小二乘法,本文方法对圆度、圆柱度、球度误差的平均评定精度分别提高了15.23%、6.79%、16.55%,验证本文提出的形状误差评定方法的评定效果,同时利用本文提出的形状误差评定方法对叶片轮廓度误差进行了评定,相较于粗匹配,本文方法的评定精度提高了27.76%。(3)对精密球碗偶件点云进行虚拟匹配,得到其径向间隙分布,将点云文件进行插值,并利用插值的方法得到了偶件配合的轴向间隙分布;利用齐次坐标变换得到球碗偶件相互运动过程中实时间隙分布,根据动态间隙分布情况筛选出最佳配对球碗。能够为精密偶件装配提供最小配对指导,为精密偶件的装配节省了大量时间。