随着全球化经济发展以及科学理论和技术的持续创新,在制造业领域的先进制造技术以及三维CAD软件的普遍应用,使得基于几何学的第一代产品几何技术规范越来越难以满足产品设计和加工的需求,传统的几何精度设计方法严重制约着现代化的机械工业的发展。因此,基于计量学的新一代产品几何技术规范应运而生,基于新一代几何技术规范的几何精度设计方法的研究也备受关注。产品的形状和位置精度是产品几何精度的重要组成部分,其几何公差(即:形位公差)则是新一代产品几何技术规范的重要构成元素,对于产品质量评定以及模型设计都具有十分重要的意义。然而,现有的CAD软件在产品几何公差设计方面不能够满足新一代产品几何技术规范标准体系,同时,在公差信息的共享方面也不能够满足数字化设计、制造的需求。故而,面向设计和生产过程中的产品模型,研究基于新一代产品几何技术规范的几何公差设计技术是一项急需解决的问题。本课题根据新一代产品几何技术规范对产品的几何公差设计进行了深入细致的探索。主要研究内容如下:(1)以新一代产品几何技术规范为基础给出了产品几何公差的设计方法及系统构建方案,针对不同的应用模式,将产品的几何公差设计分为面向CAD模型的和非CAD模型两种,并分别提出了不同的设计方法,一种是基于Creo二次开发设计方法,一种是基于Windows CE的嵌入式开发设计方法。基于不同的设计方法研究了相应的关键技术:数字化建模技术,Creo二次开发技术、Windows CE嵌入式技术以及数据库的创建和访问技术等。(2)研究了面向CAD零件模型的几何公差设计方法及实现技术;面向三维零件模型,研究了零件模型的特征提取技术,设计了与Creo软件平台无缝集成的几何公差设计系统模块;基于恒定类研究了产品几何公差项目的设计与选用方法,并进一步基于零件的形状结构和功能特征实现了其几何公差的设计。(3)研究了面向CAD装配体模型的几何公差设计方法及实现技术;面向三维装配体模型,利用尺寸链计算来完成其几何公差设计,通过对模型的特征提取和尺寸信息提取,以及封闭环、组成环的确定和筛选,环的增减性的判断,最后计算获得三维装配体模型的几何公差数值。(4)研究了面向非CAD模型的几何公差设计,在Microsoft Visual Studio2010(VS2010)开发平台上,开发了以Windows CE的嵌入式系统和SQLite数据库技术的基于新一代产品技术规范的几何公差设计模块。通过建立产品几何精度的公差值数据库、优化智能化几何精度界面等方法完成了非CAD模型的几何公差设计。(5)在上述的研究的基础上给出了一般零件、典型零件的几何公差设计实例,并给出了基于尺寸链的T形滑块与卡槽装配体的几何公差设计实例。结果表明所设计的系统简洁美观,用户能够方便快捷的完成产品几何公差的查询、设计和标注工作,极大的促进了几何公差的数字化设计和公差信息的共享。