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容差是产品或零部件的参数（或质量特性值）的容许变化范围。容差设计是平衡产品质量和成本的重要方式。在工程实践中，容差优化设计隐含着巨大降低产品制造成本和改善产品品质的潜力。但当前很多研究者只从制造成本角度研究容差设计问题，没有把产品全寿命周期成本(Life Cycle Cost，LCC)结合起来，这使容差设计方案可能导致局部最优而不是全局最优。针对这一关键问题，本文围绕“在产品全寿命周期成本最低情形下如何实现六西格玛质量水平的容差设计方法”这样一个目标展开研究，建立了一套基于产品全寿命周期六西格玛管理的容差设计方法与理论体系(Tolerance Design Based On LifeCycle Six Sigma，简称TD Based On LCSS)。 本文研究得到以下结论:(1)对传统容差设计仅关注制造成本的思想提出商榷。采用多视角的研究方法系统地研究了容差对产品全寿命周期成本的影响规律，在此基础上创建一套基于全寿命周期六西格玛容差设计方法论，为产品容差设计的全寿命周期全局优化难题提供了一种新的解决途径。这种研究方式扩展了本领域的研究视野;(2)提出了一种基于串、并行混合渐进迭代理论的设计早期阶段容差评估与设计方法，改进了传统容差设计主要集中在详细设计阶段的局限性;(3)建立了基于模糊神经网络、灰色理论和多元回归的容差-全寿命周期成本定量模型，揭示了不同容差方案对产品全寿命周期成本变动规律效应，克服了传统容差设计主要局限在制造成本局部优化的不足;(4)针对容差设计实践中不同质量特性质量损失计算不准确的问题，提出了一种基于统计分析、线性主元分析、互信息熵分析的质量融合损失计算方法，有效解决了工程实践中不同质量特性质量损失函数计算不准确的难题;(5)建立了基于全寿命周期六西格玛的多目标容差优化设计决策模型，实例验证了TD Based On LCSS实现从制造成本局部最优到LCC全局最优的转变，为解决全寿命周期多约束条件的多目标容差优化难题提供了一种解决途径;(6)提出了一种基于FMEA的关键件和薄弱环节容差设计方法，为预防工程实践中的重大质量事故的发生提供了一种解决办法，一定程度上降低了产品的LCC成本。