公差设计影响产品的功能和制造成本,是CAD/CAM信息集成中的关键技术,已经成为CAD/CAM信息集成的瓶颈。本文在总结国内外公差设计最新理论成果的基础上,针对目前公差设计领域中装配公差和零件工序公差难以集成的问题,系统论述了并行公差设计的若干理论和关键技术。主要研究内容和创新点如下:提出面向设计与制造并行公差设计的空间层次表达模型。利用特征自由度和特征公差带,建立装配模型来表示装配设计中的配合特征、零件特征、装配几何关系、装配尺寸关系、装配公差关系以及装配基准参照系等。建立零件加工规划模型来表示零件的设计特征、加工特征、特征间的几何关系、零件尺寸关系、零件公差关系以及零件基准参照系等。给出装配尺寸与公差关联矩阵、零件工序尺寸与公差关联数量矩阵和受控特征公差与基准关联矩阵。建立算法自动生成装配尺寸链/公差链和零件工序尺寸链/公差链,为公差的分析和综合提供约束方程。利用工程实例验证了所提出的模型。提出尺寸公差与形位公差的混合设计方法。根据形位公差带的特点,在一维公差设计中,把公差带位置确定的形位公差,包括位置度、同轴度、对称度和轮廓度等,转换成等效的线性尺寸公差,而把其余的形位公差处理成附加的公差约束。在二维和三维公差设计中,由于尺寸公差和形位公差相互作用复杂,建立公差带直接叠加的方法,研究了单基准和双基准公差带的图形叠加方法,结合实例进行了说明。提出基于加工能力约束的并行混合公差优化设计系统方法和模型。根据制造过程中尺寸误差、角度误差和形位误差的分布特点,研究用加工能力指数来表示加工能力的方法。从装配公差到零件工序公差设计的整个过程中,利用零件的加工规划信息和并行设计环境,研究了直接把装配公差分配给零件工序公差的方法,并通过实例验证该方法。提出三维动态公差设计的一般模型和优化方法。在零件的有关加工阶段,利用零件完工工序尺寸的实测值,来动态设计剩余的优化工序尺寸和优化的工序公差,结合实例验证了设计的效果。在并行设计环境下,当产品具有多个相关装配尺寸时,推导了产品的质量损失和工序公差的关系函数,给出了基于产品制造成本和多个相关装配尺寸产品质量损失的并行公差设计优化模型,对实例验证的结果做出了解释。给出了并行公差建模原型系统和工程实例应用研究。