复杂自由曲面在航空、船舶、家电等领域受到了广泛应用,然而高精度复杂自由曲面的加工与轮廓误差评定仍被视为工程上的难题。超精密加工技术正是由于可以加工高精度的复杂自由曲面,受到了世界各国的重视并展开了深入研究。在超精密机床加工复杂自由曲面的过程中,几何误差作为超精密机床的主要误差源之一,影响了复杂自由曲面的轮廓精度。本文针对几何误差作用下的复杂自由曲面轮廓误差这一问题,开展了如下研究工作:（1）针对四轴超精密车床建立了几何精度模型。首先,分析了机床几何误差与运动部件精度的关系,基于多体系统建模理论采用低序体阵列描述了四轴超精密车床的拓扑结构,确定了各运动部件的几何误差和相邻部件之间的运动变换矩阵,推导出任意空间位置刀具切削点与工件成形点的相对位置关系;（2）建立了几何误差与复杂自由曲面轮廓误差的映射模型。首先介绍了基本的NURBS造型理论,研究了基于牛顿法求解点到NURBS曲面最短距离的方法,提出了基于最小区域原则的NURBS曲面轮廓误差评定方法与流程,结合几何精度模型与复杂曲面轮廓误差评定模型建立了几何误差作用下的复杂自由曲面轮廓误差模型;（3）研究了各项几何误差影响目标曲面轮廓误差的影响规律及面型轮廓分布特征。以目标曲面作为研究对象,基于几何误差作用下的复杂自由曲面轮廓误差模型,研究了各项几何误差对目标曲面轮廓误差的轮廓分布规律,采用Sobol灵敏度方法分析了影响目标样件轮廓误差的敏感几何误差,结合敏感误差补偿前后的目标面型轮廓误差变化仿真验证了敏感误差分析结果的有效性;（4）提出了一种目标面型轮廓误差约束下的几何精度分配优化方法。基于灵敏度分析结果,建立了目标面型轮廓度约束下的机床几何精度分配模型,采用遗传算法获得了精度分配的优化解并进行了仿真验证,提出了轮廓度约束下的机床部件几何精度指标;综合全文研究内容开发了超精密四轴车床几何精度分析优化软件。