随着精密技术的精度要求不断提高，产品的几何精度设计已成为制约提高产品精度提升的重要因素，现有的研究成果和技术手段在保证产品精度这个关键问题上还存在诸多难点，缺乏对影响产品几何精度影响因素的考虑，导致了由于精度设计不合理而造成的产品最终装配精不合格、零件互换性差等问题。而作为产品几何精度设计的重要内容，实际工况下产生的零件形变引起的几何偏差，在以往的研究中并未加以考虑，缺乏相应的规范和模型描述。此外，尺寸公差和几何公差之间相互关系也会对几何精度设计及其对零件性能的影响，在以往公差分析当中，缺乏系统性的考虑，极大降低了产品设计精度。新一代GPS中肤面模型概念的出现，为实现零件几何变动模型的构建奠定了基础。因此，研究建立包含几何偏差的肤面模型，并采用公差分析技术进行产品几何精度设计是目前精度设计领域需要迫切需要解决的重要问题。　　本文面向产品几何精度设计中涉及的产品建模问题和公差分析技术进行了深入系统地研究，主要研究内容如下:　　研究了考虑公差原则的三维公差建模与分析方法。基于SDT理论和模态区间方法分别建立了要素采用独立原则、包容要求、最大实体要求、最小实体要求或可逆要求时的三维公差模型。利用空间矢量表示三维尺寸链，基于空间矢量环叠加原理推导出了三维公差分析时的封闭环尺寸及其变动计算模型。以采用不同公差原则的工程实例进行了三维公差建模和公差分析，给出了公差分析的步骤，验证了本文所研究方法的有效性。　　研究了考虑实际工况的装配精度分析技术。基于弹性力学、热力学理论，建立了温度、载荷等实际工况因素引起的零件形变模型，利用ANSYS对所建立的几何变动模型进行了实验仿真验证，以实例说明了实际工况下温度、载荷等因素装配精度影响。　　研究了基于新一代GPS的肤面模型构建及应用技术。首先对基于新一代GPS的肤面建模基础理论进行了研究，然后基于SDT理论、M-H(Metropolis-Hastings)技术、数据去噪技术、数据精简技术和NURBS曲面拟合技术等构建了包括几何偏差特征的肤面模型，最后利用CAD系统对所构建的肤面模型进行了装配和实际接触状态的仿真分析，为实现产品精度的数字化预测奠定了基础。　　运用VS2010与MATLAB混合编程技术研究开发了基于Creo的的装配成功率预测系统。该系统可以实现对装配体约束信息、材料特征、形状特征、表面精度信息的提取，分别采用极值法、概率法、蒙特卡罗法等公差分析方法实现了装配精度计算与装配成功率预测。