三维装配是现代装备制造业的一个典型特征。本文以零件三维单工序装配过程为研究对象，对基于销-孔/槽副任意布局的产品三维单工序装配偏差建模、产品三维单工序装配成功率建模、销-孔/槽副接触定位布局稳健设计与定位销公差稳健设计等方法进行了深入探讨，发展了三维装配过程中工艺参数稳健设计建模优化方法。(1)首先介绍本文工作的背景，明确三维装配尺寸偏差分析的重要意义，对三维装配偏差建模、三维装配成功率建模以及销孔定位布局稳健设计的国内外相关研究工作进行归纳与总结，给出本文的主要研究内容和总体思路。(2)分析三维装配系统夹具定位偏差、零件偏差、夹具定位偏差导致的零件偏差以及不同接头类型对装配过程中偏差传递的影响。探讨将夹具偏差导致的零件偏差、不同接头特征传递的装配偏差结合起来建立销-孔/槽副任意布局下三维单工序装配偏差模型的方法。最后，以一个由四个简单薄板零件组成的装配体为实例，结合蒙特卡罗法，采用所建立的装配偏差模型分析装配体上各参考点的偏差分布特征。(3)阐述数论网格法采样与蒙特卡罗法采样的区别以及前者的优势，提出基于数论网格法采样的产品三维装配成功率计算方法。采用三维尺寸公差分析软件3DCS对所建立三维装配实例进行仿真分析，验证所建立的产品三维装配成功率模型的有效性。解决三维多参数装配过程中产品装配成功率的建模问题。(4)提出基于Taguchi正交试验与3DCS的零件销-孔/槽副接触定位布局稳健设计方法。以某车灯前罩装配为例，首先，引入三维装配下3-2-1定位原理，分析车灯前罩销-孔/槽副定位坐标参数对装配偏差的影响，确定销孔定位设计参数水平。然后，以销孔定位坐标为设计参数，以零件制造偏差和销孔定位偏差为噪声因素，制定销孔定位布局Taguchi正交试验的内外表，并安排正交试验。以转向灯罩和车大灯罩之间的装配间隙值作为衡量装配质量的指标，建立表征装配质量的稳健性评价函数，提出车灯前罩装配销孔定位布局稳健设计的信噪比计算方法。最后，基于3DCS对车灯前罩三维几何模型进行装配偏差仿真，分析不同销-孔/槽副定位方案下装配质量对各偏差因素的稳健性，确定销-孔/槽副定位布局稳健设计方案。(5)基于回归正交组合试验，分析了零件定位销尺寸公差与装配成功率的关系，建立了装配成功率与定位销尺寸公差的响应面模型。基于公差稳健设计模型，分析定位销制造成本模型和装配成功率响应面模型对设计变量与噪声因素的敏感度函数，引入权重因子，对敏感度函数与定位销制造成本函数两个目标函数分配不同权重，并以敏感度与定位销制造成本最小为目标，装配成功率为约束，对定位销公差进行稳健设计，得出了公差稳健设计结果。