Bajo la nueva especificación del producto geométrico (GPS), una cadena bidimensional no puede garantizar completamente la calidad del producto. Para optimizar la asignación de tolerancias tridimensionales en la etapa de diseño conceptual, se mapearán en este documento las variaciones geométricas de la zona de tolerancia al dominio de desviación. Se discuten las relaciones de costo de procesamiento de desviaciones, costo de pérdida de calidad por desviación y costo de sensibilidad a la desviación, combinadas con la zona de tolerancia descrita por la teoría del torsor de pequeños desplazamientos. Luego, se realiza la restricción sincrónica de la estructura funcional y la tolerancia. Finalmente, se utiliza un algoritmo de murciélago mejorado para resolver el modelo matemático de tolerancia tridimensional establecido. Se utiliza un estudio de caso en la optimización del diseño de tolerancias de tres partes para ilustrar el modelo y los algoritmos propuestos. Al final, se discuten el rendimiento y la ventaja del método propuesto.