特征造型技术是新一代CAD/CAM 集成系统的关键技术之一,是产品模型设计的核心。建立基于特征统一而完备的产品信息模型,能够从根本上解决产品在设计、生产、质量控制和组织管理等各个环节之间的数据交换和共享问题;并且还可以实现模型的编辑和维护。但是现有的特征造型技术基本上都是基于规则形状特征的,随着特征造型技术的发展,涉及到不规则曲面的问题越来越多,这已成为一个亟待解决的问题。本文具体讨论了基于特征造型的自由曲面特征设计与约束求解问题。目的是能够在现有的特征造型中引入自由曲面特征,并使得用户能够运用一组参数直观、快捷的创建实例。为达此目的,本文在对HUST-CAID(哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计系统)系统研究的基础上,针对大多数特征造型只包含菱柱形和圆柱形等规则图形这一缺陷,引入了自由曲面特征;结合HUST-CAID 定义了自由曲面特征的分类和参数化;系统为用户提供一组适当的参数,使用户能够直观的设计任意曲面,而不必参与曲面的底层设计;当用户修改参数时,系统会自动提供相应的反馈。为了求解出与约束一致的图形,本文给出了一种新颖的原型驱动约束求解算法,并在HUST-CAID 系统中进行了试验。结果表明:这种新颖的约束关系管理体系大大简化了约束求解和特征编辑工作,而自由曲面特征的引入,也使得HUST-CAID 系统更加完善,更具实用性,更加满足用户的需求。