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随着人们审美观念的变化和制造水平的不断提高，个性化且具有复杂曲面的零件日益广泛地应用于生产和生活中，另外全球的市场竞争要求缩短设计制造周期，因此探索复杂曲面的快速设计制造技术十分必要。增材制造AM（Additive Manufacturing）在加工复杂曲面方面具有明显优势，正向设计FD（Forward Design）和逆向设计RD（ReverseDesign）两种模式都可以提供复杂曲面增材制造所需的CAD模型，其建模快速性与精确性各有特点。本文主要研究复杂曲面的正向/逆向快速设计的关键技术，此外基于正向/逆向设计的CAD模型，提出复杂曲面增材制造的三种数据处理方法。据此，论文研究的主要内容与成果如下：（1）面向复杂曲面的增材制造，为了提高设计速度和精度，解决NURBS复杂曲面正向快速设计的关键问题，提出一种NURBS曲面局部特征重用方法。首先提出特征形状的识别和提取算法；然后制定局部特征安装的规则与方法，完成形状局部特征的复制粘贴；最后采用过渡曲面拼接算法，实现相邻NURBS曲面满足G2连续的光滑拼接。仿真结果显示，重用后特征具有良好的几何性。（2）面向复杂曲面的增材制造，从保证设计的快速性和精确性出发，为解决STL复杂曲面逆向快速设计的关键问题，建立基于延拓逼近的曲线曲面数学模型。首先建立基于延拓逼近的曲线重构数学模型；其次提出基于延拓逼近的STL曲面重构算法，较好地保证STL曲面重构的连续性和光顺性；最后对平面凸轮轮廓曲线和汽车保险杠曲面进行重构实验，验证延拓逼近曲线曲面重构算法的快速性和精确性。（3）针对正向快速设计得到的NURBS复杂曲面，为了提高成形精度与效率，提出一种面向增材制造的多策略自适应分层综合算法。首先提出切线角和毗邻分层面积变化综合判定算法去决定分层厚度；其次为保证后续数控加工的插补速度恒定和加工精度，提出基于Clothoid曲线模型的水平层面曲线轮廓重构算法。加工实例证明，自适应综合算法的分层效率高，成形后得到的复杂曲面制品具有良好加工精度。（4）针对逆向快速设计得到的STL复杂曲面，从提高成形精度与效率出发，提出一种面向增材制造的优化分层处理算法。首先为了优化水平分层厚度，在自适应切片中提出逐步细化的分层算法；然后采用延拓逼近算法去重构水平轮廓曲线；其次提出基于层片布尔运算支撑区域的识别算法。最后以加工实例验证算法的适用性和精确性。（5）基于逆向快速设计得到的空间点云模型曲面零件，为了提高成形精度与效率，提出面向增材制造的IDS（Inverse Distance Square）自适应直接分层算法。首先提出空间点云数据直接切片的新思路；然后提出IDS自适应直接分层算法，分层精度更高；其次在垂直切片投影构造面的曲线轮廓重构中，建立基于点云的延拓外推模型；最后采用角度误差法和弓高误差法，完成曲线重构与轮廓数据点的均化和精整处理。加工实例验证算法高精度和高效率。