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。虽然一些特征造型系统能够处理特定或是相对简单的自由曲面模型，但这些系统缺乏对这些模型的有效性维护的能力。因此，自由曲面的有效性维护技术作为特征造型技术领域的热点技术，已经受到国际学术界和企业界的高度重视。 本文首先结合国内外研究问题的背景，指出了自由曲面的有效性维护技术对于科研及工业生产的重要意义，并且对特征造型系统中关于自由曲面造型技术的研究现状及发展趋势进行了分析，然后综述了语义特征造型和自由曲面技术的一些理论知识。最后，针对自由曲面的有效性维护技术进行了深入系统的研究。 第一，针对目前特征造型系统中没有完善的自由曲面特征类的定义机制，本文系统论述了一种基于FFDPs配置的自由曲面特征类的定义方法。并在此方法的基础上深入研究了自由曲面特征的简化过程； 第二，针对目前语义特征造型系统中并没有统一的附加自由曲面特征的方法，本文提出了一种附加自由曲面特征的构造框架，该框架可以使附加自由曲面特征的操作完全参数化； 第三，针对目前语义特征造型系统缺乏对自由曲面特征的有效性维护技术，本文以实现的自由曲面特征构造框架为基础提出了自由曲面特征的有效性维护机制。根据特征类的分类方法，主要从三个方面描述了自由曲面特征的有效性维护机制。分别是自由曲面附加特征的有效性维护，移除特征的有效性维护和修改特征的有效性维护技术；最后，初步研究了语义特征造型系统中自由曲面特征的有效性恢复机制。