随着CAD／CAM技术的发展，自由曲面造型已广泛应用于各个领域。由于细分曲面不仅具有NURBS曲面的局部控制性、仿射不变性等良好性质，而且具有参数曲面所没有的拓扑任意性和整体连续性，因此在表示复杂自由曲面时体现出无可比拟的优越性，近年来成为国际图形学领域研究的热点之一。目前，细分曲面在动画、游戏、多分辨率分析、医学图象处理等多方面领域已有广泛应用，但在工程中的应用还比较少，现有研究也主要集中在细分曲面重建。对于细分曲面在CAM中的应用还有很多关键问题需要解决，比如等距和求交等。本文以细分曲面在CAM中的应用为研究方向，主要研究内容如下：1、介绍了细分曲面的发展历史，总结了细分曲面造型的基本理论，分析了典型细分模式的构造方式和特性。2、提出了基于顶点平坦度的自适应细分算法，克服了细分曲面指数增长的庞大数据量带来的占据硬盘空间、处理速度慢的缺点，从而提高了CAM数据传输和处理的速度。3、对Loop细分曲面的等距面生成算法进行了比较和完善，讨论了两种等距算法：第一种算法通过解全局线性方程组求出等距面的控制顶点，进而运用细分规则对控制网格细分得到等距曲面；第二种等距算法则是先对初始控制网格细分，然后用高度逼近的控制点代替极限点沿法矢方向等距。通过定性分析两种等距算法的整体误差、定量分析最大等距误差、综合评价运算代价，确认了等距算法Ⅱ的质量更优、效率更高。4、对等距中的关键问题如特征保持、自交检测与控制进行了妥善处理。提出了尖锐特征保持和圆滑过渡分开处理的策略。在等距尖锐特征保持过程中，通过自定义折痕、角点法矢，实现了在曲面上任何地方都严格按照统一的等距定义进行等距。对于等距自交，根据实际情况也对允许自交和不允许自交的情况进行了分开处理，提出了折痕处局部自交无效环去除的有效方法。5、提出了改进的Z-Buffer算法用于Loop细分曲面数控加工的无干涉刀具轨迹的生成，有效地统一了粗精加工的刀具路径规划。6、在VC++6.0开发环境下结合OpenGL，实现了本文算法，用实例验证了算法的有效性和正确性。