理想材料零件是由单质材料、复合材料、功能梯度材料和按照一定规律分布的功能细结构材料甚至嵌入器件等构成的复杂非均匀材料零件，在达到节约资源的同时，大大提高了零件的整体性能，实现零件的材料构成、几何外形和宏观性能的完美结合。理想材料零件打破了传统零件由一种材料构成的常规，使得传统均质材料零件的设计理论和制造方法已经无法应用在理想材料零件之上，为此，必须探索全新的理想材料零件设计理论与制造方法。 CAD模型是非均质材料零件设计与制造研究的热点问题，也是理想材料零件数字化并行设计与制造中的基础问题。本论文针对于此展开，首先给出了理想材料零件的概念及其数字化并行设计与制造框架和存在的问题；然后分别从复合材料分析的均匀化理论和基于该理论的材料细观结构拓扑优化设计两个方面阐述了理想材料零件的现实性与理论依据。 本文将理想材料零件CAD模型建立在以几何空间为底空间、以材料空间为丛空间的结构上，使用非流形几何模型作为理想材料零件几何拓扑模型的基础，并在半边数据结构基础上，针对理想材料零件的非流形特征局限内部边界上的特点，给出了一个半面数据结构来表述零件的几何拓扑信息； 对于理想材料零件的材料模型，本文先从功能梯度材料零件的信息表述与CAD数据交换和处理入手，将材料信息表述为(n-1)维单纯形，然后通过对三维几何区域的单纯剖分，以插值的方式表述零件材料分布特征；在此基础上，根据功能梯度材料零件分层制造中对CAD数据处理的要求，给出了综合考虑零件几何特征与材料特征的生长方向优化算法和自适应切片算法； 而对于文中所定义的理想材料零件，本文将其材料信息表述分解到细观和宏观两个尺度进行，首先给出了细观尺度上参数化的周期性功能细结构概念，以此来统一表述功能梯度材料(单质材料作为特殊的功能梯度材料看待)、复合材料和功能细结构材料；把周期性功能细结构模型化为一个包含空间状态信息、材料构成参数和材料细观分布特征参数的三元组，以表达零件的细观材料特征；对于零件宏观的材料变化特征，则同样在几何区域单纯剖分的基础上，通过对细观尺度上周期性功能细结构控制参数的插值来完成； 通过理想材料零件CAD数据处理的算例，验证了本文中理想材料零件CAD模型及材料信息表述与处理方法完全可以为理想材料零件的数字化制造提供可靠的数据支持。