参数化特征建模是目前主流的CAD建模方法,但是随着现在的模型越来越复杂,对参数化特征模型进行变动修改的效率和健壮性变得越来越低,而且基于历史的建模方式限制了用户在进行模型变动修改时的灵活性。与参数化特征建模不同,直接建模可以对点、边、面直接进行操作,其建模过程与历史无关,特别是直接建模在进行复杂模型变动修改时具有高效、灵活的特点,因此直接建模技术越来越受到重视。鉴于目前的直接建模技术还存在不足之处,本文针对现有方法所存在的问题,研究健壮高效的直接建模算法。本文主要开展的工作包括:(1)提出基于B-rep直接修改的直接建模算法。该算法通过对B-rep直接进行简单的几何拓扑修改操作而不采用复杂耗时的布尔运算实现直接建模功能,不仅比现有方法更加鲁棒,而且更加高效。(2)提出基于拓扑图的过渡特征组生成/抑制顺序确定算法。该算法通过充分利用过渡面之间的拓扑上下文,得到更加合理的过渡特征生成/抑制顺序。(3)提出能够有效处理自由曲面的直接建模算法。该算法通过合理拓展自由曲面以及有效构建延展自由曲面和目标操作自由曲面,使得算法能够处理带有自由曲面的复杂模型。最后,在本文工作的基础上,设计并实现一个直接建模原型系统,通过实例测试验证了本文所提出算法的有效性。