产品设计过程包括概念设计、具体设计、详细设计和施工设计四个阶段。其中概念设计在产品整个设计过程中起着决定性作用,它将最终决定一个产品在市场上是否具有竞争力。而现有CAD软件主要面向详细设计,缺乏对概念设计的支持。本文旨在设计一个快速的交互式工具以支持概念设计,将细分曲面及自由变形技术应用到计算机辅助概念设计(CACD)中,重点研究计算机辅助概念设计系统中模型的造型方法问题,以及如何快速交互地修改模型的几何形状的问题。目前的CAD系统主要采用NURBS曲面表示方法。NURBS曲面适用于详细设计阶段的精确造型,而对概念设计阶段的形状定义很不方便。细分曲面是有望代替NURBS曲面的新一代曲面造型方法,它具有任意拓扑适应性的优点,能够对不同细化精度的网格进行方便的整体与局部编辑。本文对细分曲面造型方法及其在计算机辅助概念设计中的应用作了较为深入的研究。为了更好的在计算机辅助概念设计系统中修改模型的几何形状,本文在t-FFD算法基础上,提出了基于细分曲面的自由变形算法,将细分曲面应用于自由变形领域。利用控制框架的细分曲面,建立控制框架与物体网格之间的映射关系,并从连续性控制和局部变形能力两个方面,分析了算法的可行性。为提高响应速度,针对参数化和实现变形过程,分别提出了相应的加速算法,从而进一步加强了算法实现过程中进行实时交互的能力。