近年来，CAD软件结构正在经历着重大变革，正在从以实体造型为中心的“几何CAD”发展到以特征造型和约束造型为中心的“应用CAD”。作为CAD系统的重要组成部分，约束造型技术近年来得到普遍重视，提出了一些实用的解决方案，大大促进了CAD的变革和应用。同时，将细胞元模型的思想引入设计系统中，使得特征具有可调整性，提高了系统设计效率。因此，基于细胞元模型的语义特征造型已成为当今CAID系统的主要研究的方向之一。HUST-CAID（哈尔滨理工大学计算机辅助工业造型设计系统）是一种基于特征的参数化造型设计系统。该系统在基于B-rep、CSG树和特征描述树（FDT）的混合模型基础之上，利用重用CSG树与特征描述树的技术，来完成实体模型的设计与编辑工作。但在特征造型过程中，随着造型体数目的增加，设计模型将变得越来越复杂，由此导致了系统设计效率的降低。为了能够正确地维护设计者的设计意图和满足用户的需求，本文在原系统的基础之上，提出了基于细胞元的特征约束模型，并给出了在拓扑元素编码与约束关系管理体系之下，特征拓扑元素编码和约束关系管理的方法。同时对系统原有约束求解进行了研究，并在原有方法基础之上提出了一套新的优化求解算法，即先确定约束问题的类型，然后结合同伦算法进行求解。