【摘 要】航空钣金零件具有种类多、曲面多的特点，所以其模具设计相对困难。而利用CAD技术进行模具的设计，则可以解决航空钣金模具设计的任务重、周期长和难度大的问题。因此，基于这种认识，本文对航空钣金模具CAD系统的技术框架进行了分析。而在此基础上，则对系统使用的CAD关键技术的研究和开发问题进行了探讨。
【关键词】航空钣金模具；CAD；关键技术
引言
在航空制造领域，钣金零件得到了广泛的使用。而在航空钣金模具设计方面，CAD技术得到了广泛的应用。因此，有关人员有必要对航空钣金模具CAD关键技术的研究和开发问题进行分析，从而更好的促进航空制造行业的发展。
1 航空钣金模具CAD系统的技术框架分析
航空钣金模具CAD系统的开发，可以用来解决含有三维自由曲面的模具的设计问题。相较于二维图纸，利用CAD软件建立的三维模型可以更加直观和准确的进行模型设计思路的表达。而航空钣金模具的生产具有形状复杂和生产批次多的特点，所以需要利用CAD软件进行一些难以直接延拓的复杂三维曲面的设计，以便进行模具生产效率和质量的提升。在航空钣金模具的设计之初，由于计算的过程过于繁琐，并且需要耗费较长的时间，所以需要利用工艺快速计算技术进行工艺参数的计算。而在型面设计阶段，工件曲面复杂和难以快速延拓的问题则制约了设计的效率，所以需要利用曲面快速处理技术进行问题的解决。最后，在模具主体设计阶段，带曲面模体的尺寸难以实现参数化，所以还需要进行模具模体快速建模技术的利用[1]。而航空钣金模具CAD系统采用的设计方法为面向过程、自顶向下的模块化设计方法。因此，为了进行系统功能模块的实现，需要逐步对系统中的工艺快速计算技术、曲面快速处理技术和模体快速建模技术等关键技术进行开发。
2 航空钣金模具CAD关键技术研究与开发
2.1 工艺快速计算技术
在进行工艺快速计算技术的运用时，需要依次完成对毛坯料直径和拉伸系数等参数的计算。首先，在进行毛坯料直径计算时，可以利用系统中的测量工件模型体积再进一步求解的方法进行毛坯料尺寸的计算。具体来讲，就是先进行毛坯料的展开面积的求解，然后进行毛坯直径的计算。但是，由于系统的二次开发工具CAA拥有能够测量零件体积的功能函数，所以可以使求解的过程变得较为简单。其次，在进行拉伸系数计算时，系统将根据设计规则进行拉伸类型的确定，然后根据其凸缘相对直径和相对厚度进行拉伸系数的求取。而系统则可以利用等裕量法进行拉伸系数的分配，从而进行每一次拉伸系数的求解，继而提升工件的成品率。此外，在进行压力中心线与基准平面求解时，以往使用的解析法较为复杂。而CAD系统则可以进行工艺件模型的薄壁曲面的中心位置的求取，然后利用其进行压力中心的求解。最后，在确定压力中心位置后，则可以进行拉伸方向的确定，并进行压力中心线的获取。
2.2 曲面快速处理技术
在进行模具型面构造时，需要使用曲面孔洞修补、曲面边界修补和曲面快速延拓这三种曲面快速处理技术。首先，在进行曲面孔洞修补时，CAA可以进行相应的曲面拓扑元素集合的获取，以便进行孔洞的快速识别。而在此基础上，系统则可以采用比较计算充填面积的方法进行曲面外轮廓的获取，继而在几秒钟内完成孔洞的自动识别和充填。其次，在进行曲面边界修补时，曲面边界缺口位置将难以确定。而CAD系统可以利用组合提取方法进行缺口轮廓曲线的获取，继而快速确定缺口的位置。而在进行边界的修补时，则可以采用将桥接曲线与缺口曲线结合构成封闭曲线的方法[2]。具体来讲，就是将缺口修补问题转化成孔洞填充问题，而该种方法具有较高的稳定性。此外，针对模具型面的快速延拓问题，可以进行曲面快速延拓方法的运用。具体来讲，就是重构原曲面，以便生成满足延拓要求的新曲面。
2.3 模具模体快速建模技术
在进行模具模体快速建模技术的运用时，需要先依据钣金件的几何数模进行型面曲面的生成，然后通过曲面分割参数化的实体模型进行模具模体的生成，而实体模型尺寸则需要根据零件曲面外轮廓位置进行参数化约束。在这一过程中，弯曲面的处理需要进行止裂口过渡曲面建模技术的运用，以便防止钣金件成型过程中发生畸变。而在实体模型尺寸参数化的过程中，则需要进行模体的自适应参数化建模技术的运用。具体来讲，就是通过建立零件模型的几何约束和工程约束进行尺寸参数驱动模型的实现。其中，几何约束包含尺寸约束和结构约束，而工程约束则是尺寸参数间的约束关系[3]。在三维建模中，该技术不仅可以有效完成复杂三维曲面的模具型面设计，本身的程序运行时间也较短，所以得到了广泛的应用。
3 结论
总而言之，在进行航空钣金模具CAD系统开发时，需要进行多种技术的运用，以便解决实践生产中的工艺计算繁琐、复杂曲面处理困难等多种问题。从本文的研究来看，在进行工艺参数计算时，可以运用工艺快速计算技术。而在进行模具型面构造时，可以利用曲面快速处理计算进行曲面孔洞和边界的修补，并完成曲面的快速延拓。此外，在进行钣金件的建模时，则可以利用模具模体快速建模技术进行建模效率的提升。
参考文献：
[1]刘光伟，万世明，何万飞等.论航空钣金模具数字化设计制造技术的发展[J].航空制造技术，2009（20）.
[2]王晓康，万世明，唐实等.模具数字化设计制造技术应用现状与展望[J].航空制造技术，2015（09）.
[3]尚建勤，韩秀全，李继贞等.航空钣金特种成形技术及设备[J].航空制造技术，2013（17）.