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本文基于CimatronE工作環(huán)境，以精密鑄造砂型模具的設(shè)計(jì)為例，闡述了利用集成模具CAD/CAM技術(shù)的CimatronE解決復(fù)雜的曲面零件設(shè)計(jì)的具體方法，針對(duì)模具分型面的生成，凸、凹模型腔的建模，展現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

　　模具設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜的、綜合的、富于創(chuàng)造性的活動(dòng)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)者具有不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和解決問(wèn)題的技巧。該過(guò)程不僅僅是數(shù)值的計(jì)算，還包含了大量決策性和開(kāi)創(chuàng)性的活動(dòng)，需要進(jìn)行系統(tǒng)的思考、推理和判斷。而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的擬定，很大程度上決定于設(shè)計(jì)者本身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，大多是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式和類比分析來(lái)確定設(shè)計(jì)方案，而且常采用靜態(tài)或近似的方法計(jì)算，效率低、周期長(zhǎng)，方案中某點(diǎn)的改動(dòng)可能導(dǎo)致整套圖樣盡棄。隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，利用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的幾何建模與分析、快捷地進(jìn)行產(chǎn)品模具的設(shè)計(jì)和修改、精確地生成產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)文檔以及自動(dòng)生成產(chǎn)品和模具的技術(shù)數(shù)據(jù)文件等應(yīng)用，變得越來(lái)越廣泛，并且將直接用于后續(xù)的CAM系統(tǒng)。

　　一、CimatronE在模具設(shè)計(jì)中的特色

　　下面以精密鑄造砂型模具的設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)分析CimatronE在模具設(shè)計(jì)中的特色。

　　精密鑄造砂型模具的零件草圖如圖1所示，模型類似于雙塔通道，模型的大部分外表面由曲面構(gòu)成，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。根據(jù)零件草圖生成雙塔通道處的砂型模具，并且保證通道與雙塔的自然連接，特將此零件命名為雙塔通道模型。

　　圖1．精密鑄造砂型模具的零件草圖

　　1.用特征組合生成雙塔

　　以往的CAD/CAM技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了以描述產(chǎn)品幾何形狀為主的三維線框、曲面和實(shí)體造型的發(fā)展階段，逐漸發(fā)展到以幾何模型為基礎(chǔ)并且包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程所需的各種信息的特征建模階段，為創(chuàng)建產(chǎn)品的集成信息模型服務(wù)。特征此時(shí)已不再是普通的體素，而是一種封裝了各種屬性和功能的功能要素。特征是產(chǎn)品信息的集合，它不僅具有按一定拓?fù)潢P(guān)系組成的特定形狀，而且還能反映特定的工程意義，適宜于在設(shè)計(jì)、分析和制造中使用。按照零件的復(fù)雜程度，特征可以簡(jiǎn)單地分為簡(jiǎn)單特征和復(fù)合特征。簡(jiǎn)單特征是獨(dú)立的形狀特征；復(fù)合特征是簡(jiǎn)單特征的組合結(jié)構(gòu)。而簡(jiǎn)單特征又可進(jìn)一步分為基本特征和輔助特征�；�本特征是指構(gòu)成零件主要形狀的特征；輔助特征是指用來(lái)修飾基本特征的特征。任何一個(gè)產(chǎn)品都可以通過(guò)特征之間的并、差、交等運(yùn)算組合而成。

　　分析雙塔通道模型的零件草圖后，可以得出一個(gè)結(jié)論，即整個(gè)零件模型由三部分組成，分別為左塔、右塔以及連接雙塔的中間通道。中間通道由特定曲線構(gòu)成的曲面拼接而成�？此茝�(fù)雜的左右雙塔可以由簡(jiǎn)單特征組合而成。任何一個(gè)產(chǎn)品模型都可以由一級(jí)復(fù)合特征、二級(jí)復(fù)合特征或多級(jí)復(fù)合特征構(gòu)成。圖2給出了左塔的生成特征樹(shù)，它是一棵有序的二叉樹(shù)。

　　圖2左塔的生成特征樹(shù)