模具设计是一种复杂的、综合的、富于创造性的活动，在设计过程中需要设计者具有不同领域的专业知识、丰富的实践经验和解决问题的技巧。该过程不仅仅是数值的计算，还包含了大量决策性和开创性的活动，需要进行系统的思考、推理和判断。而传统的设计方案的拟定，很大程度上决定于设计者本身的设计经验，大多是通过经验公式和类比分析来确定设计方案，而且常采用静态或近似的方法计算，效率低、周期长，方案中某点的改动可能导致整套图样尽弃。随着CAD/CAM技术的不断开发，利用CAD/CAM技术进行产品结构的几何建模与分析、快捷地进行产品模具的设计和修改、精确地生成产品和模具的设计文档以及自动生成产品和模具的技术数据文件等应用，变得越来越广泛，并且将直接用于后续的CAM系统。 一、CimatronE在模具设计中的特色
下面以精密铸造砂型模具的设计为例，详细分析CimatronE在模具设计中的特色。
精密铸造砂型模具的零件草图如图1所示，模型类似于双塔通道，模型的大部分外表面由曲面构成，结构比较复杂。根据零件草图生成双塔通道处的砂型模具，并且保证通道与双塔的自然连接，特将此零件命名为双塔通道模型。
图1．精密铸造砂型模具的零件草图
1.用特征组合生成双塔
以往的CAD/CAM技术从二维绘图起步，经历了以描述产品几何形状为主的三维线框、曲面和实体造型的发展阶段，逐渐发展到以几何模型为基础并且包含产品设计和生产过程所需的各种信息的特征建模阶段，为创建产品的集成信息模型服务。特征此时已不再是普通的体素，而是一种封装了各种属性和功能的功能要素。特征是产品信息的集合，它不仅具有按一定拓扑关系组成的特定形状，而且还能反映特定的工程意义，适宜于在设计、分析和制造中使用。按照零件的复杂程度，特征可以简单地分为简单特征和复合特征。简单特征是独立的形状特征；复合特征是简单特征的组合结构。而简单特征又可进一步分为基本特征和辅助特征。基本特征是指构成零件主要形状的特征；辅助特征是指用来修饰基本特征的特征。任何一个产品都可以通过特征之间的并、差、交等运算组合而成。
分析双塔通道模型的零件草图后，可以得出一个结论，即整个零件模型由三部分组成，分别为左塔、右塔以及连接双塔的中间通道。中间通道由特定曲线构成的曲面拼接而成。看似复杂的左右双塔可以由简单特征组合而成。任何一个产品模型都可以由一级复合特征、二级复合特征或多级复合特征构成。图2给出了左塔的生成特征树，它是一棵有序的二叉树。
图2 左塔的生成特征树
2．用曲面建模构造双塔通道的曲线和曲面
双塔是产品零件的主体，可以通过简单特征复合而成，连接双塔的通道依附于双塔而存在。然而双塔通道必须用圆滑的曲面来描绘，左右侧面也必须和双塔圆滑完整地连接。因此适宜运用曲面建模的方法来生成通道曲面。要获得曲面建模的数据结构，首先需要建立一个面表，即曲面是由哪些基本曲线构成。建立通道曲面的构造曲线，如同用铁丝做成一个骨架来表示一个模型，在计算机内部是以边表和点表来描述物体的，而构造曲线必须符合曲面建模构造圆滑曲线的要求。
如图3所示，首先为了保证通道曲面在XY平面内的投影位于两条水平边界范围之内，使模型能够保证良好的加工性能并有助于脱模，可以添加顶部边界的辅助圆环。同时在ZY平面内以三点方式建立截面圆弧。其次为了保证通道曲面与双塔拼接处的完美圆滑连接，可以选取双塔和通道的相关曲面，提取相关曲线作为构造曲面的截面曲线。
图3 双塔通道的特征曲线
