钣金零件被广泛地运用在航空制造领域，是构成飞机整机结构的主要零部件种类之一。现代飞机制造中涉及到的钣金零件往往具有种类多、形状复杂且涉及自由曲面较多的特点，其模具的设计也因此存在任务重、设计难度大、设计周期长的问题。尽管目前CAD/CAM技术已经普遍应用，但一些技术距离完全实用化还有较大的距离，模具设计中存在的一些瓶颈问题尚未得到很好的解决，对钣金模具CAD技术的研究与开发还有待进一步的深入。本文基于企业的需求，以橡皮囊成形模和拉深模作为研究对象，总结了企业在这两类航空制造业常见钣金模具的设计过程中遇到的问题和现有设计流程，针对具有自由曲面的钣金件成形模具设计中的关键技术展开研究，运用曲面曲线造型技术与参数化方法等相关设计方法，在CATIA平台上利用CAA二次开发工具开发了相应的功能模块，完成了航空钣金模具CAD系统的设计。本文主要内容包括以下四个方面：（1）通过对企业的需求以及橡皮囊成型模和拉深模的设计流程进行分析总结，以面向过程、自顶向下的模块化设计方法完成了航空钣金模具CAD系统的设计；（2）基于用户的实际需要，研究了橡皮囊成形模与拉深模模具基本工艺参数的快速计算方法，探讨了模具基准平面与压力中心线在CAD系统中的求解方法，并以此开发了航空钣金模具CAD系统的工艺辅助计算模块；（3）深入研究了曲面的快速处理技术，提出了曲面内孔洞的自动识别算法，以及基于截面线的曲面重构算法，实现了曲面孔洞和边界的自动修补、曲面的快速延拓，克服了部分复杂曲面延拓困难的问题并将曲面处理的时间控制在较少的范围内；（4）研究了橡皮囊成形模与拉深模模具型面的快速生成技术和模体参数化建模技术，采用基于型面的自适应参数化设计方法开发了模体快速设计模块，实现了橡皮囊成形模模体及拉深模凹凸模的快速建模。