概要

不同領(lǐng)域的設計師和工程師將計算機輔助設計（CAD）軟件用于整個(gè)工藝流程當中。在設計、模擬、制造等各個(gè)環(huán)節，CAD軟件都是工作人員不可或缺的工具。這些軟件不僅有助于設計概念或草圖的視覺(jué)呈現，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專(zhuān)利申請，合法保護專(zhuān)利設計，查驗設計是否合規。

探討的CAD軟件

Siemens NX, Dassault CATIA, SOLIDWORKS, Fusion 360

探討的掃描至CAD解決方案

Artec Studio, Geomagic Design X, Geomagic for SOLIDWORKS

適用操作系統

Windows, Mac, UNIX, Linux

簡(jiǎn)介

不同領(lǐng)域的設計師和工程師將計算機輔助設計（CAD）軟件用于整個(gè)工藝流程當中。在設計、模擬、制造等各個(gè)環(huán)節，CAD軟件都是工作人員不可或缺的工具。這些軟件不僅有助于設計概念或草圖的視覺(jué)呈現，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專(zhuān)利申請，合法保護專(zhuān)利設計，查驗設計是否合規。

長(cháng)期以來(lái)，CAD軟件已經(jīng)從一款基本的設計繪圖工具發(fā)展成為一套可以執行復雜功能的高級工具。這款專(zhuān)業(yè)級軟件的不同模塊可以進(jìn)行高級計算，執行各類(lèi)分析，并提供包括公差、材質(zhì)等重要技術(shù)信息。

不同領(lǐng)域的專(zhuān)家采用CAD軟件來(lái)檢驗空氣動(dòng)力學(xué)、熱性能、運動(dòng)參數、應力等重要性能的設計。

我們將在本文中討論適合幾款機械工程師的知名CAD軟件。我們將羅列挑選產(chǎn)品時(shí)的具體考量，以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)、價(jià)格和主要功能。

如何為機械工程師選擇CAD軟件？

找到一款真正符合需求的CAD軟件能為您避開(kāi)不少挫折。直接選擇價(jià)格貴的，看起來(lái)好像沒(méi)毛病，但選錯了軟件，除了一筆不小的金錢(qián)投入，還浪費了試錯時(shí)間。這可能是因為軟件沒(méi)有合適的功能，無(wú)法無(wú)縫集成至工作流程，甚至還有可能干擾了工作流程。

此外，無(wú)論您的專(zhuān)業(yè)水平如何，每個(gè)主流平臺都需要投入學(xué)習時(shí)間。因此，我們羅列了以下幾點(diǎn)考慮因素，以期為您在挑選軟件的過(guò)程中分憂(yōu)解難。

確實(shí)有幫助嗎？

首先，確保軟件功能符合工作流程的需要。無(wú)論是設計、制造還是其他應用場(chǎng)景，都有自己依賴(lài)的重要功能。例如，你有一個(gè)多人協(xié)作的團隊，那么軟件功能是否適合協(xié)同工作？是否可以將電氣和機械的不同設計，融合至一個(gè)項目中？是否可以選擇管理不同版本？是否提供模板和自動(dòng)化選項，提升工作流速度，并完成標準化設計？

要點(diǎn)

確保軟件功能符合工作流程的需要。是否能輕松集成至當前的工作流程？

此外，還需考慮軟件是否能支持您的制造工藝。例如，若采用增材制造，軟件是否能為3D模型的設計、打印、檢驗提供支持？若采用計算機輔助制造，軟件是否有加工、模具制造、銑削功能？

這些都是在挑選時(shí)需要考慮的重要方面。

軟件集成

即便您選擇了一款功能豐富多樣的應用程序，但機械工程師大部分工作都是在CAD建模軟件外進(jìn)行的。因此，輕松集成非常重要，或者，這些平臺至少能夠達到基本的兼容。在和團隊外的成員合作時(shí)，即便他們使用了不同系統進(jìn)行質(zhì)量控制或逆向工程，交叉兼容功能也能讓協(xié)作順利進(jìn)行。如果做不到本地集成，至少確保它能兼容您日常工作中接觸的主要文件類(lèi)型。

客戶(hù)支持和用戶(hù)社區

另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是，用戶(hù)能否在遇到問(wèn)題時(shí)輕松獲得幫助。如果能找到大量信息和客戶(hù)支持來(lái)幫我們適應新軟件，那就能省去不少麻煩。

要點(diǎn)

一個(gè)強大的用戶(hù)社區能在需要時(shí)提供高質(zhì)量的支持和資源。

可以先搜索一下產(chǎn)品是否有活躍的社區共享資源。海量的支持資源，包括全面詳實(shí)的產(chǎn)品手冊、操作視頻，還有可以隨時(shí)提問(wèn)的論壇，一定程度上預示著(zhù)新軟件的潛力，也能看出新軟件的實(shí)際效用。

適合機械工程的3D CAD軟件

SOLIDWORKS

價(jià)格

實(shí)際價(jià)格按以經(jīng)銷(xiāo)商報價(jià)為準

操作系統

Windows

優(yōu)勢

· 操作簡(jiǎn)單

· 大量文檔與支持資料

· 廣泛應用于一系列領(lǐng)域，包括工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)

缺陷

· 創(chuàng )建雕刻復雜的形狀時(shí)存在問(wèn)題

· 處理大型CAD組件時(shí)比較困難

Dassault Systèmes旗下產(chǎn)品SOLIDWORKS在CAD軟件界家喻戶(hù)曉。對于各種規模的商業(yè)公司和希望掌握三維機械CAD、設計檢驗、數據管理的用戶(hù)、企業(yè)家、初創(chuàng )企業(yè)而言，是一款不錯的解決方案。這款軟件十分強大，在過(guò)去三十年間，始終占據了市場(chǎng)上的主角地位，為三維設計和工程提供用戶(hù)友好的功能。SOLIDWORKS的工具適合3D建模、電氣原理圖設計，也適合繪制復雜程度不一的零件或組件的2D圖紙。SOLIDWORKS還提供了運動(dòng)和應力分析、成本估算、制造可行性設計檢驗等功能，支持云計算，還提供各種協(xié)作和版本管理工具。您可以通過(guò)模擬來(lái)分析模型在各種真實(shí)應用場(chǎng)景下的行為。

Siemens NX

價(jià)格

經(jīng)銷(xiāo)商可提供永久許可價(jià)

操作系統

Windows, Mac, UNIX, Linux

優(yōu)勢

· 全面、高級的工具組

· 輕松處理多種格式

· 可與數控加工CAM文件配合使用

· 支持定制：可通過(guò)插件來(lái)拓展功能

· 有針對不同用途的模塊：鈑金、 自由形狀建模、運動(dòng)學(xué)等。

缺陷

· 學(xué)習耗時(shí)較長(cháng)

· 價(jià)格不菲

Siemens NX是公認的機械工程軟件佼佼者。只要了解下這款軟件的功能，就能明白背后的原因。軟件不僅包含了CAD工具，還包括用于協(xié)作、交流的綜合解決方案，工程分析、設計、拓撲優(yōu)化等高級功能。軟件還有一整套功能，能滿(mǎn)足要求苛刻的復雜項目，提供自由曲面設計、參數化實(shí)體建模、管線(xiàn)設計、機械管道和電氣線(xiàn)路設計等諸多工具。

Dassault CATIA

價(jià)格

可咨詢(xún)經(jīng)銷(xiāo)商

操作系統

Windows以及部分UNIX系統

優(yōu)勢

· 功能多樣

· 可輕松配合多種格式

· 根據特征辦理許可，能避免購買(mǎi)整套功能而增加成本

· 云技術(shù)帶來(lái)了靈活性和延展性，可輔助多方協(xié)作

缺陷

· 價(jià)格不菲

· 用戶(hù)界面獨特，習慣其他系統的用戶(hù)可能不適應

· 客服支持不夠，曾有相關(guān)投訴

圖片來(lái)源：3DS_CATIA/YouTube

Dassault Systèmes推出的CATIA也是深受業(yè)界青睞的機械工程師CAD軟件。官方網(wǎng)站稱(chēng)其為世界領(lǐng)先的產(chǎn)品設計與體驗解決方案，軟件也確實(shí)提供了不少功能。除了常規的CAD建模功能外，還包括一些優(yōu)化功能，能對部件或組件進(jìn)行細微調整，生成輕質(zhì)對象，這項功能對于汽車(chē)工程而言十分關(guān)鍵。此外，還有一些工具可以降低零件重量，提升剛度，減少耗材和成本。

Dassault推動(dòng)從計算機輔助設計到認知增強設計的轉變，格外吸引從事逆向工程和工業(yè)設計的用戶(hù)。CATIA可以根據特定設計空間提出設計方案，并根據銑削、鑄造、鍛造等制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。您僅需為CATIA提供設計要求，包括設計空間的邊界、期望的負載量和力度、材料，軟件就能生成拓撲優(yōu)化的設計概念，您可以微調、檢驗，也能在軟件內與其他團隊一同合作。

Fusion 360

價(jià)格

$495/年

平臺

Mac, PC

優(yōu)勢

· 價(jià)格相對較低

· 支持團隊協(xié)作

· 操作簡(jiǎn)單

缺陷

· 缺少高階的參數化建模工具

Fusion 360是Autodesk推出的CAD軟件，深受歡迎。這是一款云端程序，非常適合團隊內外共同協(xié)作，支持項目版本管理。軟件包括實(shí)體、網(wǎng)格、參數化建模功能。您可創(chuàng )建CAD模型，為機械圖紙增加細節，甚至還能進(jìn)行3D動(dòng)畫(huà)和渲染。Fusion 360還有2D繪圖工具、模擬功能，如使用計算機輔助制造，還支持車(chē)削和銑削工藝。

三維掃描至CAD的轉換方法

三維掃描具有獨一無(wú)二的優(yōu)勢，不僅能提高效率，適用范圍更廣，還能改善各類(lèi)工作流程。數據捕獲速度快，便于處理危險地帶或高難度區域的項目，支持無(wú)接觸采集，細節更豐富，還能避免測量中的人為失誤和遺漏，同時(shí)，效率提高也意味著(zhù)節約金錢(qián)和時(shí)間成本。

盡管專(zhuān)業(yè)三維掃描儀能生成高度準確的高清3D模型，但這些掃描數據并不能立刻用于工程設計。下一步就是要把分解模型，進(jìn)行分析并完善。三維掃描儀輸出的點(diǎn)云或網(wǎng)格數據存在一個(gè)問(wèn)題，就是這些模型都是像雕塑一樣整塊存在的，而工程師需要參數化模型，這些模型可以由數學(xué)公式和參數來(lái)定義。這時(shí)，我們就需要軟件將掃描數據轉換成CAD。

掃描至CAD軟件將三維掃描數據作為參照，創(chuàng )建CAD模型，以便后續操作。這種做法要比從零開(kāi)始創(chuàng )建CAD模型更高效、更精確。高精度的三維網(wǎng)格能提供尺寸、截面等幾何信息。參考三維掃描數據，進(jìn)行CAD建模，可以讓整個(gè)工藝更加高效準確。目前，市面上有多種掃描至CAD解決方案。以下為幾款熱門(mén)產(chǎn)品：

Artec Studio

價(jià)格

· 年度訂閱： US $1200

· 終身許可，免費更新： US $2900

操作系統

Windows, BootCamp啟動(dòng)macOS

優(yōu)勢

· 出色工具組，適合3D網(wǎng)格的檢驗和編輯

· 每次軟件更新都會(huì )拓展CAD功能

· 掃描至CAD無(wú)縫工作流程，兼容主流CAD軟件

缺陷

· 無(wú)法從零開(kāi)始建模

· 如需進(jìn)行高級逆向工程操作，需要使用Geomagic產(chǎn)品

Artec Studio是一款三維掃描和三維數據處理平臺，一年一更新，不斷推出新功能和新技術(shù)，能簡(jiǎn)化、提升工程流程。軟件可完成掃描至網(wǎng)格工作流程自動(dòng)化，是一款人工智能引擎，能改善數據采集，獲得更高品質(zhì)的網(wǎng)格。此外，軟件還能處理高達5億多邊形的超大型數據集。此外，Artec Studio還配備超強攝影測量功能。您可以導入圖片并生成點(diǎn)云，并用于測量相關(guān)的應用，或者也能作為參照數據，用于大型物體和場(chǎng)景的三維掃描。

而吸引機械工程師的一點(diǎn)是，Artec Studio能讓掃描至CAD流程盡可能無(wú)縫銜接。您可以將掃描數據轉換為CAD模型，用于逆向工程或檢驗，也能用于動(dòng)畫(huà)或CGI。將CAD基本圖元擬合至3D模型，并精確定位，變得輕而易舉。軟件還能與大部分工作流程無(wú)縫對接。您可以將STEP文件直接導出至SOLIDWORKS，或將復雜網(wǎng)格導出至Geomagic Design X或Geomagic for SOLIDWORKS，讓?xiě)脠?chǎng)景靈活度更高，適用范圍更廣泛。

Geomagic Design X

價(jià)格

US $19950

操作系統

Windows

優(yōu)勢

· 可以將三維掃描數據轉換成特征型CAD模型的解決方案

· 能幾乎滿(mǎn)足所有逆向工程需求

缺陷

· 價(jià)格較高，但物超所值

Geomagic Design X 能幫您將三維數據制作成3D模型，輕松為真實(shí)物體制作可編輯的數字副本，簡(jiǎn)化逆向工程流程。Design X 能快速處理大型數據集，生成實(shí)體、表面、網(wǎng)格等不同格式的3D模型。

Geomagic for SOLIDWORKS

價(jià)格

按需報價(jià)

操作系統

Windows, macOS

優(yōu)勢

· 可直接在SOLIDWORKS中打開(kāi)

· 自動(dòng)化向導，輕松創(chuàng )建精準草圖、表面和特征型可編輯模型

· 實(shí)用工作流程，適合處理NURBS和自由形狀

缺陷

· 新手學(xué)習難度較大

Geomagic for SOLIDWORKS可直接集成至SOLIDWORKS，可在SOLIDWORKS環(huán)境下使用Geomagic功能。產(chǎn)品網(wǎng)站顯示，Geomagic for SOLIDWORKS能優(yōu)化掃描至CAD工作流程，大幅提升工藝效率。例如，在制作有機部件CAD時(shí)，整個(gè)逆向工程能比一般CAD建模速度快50%。

歸根結底，軟件是否合適，還是要看您的獨特需求，對您的工作流程而言，必備功能有哪些？您愿意投入的方面是什么？試試文中這些產(chǎn)品，我們希望您能找到心儀產(chǎn)品，找到更強大的解決方案，邁向更大成功！