概要

不同领域的设计师和工程师将计算机辅助设计（CAD）软件用于整个工艺流程当中。在设计、模拟、制造等各个环节，CAD软件都是工作人员不可或缺的工具。这些软件不仅有助于设计概念或草图的视觉呈现，还能辅助做好记录工作。有了CAD软件，才能完成专利申请，合法保护专利设计，查验设计是否合规。

探讨的CAD软件

Siemens NX, Dassault CATIA, SOLIDWORKS, Fusion 360

探讨的扫描至CAD解决方案

Artec Studio, Geomagic Design X, Geomagic for SOLIDWORKS

适用操作系统

Windows, Mac, UNIX, Linux

简介

不同领域的设计师和工程师将计算机辅助设计（CAD）软件用于整个工艺流程当中。在设计、模拟、制造等各个环节，CAD软件都是工作人员不可或缺的工具。这些软件不仅有助于设计概念或草图的视觉呈现，还能辅助做好记录工作。有了CAD软件，才能完成专利申请，合法保护专利设计，查验设计是否合规。

长期以来，CAD软件已经从一款基本的设计绘图工具发展成为一套可以执行复杂功能的高级工具。这款专业级软件的不同模块可以进行高级计算，执行各类分析，并提供包括公差、材质等重要技术信息。

不同领域的专家采用CAD软件来检验空气动力学、热性能、运动参数、应力等重要性能的设计。

我们将在本文中讨论适合几款机械工程师的知名CAD软件。我们将罗列挑选产品时的具体考量，以及各自的优缺点、价格和主要功能。

如何为机械工程师选择CAD软件？

找到一款真正符合需求的CAD软件能为您避开不少挫折。直接选择价格贵的，看起来好像没毛病，但选错了软件，除了一笔不小的金钱投入，还浪费了试错时间。这可能是因为软件没有合适的功能，无法无缝集成至工作流程，甚至还有可能干扰了工作流程。

此外，无论您的专业水平如何，每个主流平台都需要投入学习时间。因此，我们罗列了以下几点考虑因素，以期为您在挑选软件的过程中分忧解难。

确实有帮助吗？

首先，确保软件功能符合工作流程的需要。无论是设计、制造还是其他应用场景，都有自己依赖的重要功能。例如，你有一个多人协作的团队，那么软件功能是否适合协同工作？是否可以将电气和机械的不同设计，融合至一个项目中？是否可以选择管理不同版本？是否提供模板和自动化选项，提升工作流速度，并完成标准化设计？

要点

确保软件功能符合工作流程的需要。是否能轻松集成至当前的工作流程？

此外，还需考虑软件是否能支持您的制造工艺。例如，若采用增材制造，软件是否能为3D模型的设计、打印、检验提供支持？若采用计算机辅助制造，软件是否有加工、模具制造、铣削功能？

这些都是在挑选时需要考虑的重要方面。

软件集成

即便您选择了一款功能丰富多样的应用程序，但机械工程师大部分工作都是在CAD建模软件外进行的。因此，轻松集成非常重要，或者，这些平台至少能够达到基本的兼容。在和团队外的成员合作时，即便他们使用了不同系统进行质量控制或逆向工程，交叉兼容功能也能让协作顺利进行。如果做不到本地集成，至少确保它能兼容您日常工作中接触的主要文件类型。

客户支持和用户社区

另一个关注点是，用户能否在遇到问题时轻松获得帮助。如果能找到大量信息和客户支持来帮我们适应新软件，那就能省去不少麻烦。

要点

一个强大的用户社区能在需要时提供高质量的支持和资源。

可以先搜索一下产品是否有活跃的社区共享资源。海量的支持资源，包括全面详实的产品手册、操作视频，还有可以随时提问的论坛，一定程度上预示着新软件的潜力，也能看出新软件的实际效用。

适合机械工程的3D CAD软件

SOLIDWORKS

价格

实际价格按以经销商报价为准

操作系统

Windows

优势

· 操作简单

· 大量文档与支持资料

· 广泛应用于一系列领域，包括工业产品研发

缺陷

· 创建雕刻复杂的形状时存在问题

· 处理大型CAD组件时比较困难

Dassault Systèmes旗下产品SOLIDWORKS在CAD软件界家喻户晓。对于各种规模的商业公司和希望掌握三维机械CAD、设计检验、数据管理的用户、企业家、初创企业而言，是一款不错的解决方案。这款软件十分强大，在过去三十年间，始终占据了市场上的主角地位，为三维设计和工程提供用户友好的功能。SOLIDWORKS的工具适合3D建模、电气原理图设计，也适合绘制复杂程度不一的零件或组件的2D图纸。SOLIDWORKS还提供了运动和应力分析、成本估算、制造可行性设计检验等功能，支持云计算，还提供各种协作和版本管理工具。您可以通过模拟来分析模型在各种真实应用场景下的行为。

Siemens NX

价格

经销商可提供永久许可价

操作系统

Windows, Mac, UNIX, Linux

优势

· 全面、高级的工具组

· 轻松处理多种格式

· 可与数控加工CAM文件配合使用

· 支持定制：可通过插件来拓展功能

· 有针对不同用途的模块：钣金、 自由形状建模、运动学等。

缺陷

· 学习耗时较长

· 价格不菲

Siemens NX是公认的机械工程软件佼佼者。只要了解下这款软件的功能，就能明白背后的原因。软件不仅包含了CAD工具，还包括用于协作、交流的综合解决方案，工程分析、设计、拓扑优化等高级功能。软件还有一整套功能，能满足要求苛刻的复杂项目，提供自由曲面设计、参数化实体建模、管线设计、机械管道和电气线路设计等诸多工具。

Dassault CATIA

价格

可咨询经销商

操作系统

Windows以及部分UNIX系统

优势

· 功能多样

· 可轻松配合多种格式

· 根据特征办理许可，能避免购买整套功能而增加成本

· 云技术带来了灵活性和延展性，可辅助多方协作

缺陷

· 价格不菲

· 用户界面独特，习惯其他系统的用户可能不适应

· 客服支持不够，曾有相关投诉

图片来源：3DS_CATIA/YouTube

Dassault Systèmes推出的CATIA也是深受业界青睐的机械工程师CAD软件。官方网站称其为世界领先的产品设计与体验解决方案，软件也确实提供了不少功能。除了常规的CAD建模功能外，还包括一些优化功能，能对部件或组件进行细微调整，生成轻质对象，这项功能对于汽车工程而言十分关键。此外，还有一些工具可以降低零件重量，提升刚度，减少耗材和成本。

Dassault推动从计算机辅助设计到认知增强设计的转变，格外吸引从事逆向工程和工业设计的用户。CATIA可以根据特定设计空间提出设计方案，并根据铣削、铸造、锻造等制造工艺进行优化。您仅需为CATIA提供设计要求，包括设计空间的边界、期望的负载量和力度、材料，软件就能生成拓扑优化的设计概念，您可以微调、检验，也能在软件内与其他团队一同合作。

Fusion 360

价格

$495/年

平台

Mac, PC

优势

· 价格相对较低

· 支持团队协作

· 操作简单

缺陷

· 缺少高阶的参数化建模工具

Fusion 360是Autodesk推出的CAD软件，深受欢迎。这是一款云端程序，非常适合团队内外共同协作，支持项目版本管理。软件包括实体、网格、参数化建模功能。您可创建CAD模型，为机械图纸增加细节，甚至还能进行3D动画和渲染。Fusion 360还有2D绘图工具、模拟功能，如使用计算机辅助制造，还支持车削和铣削工艺。

三维扫描至CAD的转换方法

三维扫描具有独一无二的优势，不仅能提高效率，适用范围更广，还能改善各类工作流程。数据捕获速度快，便于处理危险地带或高难度区域的项目，支持无接触采集，细节更丰富，还能避免测量中的人为失误和遗漏，同时，效率提高也意味着节约金钱和时间成本。

尽管专业三维扫描仪能生成高度准确的高清3D模型，但这些扫描数据并不能立刻用于工程设计。下一步就是要把分解模型，进行分析并完善。三维扫描仪输出的点云或网格数据存在一个问题，就是这些模型都是像雕塑一样整块存在的，而工程师需要参数化模型，这些模型可以由数学公式和参数来定义。这时，我们就需要软件将扫描数据转换成CAD。

扫描至CAD软件将三维扫描数据作为参照，创建CAD模型，以便后续操作。这种做法要比从零开始创建CAD模型更高效、更精确。高精度的三维网格能提供尺寸、截面等几何信息。参考三维扫描数据，进行CAD建模，可以让整个工艺更加高效准确。目前，市面上有多种扫描至CAD解决方案。以下为几款热门产品：

Artec Studio

价格

· 年度订阅： US $1200

· 终身许可，免费更新： US $2900

操作系统

Windows, BootCamp启动macOS

优势

· 出色工具组，适合3D网格的检验和编辑

· 每次软件更新都会拓展CAD功能

· 扫描至CAD无缝工作流程，兼容主流CAD软件

缺陷

· 无法从零开始建模

· 如需进行高级逆向工程操作，需要使用Geomagic产品

Artec Studio是一款三维扫描和三维数据处理平台，一年一更新，不断推出新功能和新技术，能简化、提升工程流程。软件可完成扫描至网格工作流程自动化，是一款人工智能引擎，能改善数据采集，获得更高品质的网格。此外，软件还能处理高达5亿多边形的超大型数据集。此外，Artec Studio还配备超强摄影测量功能。您可以导入图片并生成点云，并用于测量相关的应用，或者也能作为参照数据，用于大型物体和场景的三维扫描。

而吸引机械工程师的一点是，Artec Studio能让扫描至CAD流程尽可能无缝衔接。您可以将扫描数据转换为CAD模型，用于逆向工程或检验，也能用于动画或CGI。将CAD基本图元拟合至3D模型，并精确定位，变得轻而易举。软件还能与大部分工作流程无缝对接。您可以将STEP文件直接导出至SOLIDWORKS，或将复杂网格导出至Geomagic Design X或Geomagic for SOLIDWORKS，让应用场景灵活度更高，适用范围更广泛。

Geomagic Design X

价格

US $19950

操作系统

Windows

优势

· 可以将三维扫描数据转换成特征型CAD模型的解决方案

· 能几乎满足所有逆向工程需求

缺陷

· 价格较高，但物超所值

Geomagic Design X 能帮您将三维数据制作成3D模型，轻松为真实物体制作可编辑的数字副本，简化逆向工程流程。Design X 能快速处理大型数据集，生成实体、表面、网格等不同格式的3D模型。

Geomagic for SOLIDWORKS

价格

按需报价

操作系统

Windows, macOS

优势

· 可直接在SOLIDWORKS中打开

· 自动化向导，轻松创建精准草图、表面和特征型可编辑模型

· 实用工作流程，适合处理NURBS和自由形状

缺陷

· 新手学习难度较大

Geomagic for SOLIDWORKS可直接集成至SOLIDWORKS，可在SOLIDWORKS环境下使用Geomagic功能。产品网站显示，Geomagic for SOLIDWORKS能优化扫描至CAD工作流程，大幅提升工艺效率。例如，在制作有机部件CAD时，整个逆向工程能比一般CAD建模速度快50%。

归根结底，软件是否合适，还是要看您的独特需求，对您的工作流程而言，必备功能有哪些？您愿意投入的方面是什么？试试文中这些产品，我们希望您能找到心仪产品，找到更强大的解决方案，迈向更大成功！