概要
不同領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師和工程師將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件用于整個(gè)工藝流程當(dāng)中。在設(shè)計(jì)、模擬、制造等各個(gè)環(huán)節(jié)，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(shè)計(jì)概念或草圖的視覺呈現(xiàn)，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專利申請，合法保護(hù)專利設(shè)計(jì)，查驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合規(guī)。
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(tǒng)
Windows, Mac, UNIX, Linux
簡介
不同領(lǐng)域的設(shè)計(jì)師和工程師將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件用于整個(gè)工藝流程當(dāng)中。在設(shè)計(jì)、模擬、制造等各個(gè)環(huán)節(jié)，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(shè)計(jì)概念或草圖的視覺呈現(xiàn)，還能輔助做好記錄工作。有了CAD軟件，才能完成專利申請，合法保護(hù)專利設(shè)計(jì)，查驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合規(guī)。
長期以來，CAD軟件已經(jīng)從一款基本的設(shè)計(jì)繪圖工具發(fā)展成為一套可以執(zhí)行復(fù)雜功能的高級工具。這款專業(yè)級軟件的不同模塊可以進(jìn)行高級計(jì)算，執(zhí)行各類分析，并提供包括公差、材質(zhì)等重要技術(shù)信息。
不同領(lǐng)域的專家采用CAD軟件來檢驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)、熱性能、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、應(yīng)力等重要性能的設(shè)計(jì)。
我們將在本文中討論適合幾款機(jī)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(jī)械工程師選擇CAD軟件？
找到一款真正符合需求的CAD軟件能為您避開不少挫折。直接選擇價(jià)格貴的，看起來好像沒毛病，但選錯(cuò)了軟件，除了一筆不小的金錢投入，還浪費(fèi)了試錯(cuò)時(shí)間。這可能是因?yàn)檐浖]有合適的功能，無法無縫集成至工作流程，甚至還有可能干擾了工作流程。
此外，無論您的專業(yè)水平如何，每個(gè)主流平臺(tái)都需要投入學(xué)習(xí)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程中分憂解難。
確實(shí)有幫助嗎？
首先，確保軟件功能符合工作流程的需要。無論是設(shè)計(jì)、制造還是其他應(yīng)用場景，都有自己依賴的重要功能。例如，你有一個(gè)多人協(xié)作的團(tuán)隊(duì)，那么軟件功能是否適合協(xié)同工作？是否可以將電氣和機(jī)械的不同設(shè)計(jì)，融合至一個(gè)項(xiàng)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(xiàng)，提升工作流速度，并完成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)？
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(dāng)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(shè)計(jì)、打印、檢驗(yàn)提供支持？若采用計(jì)算機(jī)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(yīng)用程序，但機(jī)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(tái)至少能夠達(dá)到基本的兼容。在和團(tuán)隊(duì)外的成員合作時(shí)，即便他們使用了不同系統(tǒng)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型。
客戶支持和用戶社區(qū)
另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是，用戶能否在遇到問題時(shí)輕松獲得幫助。如果能找到大量信息和客戶支持來幫我們適應(yīng)新軟件，那就能省去不少麻煩。
要點(diǎn)
一個(gè)強(qiáng)大的用戶社區(qū)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(qū)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)提問的論壇，一定程度上預(yù)示著新軟件的潛力，也能看出新軟件的實(shí)際效用。
適合機(jī)械工程的3D CAD軟件
SOLIDWORKS
價(jià)格
實(shí)際價(jià)格按以經(jīng)銷商報(bào)價(jià)為準(zhǔn)
操作系統(tǒng)
Windows
優(yōu)勢
· 操作簡單
· 大量文檔與支持資料
· 廣泛應(yīng)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(fù)雜的形狀時(shí)存在問題
· 處理大型CAD組件時(shí)比較困難
Dassault Systèmes旗下產(chǎn)品SOLIDWORKS在CAD軟件界家喻戶曉。對于各種規(guī)模的商業(yè)公司和希望掌握三維機(jī)械CAD、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理的用戶、企業(yè)家、初創(chuàng)企業(yè)而言，是一款不錯(cuò)的解決方案。這款軟件十分強(qiáng)大，在過去三十年間，始終占據(jù)了市場上的主角地位，為三維設(shè)計(jì)和工程提供用戶友好的功能。SOLIDWORKS的工具適合3D建模、電氣原理圖設(shè)計(jì)，也適合繪制復(fù)雜程度不一的零件或組件的2D圖紙。SOLIDWORKS還提供了運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力分析、成本估算、制造可行性設(shè)計(jì)檢驗(yàn)等功能，支持云計(jì)算，還提供各種協(xié)作和版本管理工具。您可以通過模擬來分析模型在各種真實(shí)應(yīng)用場景下的行為。
Siemens NX
價(jià)格
經(jīng)銷商可提供永久許可價(jià)
操作系統(tǒng)
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(shù)控加工CAM文件配合使用
· 支持定制：可通過插件來拓展功能
· 有針對不同用途的模塊：鈑金、 自由形狀建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)等。
缺陷
· 學(xué)習(xí)耗時(shí)較長
· 價(jià)格不菲
Siemens NX是公認(rèn)的機(jī)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(shè)計(jì)、拓?fù)鋬?yōu)化等高級功能。軟件還有一整套功能，能滿足要求苛刻的復(fù)雜項(xiàng)目，提供自由曲面設(shè)計(jì)、參數(shù)化實(shí)體建模、管線設(shè)計(jì)、機(jī)械管道和電氣線路設(shè)計(jì)等諸多工具。
Dassault CATIA
價(jià)格
可咨詢經(jīng)銷商
操作系統(tǒng)
Windows以及部分UNIX系統(tǒng)
優(yōu)勢
· 功能多樣
· 可輕松配合多種格式
· 根據(jù)特征辦理許可，能避免購買整套功能而增加成本
· 云技術(shù)帶來了靈活性和延展性，可輔助多方協(xié)作
缺陷
· 價(jià)格不菲
· 用戶界面獨(dú)特，習(xí)慣其他系統(tǒng)的用戶可能不適應(yīng)
· 客服支持不夠，曾有相關(guān)投訴
圖片來源：3DS_CATIA/YouTube
Dassault Systèmes推出的CATIA也是深受業(yè)界青睞的機(jī)械工程師CAD軟件。官方網(wǎng)站稱其為世界領(lǐng)先的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與體驗(yàn)解決方案，軟件也確實(shí)提供了不少功能。除了常規(guī)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(xì)微調(diào)整，生成輕質(zhì)對象，這項(xiàng)功能對于汽車工程而言十分關(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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)到認(rèn)知增強(qiáng)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，格外吸引從事逆向工程和工業(yè)設(shè)計(jì)的用戶。CATIA可以根據(jù)特定設(shè)計(jì)空間提出設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)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(shè)計(jì)要求，包括設(shè)計(jì)空間的邊界、期望的負(fù)載量和力度、材料，軟件就能生成拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)計(jì)概念，您可以微調(diào)、檢驗(yàn)，也能在軟件內(nèi)與其他團(tuán)隊(duì)一同合作。
Fusion 360
價(jià)格
$495/年
平臺(tái)
Mac, PC
優(yōu)勢
· 價(jià)格相對較低
· 支持團(tuán)隊(duì)協(xié)作
· 操作簡單
缺陷
· 缺少高階的參數(shù)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(tuán)隊(duì)內(nèi)外共同協(xié)作，支持項(xiàng)目版本管理。軟件包括實(shí)體、網(wǎng)格、參數(shù)化建模功能。您可創(chuàng)建CAD模型，為機(jī)械圖紙?jiān)黾蛹?xì)節(jié)，甚至還能進(jìn)行3D動(dòng)畫和渲染。Fusion 360還有2D繪圖工具、模擬功能，如使用計(jì)算機(jī)輔助制造，還支持車削和銑削工藝。
三維掃描至CAD的轉(zhuǎn)換方法
三維掃描具有獨(dú)一無二的優(yōu)勢，不僅能提高效率，適用范圍更廣，還能改善各類工作流程。數(shù)據(jù)捕獲速度快，便于處理危險(xiǎn)地帶或高難度區(qū)域的項(xiàng)目，支持無接觸采集，細(xì)節(jié)更豐富，還能避免測量中的人為失誤和遺漏，同時(shí)，效率提高也意味著節(jié)約金錢和時(shí)間成本。
盡管專業(yè)三維掃描儀能生成高度準(zhǔn)確的高清3D模型，但這些掃描數(shù)據(jù)并不能立刻用于工程設(shè)計(jì)。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(shù)據(jù)存在一個(gè)問題，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(shù)化模型，這些模型可以由數(shù)學(xué)公式和參數(shù)來定義。這時(shí)，我們就需要軟件將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAD。
掃描至CAD軟件將三維掃描數(shù)據(jù)作為參照，創(chuàng)建CAD模型，以便后續(xù)操作。這種做法要比從零開始創(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(shù)據(jù)，進(jìn)行CAD建模，可以讓整個(gè)工藝更加高效準(zhǔn)確。目前，市面上有多種掃描至CAD解決方案。以下為幾款熱門產(chǎn)品：
Artec Studio
價(jià)格
· 年度訂閱： US $1200
· 終身許可，免費(fèi)更新： US $2900
操作系統(tǒng)
Windows, BootCamp啟動(dòng)macOS
優(yōu)勢
· 出色工具組，適合3D網(wǎng)格的檢驗(yàn)和編輯
· 每次軟件更新都會(huì)拓展CAD功能
· 掃描至CAD無縫工作流程，兼容主流CAD軟件
缺陷
· 無法從零開始建模
· 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(shù)據(jù)處理平臺(tái)，一年一更新，不斷推出新功能和新技術(shù)，能簡化、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(shù)據(jù)采集，獲得更高品質(zhì)的網(wǎng)格。此外，軟件還能處理高達(dá)5億多邊形的超大型數(shù)據(jù)集。此外，Artec Studio還配備超強(qiáng)攝影測量功能。您可以導(dǎo)入圖片并生成點(diǎn)云，并用于測量相關(guān)的應(yīng)用，或者也能作為參照數(shù)據(jù)，用于大型物體和場景的三維掃描。
而吸引機(jī)械工程師的一點(diǎn)是，Artec Studio能讓掃描至CAD流程盡可能無縫銜接。您可以將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為CAD模型，用于逆向工程或檢驗(yàn)，也能用于動(dòng)畫或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縫對接。您可以將STEP文件直接導(dǎo)出至SOLIDWORKS，或?qū)?fù)雜網(wǎng)格導(dǎo)出至Geomagic Design X或Geomagic for SOLIDWORKS，讓應(yīng)用場景靈活度更高，適用范圍更廣泛。
Geomagic Design X
價(jià)格
US $19950
操作系統(tǒng)
Windows
優(yōu)勢
· 可以將三維掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成特征型CAD模型的解決方案
· 能幾乎滿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(shù)據(jù)制作成3D模型，輕松為真實(shí)物體制作可編輯的數(shù)字副本，簡化逆向工程流程。Design X 能快速處理大型數(shù)據(jù)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(bào)價(jià)
操作系統(tǒng)
Windows, macOS
優(yōu)勢
· 可直接在SOLIDWORKS中打開
· 自動(dòng)化向?qū)Вp松創(chuàng)建精準(zhǔn)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(xí)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(jī)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(jié)底，軟件是否合適，還是要看您的獨(dú)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(qiáng)大的解決方案，邁向更大成功！
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