cad文件类型讲解（您需要了解的有关）

CAD 文件是 CAD 软件的输出，包含有关设计对象的关键信息：其几何和拓扑表示、3D 模型层次结构、元数据和视觉属性，具体取决于文件格式。

多年来，已经积累了很多关于 CAD 文件是什么样的、它们的特点是什么以及其中一些文件效率高和低效率高的知识。

什么是 CAD 文件？

V型双引擎的CAD模型

CAD（计算机辅助设计）文件是 CAD 软件的输出，包含有关设计对象的信息。它可能由 2D 或 3D 数据组成，供设计师、工程师、制造商、科学家和数字艺术家使用。

CAD 文件的定义特征是其格式。有中性、本机和“内核”CAD 文件格式。

中性文件格式，如STEP和IGES，被制定为大多数 CAD 建模平台可读的行业标准。这些格式的规范是公开可用的，并由公司或财团维护。例如，IGES 是由国家标准局开发的，而 STEP 是CAX IF的产品。

原生格式，例如SOLIDWORKS、CATIA和DWG，由主要 CAD 供应商生产。为了将它们导入到第 3 方 CAD 工具中，需要进行转换。

内核格式源自流行的几何建模内核，最常见的是ACIS和Parasolid。CAD 建模内核是建模软件的一个组件，定义了它如何以数学方式描述形状。内核格式最适合构建在相应内核之上的软件。

CAD 文件可以存储哪些属性？

直升机主齿轮箱CAD模型

几何表示

在 CAD 文件中表示 3D 数据的两种最常见方式是网格和 B-Rep，也称为多边形和边界表示。B-Rep 体是通过一组精确的几何实体和拓扑实体定义的。另一方面，网格模型是 B-Rep 的孪生模型，所有精确边界都被一组近似的小平面替换。早些时候，我们发表了一篇博客文章，描述了将多边形格式转换为 B-Rep 的特殊性。

用法

几何实体是未来可视化的框架。它存储有关零件尺寸和几何属性的信息：体积、表面积、质心。

特定格式的支持

CAD 文件格式的几何表示范围有所不同：IGES 支持 B-Reps、STL和VRML - 多边形，而JT可能包含两者。

拓扑

拓扑只是 B-Rep 表示的一个因素。拓扑形状包括实体（实体、薄片、线框、橡子）和元素（壳、面、边等）。

用法

几何定义了身体形式，拓扑定义了底层几何的修剪并存储连接信息。良好的拓扑允许可预测的修改和动画，并且内存占用更少。

特定格式的支持

根据 CAD 格式，可以有不同类型的拓扑实体及其表示的不同要求。CAD模型常见的拓扑数据结构源于这样一个事实，即每条边都连接到几个面，这保证了面的连通性，是形成实体的先决条件。但规则总是有例外的。例如，在 IGES 中没有像 Edge 这样的实体。相反，有一个 Edge List 在转换时不提供 Faces 连接。CAD 拓扑多样性的另一个例子是，虽然在 STEP 中外边界是强制性的并且有自己的实体 (FACE_OUTER_BOUND)，但另一种格式可能没有这样的要求，例如 Parasolid。

产品结构

产品结构是称为零件的单个对象和称为组件的互连对象组的层次结构。

用法

在基本层面上，由于产品结构信息，在大多数 CAD 软件包的屏幕左侧都有一个可折叠的树状视图。我们可以展开树或其组，勾选复选框以隐藏或显示模型元素，复制整个组件，探索零件的相互关系。

特定格式的支持

零件、装配体及其层次结构可以通过以下两种方式之一进行描述：在整个模型的单个文件中（IGES、Parasolid-XT、ACIS-SAT），或在一组文件中，每个零件和装配体一个（ SOLIDWORKS、CATIA、PTC Creo、西门子 NX）。

元数据

除了几何、地形和结构，CAD 文件还包含元数据。它包括对象名称和 ID、用户定义的属性、层、产品和制造信息 (PMI)、验证属性。

用法

与前面提到的所有属性不同，元数据传达了模型的通用性较低的特征：特定于其未来用途、应用行业、进一步处理步骤等。它可以是创建日期、材料密度、尺寸公差或任何其他任意属性。

特定格式的支持

传输这些类型数据的能力因格式而异：STL 是最缺乏任何元数据的格式，VRML 有广泛的支持，但不能包含层和 PMI，而 STEP 和 JT 支持所有上述数据。

视觉属性表示

CAD 文件还可以定义诸如颜色、材料、纹理、线型和光源等视觉属性。这些特征可以附加到 B-Rep 和网格元素。

用法

如果显示模型至少与处理模型同等重要，则有必要考虑视觉属性。这些属性不仅可以改善 CAD 模型的外观，还可以使其结构和功能更加清晰。

特定格式的支持

CAD 格式的不同不仅在于特定属性的可用性，还在于它的支持方式。例如，颜色可以通过 RGB 元组指定或从基本选项的预定义列表中选择。

最常见的 CAD 文件格式和扩展名

涡轮泵的CAD模型.

CAD 数据在客户、承包商和投资者之间从一个部门传输到另一个部门。所有这些利益相关者根据他们的角色（编辑/审阅者）、细分市场（工程/制造/销售）或他们的公司规模和预算使用不同的软件。如果 CAD 文件交换导致数据丢失或需要资源密集型验证以进行进一步处理，则可能对整个产品生命周期产生负面影响。这就是为什么必须使用在现有软件包之间更具互操作性的最佳 CAD 格式的原因。以下是最常见的扩展及其优缺点的简短概述。

1. IGES 文件格式

• 扩展名：.igs、.iges
• 类型：中性
• 几何表示：B-rep，网格
• 标准：ANSI
• 创建年份：1980年代
• 创建者：美国国家标准局

IGES（初始图形交换规范）是在各种 CAD 平台之间制定互操作性规范的首批尝试之一。现在它是应用最广泛的中性 CAD 格式之一，并得到Autocad、CATIA、Creo、Siemens NX 和其他 CAD 建模软件的支持。

2.STEP文件格式

• 扩展名：.stp、.step
• 类型：中性
• 几何表示：B-rep
• 标准：ISO 10303
• 创建年份：1980年代
• 创建者：ISO

STEP（产品模型数据交换标准）是争取 CAD 互操作性的下一步。为关键行业用例定义数据交换标准 STEP 由数十个 AP（应用协议）组成，包括用于机械零件和组件 3D 设计的 AP 203、用于汽车机械设计的 AP 2014 以及用于基于模型的包罗万象的 AP 242一般的 3D 工程。这些 AP 及其组合有助于涵盖设计、制造和产品生命周期的所有主要方面，这使得 STEP 始终是 CAx 和 PDM/EDM 系统之间交换的首选选项。

3. ACIS-SAT 文件格式

• 扩展名：.sat、.sab
• 类型：内核
• 几何表示：B-Rep
• 创建年份：1980年代
• 创建者：空间公司、达索系统

ACIS-SAT 是 ACIS 几何建模内核的原生格式，是两种最流行的内核格式之一。该内核支持众多 CAD、CAM、CAE 和 3D 动画平台，主要是 Autodesk 应用程序，为 ACIS-SAT 的广泛应用铺平了道路。该格式支持两种扩展：SAT（标准 ACIS 文本），它是人类可读的，允许手动调整模型内容；SAB（标准 ACIS 二进制），它更紧凑，更安全，不会出现舍入错误。

4. Parasolid-XT 文件格式

• 扩展名：.x_t、.x_b、.xmt_txt、.xmt_bin、.xmp_txt、.xmp_bin
• 类型：内核
• 几何表示：B-rep，网格
• 创建年份：1980年代
• 创建者：Shape Data Limited，现为西门子

Parasolid-XT 是另一种属于建模内核的持久格式。同名内核是诸如 SolidWorks、Ansys、Solid Edge、Siemens NX、OnShape 等建模工具的基础。就像 ACIS 一样，Parasolid 格式有两个关键扩展：基于文本的 .x_t（虽然不像 ACIS-SAT 那样可读和可编辑）和基于二进制的 .x_b。

5.JT文件格式

• 扩展名：.jt
• 类型：中性
• 几何表示：B-rep，网格
• 标准：ISO 14306
• 创建年份：1990年代
• 创建者：Engineering Animation 和 HP，现在是 Siemens

JT（以其祖先 DirectModel 工具包的原始名称命名的 Jupiter Tessellation）是 Siemens PLM 生态系统中的标准协作格式。由于它是为支持复杂装配体的可视化而开发的，因此 JT 可以存储从各种 CAD 系统导出的大量组件。网格数据是该格式的强大套件，它允许根据可视化比例加载各种 LOD。

6.STL文件格式

• 扩展名：.stl
• 类型：中性
• 几何表示：网格
• 创建年份：1987
• 创建者：Albert Consulting Group for 3D Systems

顾名思义，STL（立体光刻）是一种最初用于 3D 打印目的的文件格式。如今，它广泛用于 3D 打印、激光扫描、快速原型制作和 CAM 工作流程。但大多数通用 CAD 软件包也支持 STL。STL 文件仅定义表面几何形状，其结构由三角形平面列表表示。有文本和更常见的二进制扩展。

7.VRML文件格式

• 扩展名：.wrl、.wrz
• 类型：中性
• 几何表示：网格
• 标准：ISO/IEC 14772-1:1997
• 创建年份：1994
• 创作者：戴夫·拉格特

VRML（Virtual Reality Modeling Language，最初是 Virtual Reality Markup Language）是第一种专为在网络上显示 3D 场景而定制的 3D 格式。它使网站访问者能够与虚拟对象进行交互，广泛用于电子商务、教育和设计项目协作。VRML 最常见的形式是纯文本文件，但也有 gzip 压缩的扩展名。许多 3D 建模程序可以以 VRML 格式保存对象和场景。

8. X3D 文件格式

• 扩展名：.x3d
• 类型：中性
• 几何表示：网格
• 标准：ISO/IEC 19775/19776/19777
• 创建年份：2001
• 创建者：Web3D 联盟

X3D（Extensible 3D）在基于Web的3D图形领域成为VRML的继任者。它与 VRML 的不同之处在于支持着色器、地理位置、动画、场景相关数据、表面几何体的 NURBS 编码以及其他附加功能。X3D 具有基于 XML 的扩展、VRML 编码和二进制编码。

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