机械设计软件CAD系统—文件格式基础知识

摘要：CAD（Comuputor Aided Design）计算机辅助设计，在现代设计中应用十分广泛， “一花独放不是春，万紫千红春满园”， CAD系统也如是，CATIA的曲面、UG的模具、CREO的消费品以及SOLIDWORKS擅长的非标设备等等，都在各自细分行业独领风骚，在对应行业使用对应工具，总能给我们带来事半功备的效果，功能的细分和专业化，使得CAD文件数据的独特性，这种独特性也阻碍了CAD系统之间的数据交换与共享。

1Windows系统下的CAD文件数据结构：

数据头：Windows文件都有一个文件数据头：包括：文件格式、文件名称、类型、尺寸、属性、二维及三维预览图像

       指令集：特征指令可以被想象成FeatureManager，这些指令将发送至建模内核并完成模型创建，这部分由各实体建模程序所拥有

       数据库：建模内核的输出是一个数据库，包含在图形区域中看到的拓扑定义，实质上，这是建模指令之后产生的结果，指令对于建模器和建模内核而言是唯一的。

2常见CAD系统建模内核：

建模内核是实体建模软件的引擎，包括创建和编辑功能可以访问的核心实体建模代码，建模内核读取CAD程序提供的信息并生成实体。

3文件转换方式：

       建模内核的不同，导致CAD文件在CAD系统中无法流传，即使同一款CAD系统，建模内核的更新，也会导致旧版本无法读取新版本的文件。为了实现产品数据的交换和共享，需要对文件进行转换：

• 直接转换：

直接转换就是软件读取原始CAD系统的专有数据文件，并直接将他们转化为目标系统的专有文件格式。

• 中性格式：

中性格式文件不被任何CAD程序使用，这些格式形成一个通用的参考，以便各种CAD程序交换数据。

通俗地讲：前面提到文件转换类似翻译，直接转换保留原文信息的同时，添加通用语言（如中英对照），中性转换删除原文，直接使用通用性语言描述（如翻译本），信息能否准确传达，与翻译者的翻译水平和阅读者的理解能力有关。

中性格式——翻译者水平：

原始CAD系统使用前处理器将器专有的文件格式转化为通用的中性文件格式。

中性格式——阅读者理解：

目标CAD系统使用后处理器将通用的中性格式是转化为自己的专有文件格式。

原始CAD系统：前处理          目标CAD系统：后处理

如上图，使用中性转换准确完成数据交换和共享的关键因素：

1. 原始CAD系统：前处理
2. 目标CAD系统：后处理

两次处理均成功且准确，才是一次完整的中性转换，两次处理有任何一次失败，都将导致中性转换失败。

另外，无论是前处理还是后处理都需要时间，此时间与需处理文件的大小相关，例如：

笔者测试，使用SOLIDWORKS打开598MB的STEP文件，其读取效率在0.78MB/G·min，当然对于小型STEP数据，这个打开时间可以忽略不记。

总结：中性转换（如STEP）在很长一段时间给不同CAD系统的数据转换和共享予以可能，但随着时代的进步、技术的发展，这种转换方式在准确率和转换效率上，已经很难跟上当今多学科协作设计需求了，因此，直接转换技术正在悄然发展,如达索最新的3DEXPERIENCE体验平台。