提升设计效率：CAD 软件的全面指南
使用高质量的计算机辅助设计 (CAD) 软件不仅能够显著提高设计质量和文档编制水平，还能极大地提升设计师的工作效率，并帮助建立用于产品制造的设计数据库。
这意味着更快速、更精确的生产周期，从而提高客户满意度并建立长期的客户关系。
对于学生来说，CAD 软件是学习模型或零件设计和记录的关键工具，它能将他们的创新想法变为现实，并为未来的职业发展打开大门。
无论您是正在寻找高效 CAD 软件解决方案的学生还是专业人士，本文都将为您提供有价值的参考。
让我们一同探讨 CAD 软件的定义及其最佳选择。
CAD 软件是什么？
计算机辅助设计 (CAD) 是一种利用计算机技术进行设计创建、修改、优化和分析的过程。 用于执行这些设计的软件被称为 CAD 软件。
CAD 软件通常配备易于操作的界面以及各种强大的工具和功能，确保设计过程的流畅性和准确性。 通过 CAD 软件，您可以创建二维和三维的物理组件模型，并将设计成果打印出来，用于后续的生产环节。
CAD 软件不仅简化了从设计到制造的流程，还能模拟三维模型的运动。 它在工程（如航空航天和机械）、建筑、汽车、珠宝、平面设计、医疗保健和电影等多个行业中得到广泛应用。
使用 CAD 软件的优势
自动化在当今各个行业中扮演着越来越重要的角色，无论是制造业还是印刷媒体。 各行各业的企业都在积极采用 CAD 软件，因为它在时间、成本和效率方面提供了多重优势。以下是 CAD 软件如何为您的业务带来好处：
卓越的设计品质
与传统的纸笔设计方法不同，CAD 软件帮助设计师创建高品质、无差错的模型。通过利用软件中内置的强大工具和功能，他们可以更快、更轻松地完成工作。
例如，当设计师需要绘制一个圆形时，不必手动操作，而是可以直接从工具栏中选择圆形工具。 这不仅节省了时间，还大大提高了绘图的准确性。
此外，如果模型中出现错误或需要修改，CAD 软件可以轻松地进行调整，这在传统模式下是难以想象的。 因此，设计师能够快速且精确地创建出高质量的模型，从而加速设计审批流程，并缩短进入制造阶段的时间。
精简的设计流程
设计师可以通过三维模型从各个角度观察他们的设计， 产品经理可以验证设计是否符合最终产品要求。 此外，设计师可以连接不同的设计部件，并模拟模型的运行状态，从而及时发现和解决潜在问题。
如果出现任何错误，设计师可以迅速迭代设计，生成最终完美的模型。 CAD 软件支持记录和分析设计的各个阶段，确保整个团队保持同步，从而简化设计流程，提高生产效率和项目成功率。
全面的文档记录
CAD 软件可以自动生成设计过程中所需的相关文档，为设计决策提供参考。 这些文档可能包括产品详细信息、组件、零件、装配图、计算和测量数据、几何尺寸以及材料规格等。 这不仅减少了重复性问题，还允许团队成员自助解决疑问，从而节省了大量时间。
顺畅的沟通
CAD 软件有助于团队成员保持同步，并清晰地沟通项目进展情况。 它使团队能够遵循设计、组装、仿真等相关环节的标准流程。 管理人员可以通过查看二维或三维模型及其规格，更好地了解设计，以便提出意见或批准生产。
便捷的数据库管理
手动记录项目的所有零件、材料、模型、规格和其他细节不仅耗时费力，而且容易出错。 然而，CAD 软件可以轻松地维护一个包含所有这些信息的数据库。 您不仅可以跟踪所有设计和制造的产品，还可以从中获得新的创新灵感。 更重要的是，您可以重复使用现有零件，而无需从头开始设计，从而节省大量时间。
CAD 软件的应用
CAD 软件被各行各业的专业人士和学生广泛使用，其中包括：
- 机械设计工程师：用于设计、制造和模拟机械零件。
- 建筑师：用于设计和绘制建筑模型。
- 制造商：用于检查、制造和测试零件。
- 结构工程师：用于加速制造过程。
- 土木工程师：用于建筑设计。
- 电气工程师：用于设计和记录控制系统。
- 汽车工程师：用于设计、概念化和渲染零件。
此外，CAD 软件还应用于保护发明和产品的专利申请、医疗假肢的设计、计算机动画、电影特效、数字内容创作、技术手册和广告的制作。
如果您想要购买 CAD 软件，可以选择基于桌面的软件或基于云的 CAD 软件。 您可以根据自身的业务规模和需求进行选择。 基于云的 CAD 软件通常成本较低，按使用量付费，适合成长型企业。 如果您是大型组织，则可以考虑购买基于桌面的 CAD 软件。
接下来，我们将介绍市场上一些适用于专业人士和学生的优秀 CAD 软件。
Fusion 360
使用 Fusion 360 将您的产品以逼真的三维形式展现出来，这是一个能够提升产品开发流程并提高盈利能力的连接式平台。 无论您是学生还是专业人士，这款 CAD 软件都适合每一位希望推广自己产品的人士。
Fusion 360 为您提供全面的建模工具，确保您在建模过程中拥有所需的一切资源。 利用分析方法来评估产品的性能，并使用尺寸、约束等工具创建和编辑草图。 您可以添加材质，也可以继续对复杂产品进行表面建模。
完成产品设计后，您可以进行网格建模并分析其运动。 此外，您还可以通过添加最终产品来设置制造过程。 设置所需的铣削操作，并查看如何用原材料制造产品。
此外，您可以通过 PCB 布局、布线功能和原理图设计为您的设计添加电子智能，并使其栩栩如生。 Fusion 360 还提供了数据管理、协作、增材制造、仿真和扩展等功能。
Fusion 360 对功能有限的合格爱好者用户免费。 要享受全部功能，您可以购买完整版，价格为 446 美元/年。
CorelCAD
CorelCAD 是一款著名的 CAD 应用程序，可在 Windows 和 macOS 系统上使用。 它是一款专业的二维绘图和三维设计程序，拥有节省时间的协作功能、可选的自动化功能、项目共享功能和自定义选项。 CorelCAD 兼容 .CDR、.PDF、.STL 和 .DWG 等行业标准文件格式。
CorelCAD 是一款简化的软件，拥有一系列强大的工具，专为建筑、制造、施工和工程领域的专业人士设计。 它能够通过各种设计工具来辅助二维绘图、三维打印和三维设计。
CorelCAD 的主要特点包括：
- 帮助建筑、制造和工程专业人员更轻松地概念化、起草、规划、编辑和布局设计。
- 只需点击几下，即可借助各种功能和高级工具将二维绘图快速转换为三维模型。
- 它是一款功能强大的三维设计软件，可通过协作、技术设计任务等功能来辅助触觉、图形和文本输出。
- CorelCAD 根据项目参数和规格提供精确的最终结果。
CorelCAD 2021 提供了以下新功能：
- 通过颜色突出显示调色板，方便比较不同设计之间的差异。
- 调整图像质量和文件大小，以满足要求并获得所需的输出结果。
- 复制图案和对象，增强具有相同视角的图案命令。
- 通过额外的显示选项简化打印过程。
- 使用动态块来获取自定义块，从而提供更强的编辑和控制能力。
SOLIDWORKS
工程师和设计师需要最好的工具来开发高质量的产品并将其推向市场，以满足客户需求，而 SOLIDWORKS 正是最好的选择之一。它可以帮助您创建、验证、沟通、管理并将您的想法转化为出色的设计。
SOLIDWORKS 提供了易于使用的工具，帮助您更快速、更准确地创建结构。 您可以使用制造检查和成本估算工具来设计制造和控制成本。 此外，SOLIDWORKS 还支持团队协作，并提供标准化的数据管理工具。
对产品进行分析，以便及时消除错误并进行必要的返工。 使用 SOLIDWORKS 可以轻松共享产品文件。 完成设计后，将您的数据安全地保存到云端，以便任何人都可以从任何浏览器访问。
与您的团队远程连接，共同协作设计各个部件，并在云端进行组装。 您还可以轻松地在云端创建有机、复杂和机械设计，以便在建模时随时访问所需的设计特征和数据。
购买该软件可以获得更多功能和优势，从二维建模到电子解决方案。
Tinkercad
Tinkercad 是一款易于使用且免费的网络应用程序，它为具有创新技能（如三维设计、编码和电子产品）的下一代工程师、学生和专业设计师赋能。 从概念到屏幕，只需几个简单的步骤即可释放您的想象力：
- 在工作平面上放置所需的形状，以移除或添加材料。 您可以导入形状或使用预先存在的形状。 在这里，形状是 Tinkercad 的构建块。
- 通过旋转或移动工作平面来调整形状。 使用尺子输入精确的尺寸，并尝试不同的角度和视图。
- 组合所有形状以获得自定义形状。
如果您能想到，您就可以在 Tinkercad 中制作它，因为它可以帮助您完成从产品模型和可打印部件到分析的每个过程。 三维设计是您旅程的第一步，您还可以使用电路模拟来学习电子过程。 Tinkercad 会向您展示路径（按钮、电线和面包板），然后您可以设计电路。
Tinkercad 不仅可以帮助您进行设计，还可以使用代码块编写程序，并允许软件为您开发相同的程序。 您还可以使用基于块的代码来创建参数化的三维形状、自适应和动态设计。 此外，您可以通过激活 AR 模式并按下 AR 查看器按钮将您的三维模型转换为增强现实。
Tinkercad 是免费的，因此您可以自由探索、思考和创造，并最终实现您的设计构想。
FreeCAD
使用开源参数化三维建模器 FreeCAD，自由设计您想要的一切。 它不仅能帮助您创建任意大小的真实物体，还能绘制二维形状，并基于二维形状创建三维模型。
FreeCAD 是一款高度可定制、可扩展且跨平台的软件。 它提供了多种调整尺寸的工具，以及从各种形状和细节中进行选择的选项，以便您可以创建高质量的生产就绪图纸。
为了集成工作流程，您可以打开不同的文件格式，如 IGES、STL、DXF、SVG、DAE、IFC、OBJ 和 STEP 等。 此外，您可以使用 FreeCAD 来设计机械组件、建筑设计等等。
FreeCAD 适用于学生、教师、专业人士、程序员和 CAD 用户等。 您还可以使用 FEA 工具、实验 CFD、专用 BIM、CAM/CNC 工作台和地理数据等功能。
SketchUp
SketchUp 是一款功能齐全的桌面建模器，旨在将您的想象变为现实。 它为您提供以三维形式设计、记录和交流独特想法的最简单方法。 在三维空间中创建图案或形状，并添加相应的材质。
精确性是 SketchUp 的核心理念。 它提供了包括互操作性、自定义、可扩展性、生成报告、对象和推理等在内的多种强大功能。
从正式的学习轨道到视频教程，SketchUp 随时为您提供帮助。 您可以免费使用功能有限的三维模型，也可以以每年 119 美元的价格获得更多功能，以创建精确的草图。
Solid Edge
选择一系列易于使用且价格合理的软件 – Solid Edge – 它涵盖了开发过程的所有方面，包括三维建模、仿真、制造和设计管理等。Solid Edge 将直接建模的简易性和速度与参数化设计的控制和灵活性相结合，并通过同步技术来实现。
您将获得三维 CAD、装配设计、三维打印、基于云的生产力和自动化绘图等功能。 它有助于您设计出更好的模型，以便更快速地完成项目。 Solid Edge 还包括二维绘图、建模 (BIM)、三维零件设计、装配设计、动画、导入和导出等功能。
除了二维和三维设计，您还可以使用钣金设计、焊件设计、塑料零件设计、基本渲染、夹具设计、表面建模、运动仿真、应力仿真和振动仿真等功能。
使用逆向工程和 FEA 模拟可以为您的工作流程带来更多优势。 使用 Solid Edge，齿轮、凸轮、梁、柱、弹簧、皮带轮和轴等设计变得简单易行。 此外，Solid Edge 还支持布线、PCB 协作、管道和管道等电气设计。
Bentley
从建模、可视化、海洋结构分析、土木设计、水力学、水文、建筑设计和实景建模等方面获取各种不同的应用程序 – Bentley Education。
Bentley 提供了四种用于建模和可视化的应用程序，包括 Microstation、MicroStation PowerDraft、Bentley LumenRT 和 Bentley LumenRT Content。 如果您正在寻找海洋结构分析工具，您可以使用 MAXSURF Ultimate、Multiframe、MOSES Ultimate 和 Multiframe Advanced。
同样，针对不同的用途，您可以使用各种不同的应用程序。 工程师、建筑工人、建筑师、业主运营商和 GIS 专业人员利用这些应用程序进行建模、测绘、维护基础设施项目、设计、分析和运动测试等等。
从产品线中选择您的应用程序，并释放无限的可能性。 教育工作者和学生可以使用 Bentley 应用程序的全部功能。 您只需使用您的机构电子邮件地址登录或上传您的学生证即可。
LibreCAD
LibreCAD 是一款成熟且功能丰富的二维 CAD 应用程序，其强大的功能将为您带来卓越的体验。 它以开源和 GPLv2 协议发布，由经验丰富的团队开发，并得到优秀社区的支持。 您可以免费复制和使用它。
LibreCAD 支持 30 多种语言以及 Windows、Linux 和 macOS 系统的跨平台支持。 您可以从 SourceForge 下载不同平台的应用程序。 如果您使用的是 Windows 系统，请找到最新的稳定版 EXE 安装程序并自动运行夜间构建安装程序。
由于 LibreCAD 是一款开源应用程序，您可以从源代码构建它。 您可以从 GitHub 下载源代码，并将其作为 ZIP 存档保存。 此外，您还可以克隆存储库，如果您计划进行贡献，建议您这样做。
SolveSpace
SolveSpace 是一款免费的参数化三维 CAD 工具，支持二维和三维零件建模、三维打印零件、准备 CAM 数据、机构设计、实体几何和平面几何。 它提供了拉伸、旋转、布尔运算、螺旋线和单节等功能，并支持导出为 PDF、SVG 和 DXF 格式。这些功能能帮助您轻松且准确地设计模型。
您可以生成 STL 或 STEP 文件，以便在 CAM 软件中使用。 现在，使用约束求解器可以轻松模拟球、连杆或滑动接头在空间和平面内的运动。 您还可以在图纸中获得实时尺寸，而无需手动计算三角函数。
此外，SolveSpace 提供了从装配和绘图到使用直线、基准线、点、矩形、圆弧和样条曲线绘制草图等一系列功能。 使用约束来确保零件在装配过程中连接良好，并且尺寸不会发生改变。
BRL-CAD
从您的想法中进行思考、发明和创造，BRL-CAD – 这是一个 100% 免费的开源平台，可用于任何设计目的。 它为您提供 B-rep 内核和 Hybrid CSG 以及用于三维几何的创新方法。
BRL-CAD 包括高性能光线追踪分析、几何分析、交互式几何编辑、几何库和系统性能分析基准套件等功能。
它支持 Windows、Linux、Mac OS X 和 Solaris 等系统。您可以根据自己的需求自由定制它。 此外，BRL-CAD 不收取任何更新和支持费用。
QCAD
从 QCAD 获取适用于 Linux、Mac 和 Windows 系统的二维 CAD 软件。 这是一个免费的开源应用程序，可用于创建技术图纸，包括室内设计、建筑平面图、示意图、图表和机械零件等。
QCAD 在设计时考虑了可扩展性、可移植性和模块化。 它是一款功能强大且易于使用的应用程序，其直观的用户界面使您的工作更加轻松。 此外，您无需任何 CAD 经验即可使用 QCAD。 下载免费应用程序后，您将在屏幕上获得开始创建设计所需的所有工具。
QCAD 还提供了图层、块、35 种 CAD 字体、TrueType 字体、各种英制和公制单位、DWG 输入、按比例打印、多页打印、40 种构造工具、20 种修改工具和对象捕捉等多种功能。 在零件库中，您会找到超过 4800 个 CAD 零件。
IRONCAD
如果您是一位具有创新思维的设计师，可以尝试使用 IRONCAD 的三维建模软件。 它为您提供一个直观的平台，并提供您将三维模型与真实模型进行比较所需的工具。 它提供了许多预定义的形状，您可以使用这些形状来实现更快速、更好的设计过程。
您可以通过使用手柄拉伸来调整零件的大小。 忘掉纸、铅笔和橡皮吧！ IRONCAD 让您将想法变为现实。 您可以使用单个应用程序来执行从概念到生产的所有设计过程。
您可以尽情探索设计理念，并借助不同的形状、约束和尺寸等工具动态创建模型。 它允许您访问包含目录中零件、装配体和特征相关信息的文件，以便在您需要时快速更改并提高工作效率。
针对不同的用途，您可以根据您的需求选择不同的产品。 使用 IRONCAD Draft 将您的三维模型转换为二维绘图，并轻松展示适当的尺寸。 借助 SimWise Motion for IRONCAD，您可以根据运动、力、频率等因素来分析您的设计。
PTC
PTC 提供了优秀的 CAD 解决方案，让您能够尽情享受构建新产品的乐趣。 换句话说，它是一款用于参数化建模、产品文档以及模拟和分析的产品开发和设计软件。
PTC 推出了 Creo，它提供了一系列可扩展的三维 CAD 包和工具。 它提供特定的功能、工具和选项，以帮助您更好地设计、构想和创建产品。 您可以使用增材制造选项、物联网、增强现实、基于模型的定义和衍生式设计等功能。
PTC 使您的团队能够执行热分析、疲劳分析、模具分析、运动分析、模态分析和结构分析。 您可以比较稳态和瞬态模拟的结果，并以不同的方式（如拉伸和旋转等）添加和移除材料，从而为二维形状注入生命力。
借助 Creo Ansys Simulation 降低成本并提高您的工作效率。 Creo 简化了您的工作流程，为您带来创造性和无缝的产品设计体验。 因此，运营效率可提高 40%，设计时间可缩短 30%，原型成本可降低 30%，上市时间可缩短 57%。
PTC 提供了灵活的许可和试用选项，以便您找到最适合您需求的解决方案。
结语
希望以上介绍的 CAD 软件工具能够帮助您精确、轻松地创建出精美的设计，从而更快地获得批准。 它还可以帮助您快速将设计转移到生产阶段，并缩短产品生命周期，以加快产品交付速度。