CAD图纸文件格式

2024年2月20日发(作者：)

大话CAD图纸文件格式

搞要:

经常会有CAD软件初学者，或者是相关人员提出，DWG是什么格式，STEP是什么格式等类似问题，刚好最近时间比较充裕，我就整理一些资料，大话CAD图纸文件格式。

文件格式，指的是电子设备为存储文件信息而使用的特殊编码方式。我们都知道，无论是二维CAD、三维CAD，都包含着众多特殊的图形，如三维实体、曲面、路径、块、文字等，这些图形都需要转换为二进制编码后，电子设备才可以识别。每一种文件格式通常会有一种或多种扩展名可以用来识别，但也可能没有扩展名。扩展名可以帮助应用程序识别的文件格式。

绝大多数的CAD软件都使用了自己开发的图纸格式来进行图纸存储，例如Autocad使用的DWG/DXF/DWF文件格式等、Solidworks使用的Sldprt文件格式、UG NX使用的prt文件格式、中望3D软件使用的Z3文件格式等。为了更好的解决软件间图纸文件的交互，国际标准化组织ISO联合各国标准化组织制定了包括IGES、STEP等图纸交换规范，也包括由一些企业制定但广为使用的Stl（由3D Systems公司于1988年发布并不断改进）、X_T（UG公司开发的Parasolid软件所使用的格式）、SAT（Spatial公司的ACIS软件所使用的格式）等图纸交换规范。

同时，Transmagic、Capvidia、Core Technologie等公司开发了专业的CAD图纸格式转换软件，使得CAD软件间图纸的存储和编辑变得更加轻松和自如。

当然，任何CAD图纸文件格式之间的转换都不可能是无损的，均有不同程度的图形和数据缺失，在实际的设计工程中，经常会涉及到图形修补等工作。但随着CAD软件功能的日渐完善，这些工作变得越来越简单。

下面我们逐一介绍下常用的CAD图纸文件格式。

一、DWG/DXF

必须要明确的是，DWG是AutoCAD以及基于 AutoCAD 的软件保存设计数据所用的一种专有文件格式。DWG源自Interact CAD软件但Autodesk通过收购后拥有了该文件格式的版权并一直进行更新。

随着Autodesk公司的快速发展和Autocad软件在全球范围内的广泛使用，DWG文件交换格式成为了Autodesk公司阻碍与其他同类型2D CAD公司发展的有力工具。目前仅有Microstation公司和Autodesk ADN（Autodesk Developer Network）开发者网络成员可以获得DWG开发工具包。Autodesk将DWG读写技术成为RealDWG，通过Tech Soft 3D公司进行商业授权管理。

RealDWG是一个开发工具包，也是一个软件库，它允许程序员通过C++和.NET针对DWG和DXF格式本身进行读写。它支持AutoCADR14及以上版本生成的DWG格式，并且在32位系统下，所产生的应用程序即可以在32位的Windows系统内运行，也可以在64位系统下运行，所产生的应用程序完全可以脱离AutoCAD独立运行。

DXF 是 AutoCAD DXF（Drawing Interchange Format 或者 Drawing Exchange Format）的简称，它是 Autodesk公司开发的用于 AutoCAD与其它软件之间进行 CAD数据交换的 CAD数据文件格式。从1988年10月发布的 AutoCAD Release 10 开始 DXF 同时支持 ASCII与二进制格式数据。早期的版本只支持 ASCII 格式。

在此情况下，出现了以ODA（Open Design Alliance）为首的技术联盟通过逆向编译的方式对DWG/DXF文件进行读写，经过多年的发展，该项技术已经非常成熟，并且在全球数十款CAD软件中得到广泛使用。Autodesk曾在美国发起多起针对ODA的诉讼，但最终的结果是双方达成和解。ODA可以继续进行DWG/DXF文件格式相关技术的开发和授权，产品命名为：Teigha

® for .DWG。

二、IGES

IGES （The Initial Graphics Exchange Specification，初始化图形交换规范）被定义基于CAD设计中不同电脑系统之间的通用ANSI信息交换标准。用户使用了IGES格式特性后，你可以读取从不同平台来的NURBS（非均匀有理样条，Non uniform rational B-spline）是在计算机图形学中常用的数学模型，用于产生和表示曲线及曲面。）数据。IGES重点支持以下模型的交换：二维线框模型、三维线框模型、三维表面模型、三维实体模型、技术图样模型。

IGES于二十世纪八十年代初，由美国国家标准局（ANSI）和工业界共同制定（NBSIR

80-1978）。它是一个中性数据文件交换的格式规范，目的是制定美国国内各种CAD/CAM系统间交换几何信息的统一标准。但由于技术的局限性，IGES中定义的主要是几何图形方面的信息，而不是产品定义的全面信息，并且IGES存在数据传输不可靠的问题，同时，IGES文件占用空间较其他文件格式要大，影响着存储和传输效率。但IGES作为最早的图形交换规范，直到现在，仍然被广泛的应用和获得绝大多数CAD/CAM软件的支持。

使用IGES技术形成的文件，后缀名均标以：.iges。

三、STP

事实上，STEP标准是第一个被ISO（国际化标准组织）认可的CAD/CAM图形交换规范。鉴于各国在CAD/CAM软件间交互规范各自为政的情况，国际标准组织(ISO)借鉴和参考了各种规范，最后形成了新的产品模型数据标准：STEP(standard for the exchange of product

model data，产品模型数据交换标准)。

STEP标准是国际标准化组织制定的描述整个产品生命周期内产品信息的标准，STEP标准是一个正在完善中的“产品数据模型交换标准”。它是由国际标准化组织(ISO)工业自动化与集成技术委员会(TC184)下属的第四分委会(SC4)制订，ISO正式代号为ISO-10303。它提供了一种不依赖具体系统的中性机制，旨在实现产品数据的交换和共享。这种描述的性质使得它不仅适合于交换文件，也适合于作为执行和分享产品数据库和存档的基础。

STEP标准既是一种产品信息建模技术，又是一种基于面向对象思想方法的软件实施技术。它支持产品从设计到分析、制造、质量控制、测试、生产、使用、维护到废弃整个生命周期的信息交换与信息共享，目的在于提供一种独立于任何具体系统而又能完整描述产品数据信息的表示机制和实施的方法与技术。

同时，给予STEP标准，也衍生出在CAM软件中使用的STEP –NC标准。STEP –NC是一个面向对象的新型NC编程数据接口国际标准（ISO 14649），它于1996开始制订，在2001年底成为国际标准草案（Draft International Standard, DIS），由国际标准化组织ISO/TC184工业数据技术委员会正式命名为ISO14649，其目的旨在取代在数控机床中广泛使用的ISO 6983标准。

STEP- NC的基本原理是基于制造特征进行编程，它告诉CNC的是“加工什么”，而不是直接对刀具运动进行编程，以及告诉CNC“如何加工”的具体动作.加工流程是以工作步骤(working step)作为基本单位，将特征与技术信息联系到一起，每个工作步骤只定义一种操作(“干什么’，如何干等”，仅能用一种刀具和一种策略).STEP- NC通过任务描述(钻中心孔、钻孔、粗加工、精加工„)把工件的加工程序传到加工车间，在车间可以根据实际的需要对加工程序进行修改，修改后的加工过程信息可以保存并返回到设计部门，使经验和知识能更好地交换和保留，也实现了产品生命周期数据的共享。

基于STEP标准创建的文件，后缀名均标以：.stp。

四、X_T

Parasolid是最早的三维建模软件和技术之一，经过多次转让，现在由西门子公司所有。基于Parasolid产品的用户能够快速、稳定地对行业最复杂的产品建模。由于基于高精度的边界表示技术，因此Parasolid支持在一个集成框架中进行实体建模、广义单元建模以及自由曲面建模/板建模。

Parasolid的完整功能涵盖750多种功能，包括丰富的模型创建与编辑实用程序，比如功能强大的布尔建模运算符、特征建模支持、先进表面处理、增厚与弧刮、倒圆、板建模等等。另外，Parasolid还提供了广泛的直接建模工具，包括锥形、偏置、几何体替换以及通过自动生成周围数据来去除特征细节。Parasolid还提供广泛的图形与着色支持，包括精确的隐藏线、线框和草图、多用途细分功能以及一套完整的模型数据查询。Parasolid的功能性由可配置的机制支撑，这些机制有助于紧密、高效地把Parasolid集成到不同的应用软件中。

Parasolid不仅为计算机辅助设计、制造与工程分析（CAD/CAM/CAE）应用领域的数百个世界领先的应用软件提供了建模基础，而且还是Siemens PLM Software自己的市场领先的产品生命周期应用软件组合的公司标准，为Siemens PLM Software的NX、Solid Edge®、Femap®和Teamcenter®解决方案提供了三维数字化表示功能。Parasolid的力量已经在高端机械CAD应用中得到充分证明，而且Parasolid也被部署在很多领先的中端系统中，广泛应用于独立的CAD、CAM、CAE以及可视化市场。

不少优秀的CAD/CAM软件以Parasolid内核进行开发，包括Autodesk、Bentley Systems、Geometric Software Solutions、SolidWorks、ANSYS、Delcam、Missler Software等公司的软件产品，正由于Parasolid技术的广发使用，Parasolid生成的X_T格式也成为了不置可否的通用文件交换格式之一。

五、SAT

与Parasolid一样，ACIS也是被广泛使用的三维建模软件和技术之一。1986年美国创建了ACIS由Spatial Technology公司于 1989年12月推出。1993年6月Autodesk与Spatial公司签约，采用ACIS作为三维机械设计系统Inventor的开发平台，从此成为ACIS的最大用户。同时也推动了ACIS在三维建模软件行业的快速发展。2000年7月5 日法国达索系统公司签约以2,150万美元现金收购ACIS。

3D ACIS Modeler 是几何造型的标准，众多优秀的CAD/CAM软件使用了ACIS的软件和技术，包括CATIA、Inventor、AutoCAD等，包括中望CAD等软件的三维功能也是基于ACIS技术。3D ACIS Modeler 还包括可满足特定应用需求的扩展功能，如隐藏线去除、可变形造型、高级遮盖和特征去除等。ACIS 采用面向对象的开放 C++ 架构，拥有强大的 3D 造型能力。

ACIS 集成了线框、曲面和实体造型的功能，支持流形和非流形拓扑，具备非常丰富的几何运算集，因此非常适用于构建具有混合造型功能的 3D 应用程序。ACIS 不仅具备非常完善的 3D 造型功能，而且灵活性强，可满足各种应用程序要求。此外，3D Modeling 的 ACIS

扩展功能还能满足特定的应用需求，其中包括隐藏线去除、可变形造型、高级遮盖和特征去除。

以ACIS为核心的CAD/CAM软件均以.sat为文件格式后缀名。

六、STL

STL（STereo Lithograph）文件格式是由3D Systems 公司于1988 年制定的一个接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL 文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。三角形顶点的排列顺序遵循右手法则。 STL 文件有2 种类型：ASC域格式和二进制格式ASC域格式。我们通常称STL为网格面文件。

由于STL模型仅仅记录了物体表面的几何位置信息，没有任何表达几何体之间关系的拓扑信息，所以在重建实体模型中凭借位置信息重建拓扑信息是十分关键的步骤。STL模型重建的过程如下：首先重建STL模型的三角形拓扑关系；其次从整体模型中分解出基本几何体素；重建规则几何体素；然后建立这些几何体素之间的拓扑关系；最后重建整个模型。 3D

Systems制定STL文件交换主要是在3D模型逆向工程和3D打印中，所以STL格式得到了绝大多数逆向工程软件的支持，包括：ProE、UG NX、CATIA、solidworks、Imageware、Geomagic

Studio、CopyCAD、RapidForm、中望3D等。

以3D Systems公司为首的3D 打印机厂商，已经成为了目前制造业最热门的技术和企业，相信STL文件格式会在CAD/CAM领域得到更广泛的应用。

希望以上内容能对大家产生帮助，如有不正确之处，欢迎交流和指正。