Python库ezdxf零基础掌握CAD处理：从核心功能到自动化实践
【免费下载链接】ezdxfPython interface to DXF项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ez/ezdxf
Python CAD开发领域中，DXF文件处理教程一直是工程师和开发者的必备技能。ezdxf作为功能强大的Python库，无需依赖AutoCAD即可实现专业的CAD文件操作，支持从R12到R2018的多种DXF版本。本文将通过"核心功能→场景应用→进阶技巧"三阶结构，带您零基础掌握这一工具，轻松实现建筑绘图自动化与机械零件批量处理。
实现基础CAD文件操作
创建第一个DXF文档
🌐 让我们从创建一个简单的技术图纸开始，体验ezdxf的基础功能。以下代码将生成包含直线、圆和文字注释的DXF文件：
import ezdxf # 创建新文档，指定DXF版本为R2013 doc = ezdxf.new('R2013') msp = doc.modelspace() # 添加直线 msp.add_line((0, 0), (10, 0), dxfattribs={'linetype': 'DASHED', 'color': 3}) # 添加圆，圆心(5,5)，半径3 msp.add_circle((5, 5), 3, dxfattribs={'color': 1}) # 添加文字注释 msp.add_text("技术图纸示例", dxfattribs={ 'height': 0.7, # 文字高度 'insert': (5, 9), # 插入点 'color': 4 }) # 保存文件 doc.saveas('first_drawing.dxf')💡 技巧提示：创建文档时指定版本字符串即可生成对应版本的DXF文件，如ezdxf.new('R12')创建R12版本文件，ezdxf.new('R2018')创建最新版本文件。
读取与修改现有图纸
📌 实际工作中经常需要编辑已有DXF文件，以下示例展示如何读取文件并批量修改实体属性：
import ezdxf # 读取现有DXF文件 doc = ezdxf.readfile('first_drawing.dxf') msp = doc.modelspace() # 修改所有直线的颜色为红色 for line in msp.query('LINE'): # 查询所有直线实体 line.dxf.color = 1 # 设置为红色 # 添加一个矩形 rect = msp.add_lwpolyline( [(1, 1), (1, 4), (4, 4), (4, 1), (1, 1)], # 矩形顶点坐标 dxfattribs={'color': 5, 'lineweight': 3} # 青色，线宽3 ) rect.close(True) # 闭合多边形 # 保存修改后的文件 doc.saveas('modified_drawing.dxf')💡 技巧提示：使用recover=True参数可以尝试打开损坏的DXF文件：doc = ezdxf.readfile('corrupted.dxf', recover=True)
掌握实体与块的高级应用
复杂实体创建
CAD图纸中除了基本图形，常常需要创建更复杂的实体。以下示例演示如何创建多段线和样条曲线：
import ezdxf doc = ezdxf.new('R2010') msp = doc.modelspace() # 创建多段线（带宽度的折线） msp.add_lwpolyline( [(0, 0), (3, 3), (6, 0), (9, 3)], dxfattribs={'color': 2}, format='xyb', # x,y,bulge格式，bulge为0表示直线段 bulges=[0, 0.5, -0.5] # 控制线段弧度 ) # 创建样条曲线 msp.add_spline( control_points=[(0, 0), (2, 4), (5, -2), (8, 3)], dxfattribs={'color': 5} ) # 查询所有蓝色实体 blue_entities = msp.query('*[color==5]') print(f"找到{len(blue_entities)}个蓝色实体") doc.saveas('complex_entities.dxf')块与属性的应用
块(Block)是DXF中的可重用组件，特别适合标准化图纸元素。以下是创建带属性的标题栏块的示例：
import ezdxf doc = ezdxf.new('R2010') msp = doc.modelspace() # 创建块定义 title_block = doc.blocks.new(name='TITLE_BLOCK') # 绘制标题栏外框 title_block.add_lwpolyline( [(0, 0), (100, 0), (100, 20), (0, 20), (0, 0)], dxfattribs={'lineweight': 5} ) # 添加属性定义（可编辑文本字段） title_block.add_attdef( 'DRAWING_TITLE', # 属性标签 insert=(50, 15), # 位置 dxfattribs={ 'height': 3, 'color': 7, 'prompt': '输入图纸标题:' # 提示文本 } ) # 在模型空间插入块引用 insert = msp.add_blockref( 'TITLE_BLOCK', # 块名称 (0, 0), # 插入点 dxfattribs={'xscale': 1, 'yscale': 1} ) # 设置属性值 insert.add_attrib('DRAWING_TITLE', '机械零件图') doc.saveas('title_block_example.dxf')💡 技巧提示：使用块引用的查询功能可以批量修改属性：
for block_ref in msp.query('INSERT[name=="TITLE_BLOCK"]'): for attrib in block_ref.attribs: if attrib.dxf.tag == 'DRAWING_TITLE': attrib.dxf.text = '新标题'应用场景：建筑绘图自动化
楼层平面图批量生成
建筑行业中，经常需要创建多个相似但略有不同的楼层平面图。以下示例展示如何通过参数化方式批量生成楼层平面：
import ezdxf import csv def create_floor_plan(doc, floor_number, rooms_data): """创建单个楼层平面图""" msp = doc.modelspace() # 绘制楼层外框 msp.add_lwpolyline( [(0, 0), (50, 0), (50, 30), (0, 30), (0, 0)], dxfattribs={'layer': f'FLOOR_{floor_number}', 'lineweight': 5} ) # 添加楼层标记 msp.add_text(f'楼层 {floor_number}', dxfattribs={ 'height': 2, 'insert': (25, 32), 'color': 1 }) # 绘制房间 for room in rooms_data: x, y, width, depth, name = room msp.add_lwpolyline( [(x, y), (x+width, y), (x+width, y+depth), (x, y+depth), (x, y)], dxfattribs={'layer': 'ROOMS'} ) msp.add_text(name, dxfattribs={ 'height': 1, 'insert': (x+width/2, y+depth/2), 'color': 4 }) # 创建多楼层文档 doc = ezdxf.new('R2013') # 从CSV文件读取房间数据 with open('room_data.csv', 'r') as f: reader = csv.reader(f) next(reader) # 跳过表头 room_data = [row for row in reader] # 生成3个楼层 for floor in range(1, 4): # 为每个楼层偏移不同的位置 offset_x = (floor - 1) * 60 processed_data = [ (float(x)+offset_x, float(y), float(w), float(d), name) for x, y, w, d, name in room_data ] create_floor_plan(doc, floor, processed_data) doc.saveas('multi_floor_plan.dxf')建筑立面参数化设计
利用ezdxf的数学计算能力，可以实现建筑立面的参数化设计，快速生成不同风格的建筑外观：
import ezdxf from math import sin, cos, radians def create_architectural_feature(msp, x, y, width, height, style='modern'): """创建不同风格的建筑立面特征""" if style == 'modern': # 现代风格：简洁的矩形和线条 msp.add_lwpolyline( [(x, y), (x+width, y), (x+width, y+height), (x, y+height), (x, y)], dxfattribs={'color': 7, 'lineweight': 3} ) # 添加水平分割线 msp.add_line( (x, y+height/3), (x+width, y+height/3), dxfattribs={'color': 5} ) msp.add_line( (x, y+2*height/3), (x+width, y+2*height/3), dxfattribs={'color': 5} ) elif style == 'classical': # 古典风格：带装饰的顶部 points = [(x, y), (x+width, y), (x+width, y+height*0.8)] # 添加三角形顶部 points.append((x+width/2, y+height)) points.append((x, y+height*0.8)) points.append((x, y)) msp.add_lwpolyline( points, dxfattribs={'color': 7, 'lineweight': 4} ) # 添加柱子 column_width = width * 0.1 for i in range(4): col_x = x + column_width + i*(width - 2*column_width)/3 msp.add_lwpolyline( [(col_x, y), (col_x+column_width, y), (col_x+column_width, y+height*0.8), (col_x, y+height*0.8), (col_x, y)], dxfattribs={'color': 2} ) doc = ezdxf.new('R2013') msp = doc.modelspace() # 创建现代风格立面 create_architectural_feature(msp, 0, 0, 20, 30, 'modern') # 创建古典风格立面 create_architectural_feature(msp, 30, 0, 20, 30, 'classical') doc.saveas('architectural_features.dxf')应用场景：机械零件批量处理
齿轮参数化设计
机械设计中，齿轮是常见的零件。通过ezdxf可以实现齿轮的参数化设计，只需修改参数即可生成不同规格的齿轮：
import ezdxf import math def create_gear(msp, center_x, center_y, module, teeth, pressure_angle=20): """ 创建参数化齿轮 参数: - msp: 模型空间 - center_x, center_y: 齿轮中心坐标 - module: 模数 - teeth: 齿数 - pressure_angle: 压力角(度) """ # 计算齿轮基本参数 pitch_diameter = module * teeth # 分度圆直径 addendum = module # 齿顶高 dedendum = 1.25 * module # 齿根高 outside_diameter = pitch_diameter + 2 * addendum # 齿顶圆直径 root_diameter = pitch_diameter - 2 * dedendum # 齿根圆直径 pitch_radius = pitch_diameter / 2 # 分度圆半径 pressure_angle_rad = math.radians(pressure_angle) # 生成齿轮轮廓点 points = [] for i in range(teeth): # 计算每个齿的起始和结束角度 start_angle = math.radians(i * (360 / teeth) - 90) end_angle = math.radians((i + 1) * (360 / teeth) - 90) mid_angle = (start_angle + end_angle) / 2 # 齿顶圆上的点 top_left_x = center_x + (pitch_radius + addendum) * math.cos(start_angle) top_left_y = center_y + (pitch_radius + addendum) * math.sin(start_angle) top_right_x = center_x + (pitch_radius + addendum) * math.cos(end_angle) top_right_y = center_y + (pitch_radius + addendum) * math.sin(end_angle) # 齿根圆上的点 root_left_x = center_x + (pitch_radius - dedendum) * math.cos(start_angle) root_left_y = center_y + (pitch_radius - dedendum) * math.sin(start_angle) root_right_x = center_x + (pitch_radius - dedendum) * math.cos(end_angle) root_right_y = center_y + (pitch_radius - dedendum) * math.sin(end_angle) # 添加齿的轮廓点 points.append((root_left_x, root_left_y)) points.append((top_left_x, top_left_y)) points.append((top_right_x, top_right_y)) points.append((root_right_x, root_right_y)) # 创建多段线 msp.add_lwpolyline(points, dxfattribs={'color': 1, 'lineweight': 3}) # 添加分度圆 msp.add_circle((center_x, center_y), pitch_radius, dxfattribs={'linetype': 'DASHED', 'color': 2}) # 添加中心孔 msp.add_circle((center_x, center_y), module, dxfattribs={'color': 1}) # 创建齿轮文档 doc = ezdxf.new('R2013') msp = doc.modelspace() # 创建不同参数的齿轮 create_gear(msp, 50, 50, 2, 20) # 模数2，20齿 create_gear(msp, 150, 50, 3, 15) # 模数3，15齿 doc.saveas('gears.dxf')3D机械零件建模
ezdxf不仅支持2D绘图，还可以创建3D实体模型，如下面的立方体网格示例：
import ezdxf def create_3d_mesh_cube(msp, origin, size, segments=4): """创建3D网格立方体""" x0, y0, z0 = origin dx = size / segments # 创建网格 mesh = msp.add_mesh() # 设置顶点 vertices = [] for x in range(segments + 1): for y in range(segments + 1): for z in range(segments + 1): vertices.append((x0 + x*dx, y0 + y*dx, z0 + z*dx)) mesh.dxf.mesh_vertex_count = len(vertices) mesh.set_vertices(vertices) # 创建面 faces = [] for x in range(segments): for y in range(segments): for z in range(segments): # 前面 v0 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v1 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v2 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z v3 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z faces.append([v0, v1, v2, v3]) # 后面 v0 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 v1 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 v2 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 v3 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 faces.append([v0, v3, v2, v1]) # 左面 v0 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v1 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 v2 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 v3 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z faces.append([v0, v1, v2, v3]) # 右面 v0 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v1 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 v2 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 v3 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z faces.append([v0, v3, v2, v1]) # 下面 v0 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v1 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z v2 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 v3 = x*(segments+1)*(segments+1) + y*(segments+1) + z+1 faces.append([v0, v1, v2, v3]) # 上面 v0 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z v1 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z v2 = (x+1)*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 v3 = x*(segments+1)*(segments+1) + (y+1)*(segments+1) + z+1 faces.append([v0, v3, v2, v1]) # 设置面 mesh.dxf.mesh_face_count = len(faces) mesh.set_faces(faces) return mesh # 创建3D文档 doc = ezdxf.new('R2013') msp = doc.modelspace() # 创建网格立方体 create_3d_mesh_cube(msp, (0, 0, 0), 10, segments=3) doc.saveas('3d_mesh_cube.dxf')进阶技巧：DXF文件结构与优化
DXF文件结构解析
DXF文件结构可以类比为"CAD文件的文件系统"，主要包含以下几个关键部分：
- HEADER：相当于系统信息区，存储图纸全局信息，如单位、版本、绘图范围等
- TABLES：类似样式库，包含图层、文字样式、线型等定义
- BLOCKS：可重用组件库，存储块定义
- ENTITIES：实际内容区，存储图纸中的实体对象
- OBJECTS：扩展数据区，存储非图形对象和扩展属性
理解这种结构有助于更高效地操作DXF文件：
import ezdxf def analyze_dxf_structure(filename): """分析DXF文件结构并打印关键信息""" doc = ezdxf.readfile(filename) print(f"DXF版本: {doc.dxfversion}") print(f"图层数量: {len(doc.layers)}") print(f"块定义数量: {len(doc.blocks)}") print(f"模型空间实体数量: {len(list(doc.modelspace()))}") # 打印所有图层 print("\n图层列表:") for layer in doc.layers: print(f"- {layer.dxf.name}: 颜色={layer.dxf.color}, 线型={layer.dxf.linetype}") # 打印所有块 print("\n块定义:") for block in doc.blocks: if not block.is_anonymous: # 排除匿名块 print(f"- {block.name}: 实体数量={len(list(block))}") analyze_dxf_structure('gears.dxf')版本选择决策流程
选择合适的DXF版本对于确保兼容性和功能支持至关重要。以下是版本选择的决策指南：
- 兼容性优先：如果需要与旧系统交互或文件需要被多种CAD软件打开，选择R12或R2000版本
- 功能需求：如果需要3D实体、透明度等高级功能，选择R2007或更高版本
- 文件大小：R12版本文件通常较小，适合网络传输或存储大量文件
- 行业标准：建筑行业常用R12或R2000，机械行业可能需要更高版本支持复杂实体
版本转换示例：
# 将高版本DXF保存为低版本 doc.saveas('legacy_version.dxf', dxfversion='R12')大型文件处理优化
处理大型DXF文件时，可采用以下优化策略提升性能：
# 1. 使用低内存模式 doc = ezdxf.readfile('large_file.dxf', low_memory=True) # 2. 选择性加载实体类型 try: doc = ezdxf.readfile('large_file.dxf', entities=['LINE', 'CIRCLE']) except ezdxf.DXFStructureError: # 处理文件错误 pass # 3. 使用上下文管理器管理文档 with ezdxf.readfile('file.dxf') as doc: # 处理文档 msp = doc.modelspace() # 只处理需要的实体 for entity in msp.query('LINE[color==1]'): # 处理红色直线 pass企业级应用模板库
ezdxf提供了丰富的行业模板，可以快速构建符合专业标准的CAD文件。这些模板位于项目的examples/industry_templates/目录下，包含以下行业定制化案例：
建筑行业模板
建筑模板包含标准A系列图纸尺寸设置、常用图层定义和标题栏块：
import ezdxf from ezdxf import units def create_architectural_drawing(template_path, output_path, title, author): """使用建筑模板创建新图纸""" # 加载模板 doc = ezdxf.readfile(template_path) # 设置图纸信息 doc.header['$TITLE'] = title doc.header['$AUTHOR'] = author doc.header['$UNIT'] = units.METERS # 设置单位为米 # 获取模型空间 msp = doc.modelspace() # 添加项目特有内容 # ... # 保存新文件 doc.saveas(output_path) # 使用建筑模板创建A3图纸 create_architectural_drawing( 'examples/industry_templates/architectural_a3.dxf', 'new_project.dxf', '商业中心设计', '建筑设计团队' )机械行业模板
机械模板包含符合ISO标准的图纸设置、公差标注样式和常用机械符号块：
def create_mechanical_part(template_path, output_path, part_number, material): """使用机械模板创建零件图纸""" doc = ezdxf.readfile(template_path) # 设置零件信息 msp = doc.modelspace() # 查找并修改标题栏属性 for block_ref in msp.query('INSERT[name=="TITLE_BLOCK"]'): for attrib in block_ref.attribs: if attrib.dxf.tag == 'PART_NUMBER': attrib.dxf.text = part_number elif attrib.dxf.tag == 'MATERIAL': attrib.dxf.text = material # 添加零件几何 # ... doc.saveas(output_path) # 使用机械模板创建零件图纸 create_mechanical_part( 'examples/industry_templates/mechanical_a4.dxf', 'gear_part.dxf', 'GEAR-001', '45#钢' )电气行业模板
电气模板包含电气符号库、线号标注样式和常用电路模块：
def create_electrical_schematic(template_path, output_path, project_name): """使用电气模板创建电路图""" doc = ezdxf.readfile(template_path) # 设置项目名称 msp = doc.modelspace() for text in msp.query('TEXT[layer=="TITLE"]'): if text.dxf.text.startswith('项目名称:'): text.dxf.text = f'项目名称: {project_name}' # 添加电路元件 # 插入电阻符号 msp.add_blockref('RESISTOR', (10, 10)) # 插入电容符号 msp.add_blockref('CAPACITOR', (15, 10)) # 插入电源符号 msp.add_blockref('POWER_SUPPLY', (5, 10)) # 连接元件 # ... doc.saveas(output_path) # 使用电气模板创建 schematic create_electrical_schematic( 'examples/industry_templates/electrical_a3.dxf', 'power_circuit.dxf', '电源控制电路' )图像导出与可视化
将DXF图纸导出为图像是展示设计成果的重要方式。ezdxf提供了多种后端支持图像导出：
import ezdxf from ezdxf.addons.drawing import matplotlib, qtviewer # 读取DXF文件 doc = ezdxf.readfile('3d_mesh_cube.dxf') layout = doc.modelspace() # 导出为PNG图像 matplotlib.qsave( layout, 'cube_preview.png', dpi=300, # 图像分辨率 figsize=(10, 10) # 图像尺寸(英寸) ) # 或者使用Qt查看器交互式查看 # qtviewer.view(doc.modelspace())💡 技巧提示：导出图像时若中文显示乱码，需要指定支持中文的字体：
from ezdxf.addons.drawing.matplotlib import MatplotlibBackendConfig config = MatplotlibBackendConfig() config.font_path = 'fonts/Noto/NotoSansSC-Regular.otf' # 指定中文字体 matplotlib.qsave(layout, 'chinese_text.png', config=config)总结与下一步学习
通过本文的介绍，您已经掌握了ezdxf库的核心功能和实际应用技巧。从基础的DXF文件操作到复杂的建筑和机械设计自动化，ezdxf提供了强大而灵活的API，让Python CAD开发变得简单高效。
接下来，您可以通过以下资源继续深入学习：
- 官方文档：项目中的
docs/source目录包含完整的文档 - 示例代码：
examples/目录下有各类使用场景的示例程序 - 测试文件：
examples_dxf/目录提供多种DXF版本的测试文件
建议尝试修改本文中的示例代码，创建自己的CAD自动化工具，或探索ezdxf的高级功能如ACIS实体操作、3D建模等。无论您是建筑设计师、机械工程师还是软件开发人员，ezdxf都能帮助您实现CAD工作流的自动化，提高工作效率。
【免费下载链接】ezdxfPython interface to DXF项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ez/ezdxf
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
