概述
電子計算機技術是現代科學技術發展的重要标志。在機械工業中應用電子計算機技術為機械設計服務，具有十分重要的意義。随着經濟社會的發展，将計算機具有的運算速度快，計算精度高，存儲容量大和具有邏輯判斷功能等特點與圖形顯示，自動繪圖設備技術相結合，在人機交互作用下，“計算機輔助設計”應運而生。
定義
計算機輔助設計指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作，簡稱CAD。在工程和産品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。
在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優方案；各種設計信息，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的内存或外存裡，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，将草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動産生的設計結果，可以快速作出圖形顯示出來，使設計人員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數據加工工作。
CAD能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計周期和提高設計質量。
發展概況
20世紀50年代世界上第一台計算機繪圖系統在美國誕生，開始出現具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計技術。
60年代初期出現了cad的曲面片技術，中期推出商品化的計算機繪圖設備。
70年代，完整的cad系統開始形成，後期出現了能産生逼真圖形的光栅掃描顯示器，推出了手動遊标、圖形輸入闆等多種形式的圖形輸入設備，促進了cad技術的發展。
80年代，随着強有力的超大規模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現，工程工作站問世，cad技術在中小型企業逐步普及。
80年代中期以來，cad技術向标準化、集成化、智能化方向發展。一些标準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為cad技術的推廣、軟件的移植和數據共享起了重要的促進作用；系統構造由過去的單一功能變成綜合功能，出現了計算機輔助設計與輔助制造聯成一體的計算機集成制造系統；固化技術、網絡技術、多處理機和并行處理技術在cad中的應用，極大地提高了cad系統的性能；人工智能和專家系統技術引入cad，出現了智能cad技術，使cad系統的問題求解能力大為增強，設計過程更趨自動化。現在，cad已在電子和電氣、科學研究、機械設計、軟件開發、機器人、服裝業、出版業、工廠自動化、土木建築、地質、計算機藝術等各個領域得到廣泛應用。
系統組成
通常以具有圖形功能的交互計算機系統為基礎，主要設備有：計算機主機，圖形顯示終端，圖形輸入闆，繪圖儀，掃描儀，打印機，磁帶機，以及各類軟件。
工程工作站
一般指具有超級小型機功能和三維圖形處理能力的一種單用戶交互式計算機系統。它有較強的計算能力，用規範的圖形軟件，有高分辨率的顯示終端，可以聯在資源共享的局域網上工作，已形成最流行的cad系統。
個人計算機（pc）
系統價格低廉，操作方便，使用靈活。80年代以後，pc機性能不斷翻新，硬件和軟件發展迅猛，加之圖形卡、高分辨率圖形顯示器的應用，以及pc機網絡技術的發展，由pc機構成的cad 系統已大量湧現，而且呈上升趨勢。
圖形輸入輸出設備
除了計算機主機和一般的外圍設備外，計算機輔助設計主要使用圖形輸入輸出設備。交互圖形系統對cad 尤為重要。圖形輸入設備的一般作用是把平面上點的坐标送入計算機。常見的輸入設備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱杆、跟蹤球、鼠标器、圖形輸入闆和數字化儀。
圖形輸出設備分為軟拷貝和硬拷貝兩大類。
軟拷貝設備指各種圖形顯示設備，是人機交互必不可少的；硬拷貝設備常用作圖形顯示的附屬設備，它把屏幕上的圖像複印出來，以便保存。常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、存儲管顯示和光栅掃描顯示。有向束顯示應用最早，為了使圖像清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱刷新顯示，它易于擦除和修改圖形，适于作交互圖形的手段。存儲管顯示保存圖像而不必刷新，故能顯示大量數據，且價格較低。光栅掃描系統能提供彩色圖像，圖像信息可存放在所謂幀緩沖存儲器裡，圖像的分辨率較高。
cad軟件
除計算機本身的軟件如操作系統、編譯程序外，cad主要使用交互式圖形顯示軟件、cad應用軟件和數據管理軟件3類軟件。
交互式圖形顯示軟件用于圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應的人機交互。cad 應用軟件提供幾何造型、特征計算、繪圖等功能 ， 以完成面向各專業領域的各種專門設計。構造應用軟件的四個要素是：算法 、數據結構、用戶界面和數據管理。數據管理軟件用于存儲 、檢索和處理大量數據，包括文字和圖形信息。為此，需要建立工程數據庫系統。它同一般的數據庫系統相比有如下特點：數據類型更加多樣，設計過程中實體關系複雜，庫中數值和數據結構經常發生變動，設計者的操作主要是一種實時性的交互處理。
基本技術
主要包括交互技術、圖形變換技術、曲面造型和實體造型技術等。
在計算機輔助設計中，交互技術是必不可少的。交互式cad系統， 指用戶在使用計算機系統進行設計時，人和機器可以及時地交換信息。采用交互式系統，人們可以邊構思 、邊打樣、邊修改，随時可從圖形終端屏幕上看到每一步操作的顯示結果，非常直觀。
圖形變換的主要功能是把用戶坐标系和圖形輸出設備的坐标系聯系起來；對圖形作平移、旋轉、縮放、透視變換 ；通過矩陣運算來實現圖形變換。
計算機設計自動化 計算機自身的cad，旨在實現計算機自身設計和研制過程的自動化或半自動化。研究内容包括功能設計自動化和組裝設計自動化，涉及計算機硬件描述語言、系統級模拟、自動邏輯綜合、邏輯模拟、微程序設計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布線，以及相應的交互圖形系統和工程數據庫系統。集成電路 cad有時也列入計算機設計自動化的範圍。
主要功能
現代CAD系統的功能包括:
(1)設計組件重用(Reuseofdesigncomponents)
(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)
(3)設計的标準組件的自動産生(Automaticgenerationofstandardcomponentsofthedesign)
(4)設計是否滿足要求和實際規則的檢驗 (Validation/verificationofdesignsagainstspecificationsanddesignrules)
(5)無需建立物理原型的設計模拟(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)
(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計
(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(BillofMaterials)
(8)設計到生産設備的直接輸出
(9)到快速原型或快速制造工業原型的機器的直接輸出
常用軟件
AutoCAD：用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。
Pro/E：主要做3D設計繪圖軟件。
solidworks：也是3D繪圖軟件，多用于外型設計等。
MastCAM：可以3D繪圖更好的是可以做加工仿真可以生成CNC加工程序。
UG：3D繪圖設計軟件，可以和pro/E相提并論。
繪圖功能
CAD系統功能
現代CAD系統的功能包括:
(1)設計組件重用(Reuse of design components)
(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)
(3)設計的标準組件的自動産生(Automatic generation of standard components of the design)
(4)設計是否滿足要求和實際規則的檢驗(Validation/verification of designs against specifications and design rules)
(5)無需建立物理原型的設計模拟(Simulation of designs without building a physical prototype)
(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計
(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(Bill of Materials)
(8)設計到生産設備的直接輸出
(9)到快速原型或快速制造工業原型的機器的直接輸出
CAD軟件介紹
AutoCAD是國際上著名的二維和三維CAD設計軟件，是美國Autodesk公司首次于1982年生産的自動計算機輔助設計軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。現已經成為國際上廣為流行的繪圖工具。.dwg文件格式成為二維繪圖的事實标準格式。
AutoCAD有着良好的用戶界面，它的多文檔設計環境，讓非計算機專業人員也能非常快的學會使用。AutoCAD擁有廣泛的适應性和良好的兼容性，可以在各種PC系統和工作站上運行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各種圖形顯示設備40多種，以及數字儀和鼠标器30多種，繪圖儀和打印機數十種，這就為AutoCAD的普及創造了條件。
浩辰CAD是著名的國産CAD設計軟件，由蘇州浩辰軟件股份有限公司開發，目前最新版本為浩辰CAD 2012。
浩辰CAD完美兼容AutoCAD，在界面、功能、操作習慣、命令方式、文件格式、二次開發接口與之基本一緻，并根據國内用戶需求開發大量使用工具，具有更高的性價比，此外浩辰CAD還可以提供針對勘察設計行業和制造業的全面解決方案。
2010年，浩辰獲得工信部資金支持，開發三維建築協同設計軟件，2012年将推出集建築、結構、水暖電、日照、節能等專業軟件及協同設計和管理系統于一體的全套解決方案。
中望CAD是另一種國産CAD設計軟件，由廣州中望龍騰軟件股份有限公司開發并在2001年推出了第一個版本，目前最新版本為中望CAD 2011。
中望CAD兼容普遍使用的AutoCAD，在界面、功能、操作習慣、命令方式、文件格式上與之基本一緻，但具有更高的性價比和更貼心的本土化服務，深受用戶歡迎，被廣泛應用于通信、建築、煤炭、水利水電、電子、機械、模具等勘察設計和制造業領域。
中望公司在2010年斥資千萬美元收購了美國著名的三維CAD/CAM設計軟件公司：VX，并在2010年8月份推出了中望3D2010版，從此中望公司開始涉及三維CAD設計軟件領域。
MicroStation是國際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設計軟件，第一個版本由Bentley兄弟在1986年開發完成。其專用格式是DGN，并兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。
MicroStation是Bentley 工程軟件系統有限公司在建築、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散制造業、政府部門、公用事業和電訊網絡等領域解決方案的基礎平台。
MicroStation具有很強大的兼容性和擴展性，可以通過一系列第三方軟件實現諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方插件，即可直接用MicroStation發布在線三維展示案例。
CAD模型數據
CAD設計軟件會提供一些模型，但更多的模型需要從網上下載的，國内一些論壇和平台也會提供相關模型下載，不過内容準确度和豐富性尚待完善。
但如果企業有多種CAD系統并行的局面，那麼就需要配置統一的、具備跨平台能力的零部件數據資源庫，将标準件庫和外購件庫内的模型數據以CAD原始數據格式導出到三維構型系統當中去，如主流的Autodesk Inventor，SolidWorks, CATIA, SolidEdge, Pro/E, AutoCAD, UG NX, Onespace等，更快的幫助設計人員完成設計工作，提升效率。基于互聯網的PLM零部件數據資源平台——PARTcommunity似以雲之力構建了龐大而豐富的三維模型，在國外，這種網絡服務被稱為“零部件圖書館”或“數據資源倉庫”。在歐美和日本的PLM用戶中，PARTcommunity（簡稱PCOM）的知名度一點都不亞于今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網絡平台。
2010年年初PARTcommunity 2.0 （簡稱PCOM 2.0）正式在德國上線，其簡體中文PCOM 2.0站點正式落戶北京(linkable.partcommunity)，平台由北京翎瑞鴻翔科技有限公司與德國卡迪納斯有限公司共同合作開發，其提供數百家國内外廠商的産品模型供注冊用戶免費下載和使用，能夠滿足用戶的不同需要，例如國産浩辰CAD，ZWCAD, 天河CAD，CAXA等等。對于部分引進再研發的國産建模系統，如Thinkdesign (Think3), VX等，PARTsolutions也提供原始格式數據接口。
設計自動化
計算機自身的cad，旨在實現計算機自身設計和研制過程的自動化或半自動化。研究内容包括功能設計自動化和組裝設計自動化，涉及計算機硬件描述語言、系統級模拟、自動邏輯綜合、邏輯模拟、微程序設計自動化、自動邏輯劃分、自動布局布線，以及相應的交互圖形系統和工程數據庫系統。集成電路 cad有時也列入計算機設計自動化的範圍。
圖書信息
圖書信息1
計算機輔助設計--AutoCAD 2009 實用教程
作 者： 孫江宏 主編
出 版 社： 水利水電出版社
出版時間： 2009-10-1
開 本： 16開
ISBN ： 9787508468686
定價：￥32.00
内容簡介
本教材根據教育部工程圖學教學指導委員會最新修訂的“普通高等院校工程圖學課程教學基本要求”以及“普通高等院校計算機圖形學基礎課程教學基本要求”以及國家标準“機械工程CAD制圖規則”編寫完成。
本書共分11章，從入門的角度講解AutoCAD 2009中文版的基本應用技術。全書循序漸進，從機械制圖的角度，講解該軟件與工程制圖之間的關系，進行圖檔管理、平面視圖與三維視圖操作、平面繪圖與标注、三維對象繪制等。
本書适合作為普通高等院校本科機械與近機類專業學生學習工程制圖的教材，也可以提供給相關專業的工程技術人員參考。
圖書信息2
書名：計算機輔助設計（普通高等院校機電工程類規劃教材）
書号：9787302282877
作者：袁澤虎、郭 菁、肖惠民
定價：25元
出版日期：2012年4月
出版社：清華大學出版社
内容簡介
本書較全面地介紹了CAD的相關技術和内容，全書共分11章，包括CAD概論及CAD系統、工程數據的處理、計算機圖形處理基礎、二維圖形繪制、三維實體繪制、Visual LISP語言及編程、AutoCAD二次開發技術、智能CAD與設計型專家系統、有限元原理及其在CAD中的應用、機械優化設計、計算機仿真。結合作者多年的教學經驗和研究成果，本書中編入了許多程序和實例。
本書适合作為高等院校CAD課程的教材，也可作為培訓與繼續教育用書，同時還可供有關工程技術人員參考。
圖書信息3
書名：CAXA實體設計2011輔助設計與制作技能基礎教程
作 者：張靜 霍紅 陳豔華 編著
出版社：印刷工業出版社
出版時間：2012-1
開 本：16開
ISBN：978-7-5142-0335-6
定 價：￥39.00
内容簡介
張靜等編著的《CAXA實體設計2011輔助設計與制作技能基礎教程》主要介紹cAxA實體設計20ll的基礎知識，内容包括工作界面、二維草圖、生成實體特征、特征修改、直接編輯和變換、三維曲線構建與曲面設計、渲染設計、動畫設計等，以快速掌握CAXA實體設計201l的基本用法與技巧。本書以大量的實例講解各個知識點，每章最後都安排了一個綜合案例，綜合運用該章所講知識點，鍛煉實際動手操作能力。最後一章是一個綜合案例，通過設計并繪制賽車模型，介紹了使用CAXA實體設計2011進行實際繪圖操作的基本工作流程。
《CAXA實體設計2011輔助設計與制作技能基礎教程》精選了CAXA實體設計基礎知識點，案例典型實用。案例中所涉及的源文件和電子課件，可在印刷工業出版社網站(www．pprint．cn)上下載。
《CAXA實體設計2011輔助設計與制作技能基礎教程》可作為本科和高職高專院校機械、數控、工業設計等相關專業CAXA實體設計課程的教材，可供廣大設計人員參考使用，也可供初學者自學使用。
圖書
基本信息
書名：計算機輔助設計
書号：7-113-10934
作者：高文勝等
定價：20.00元
出版日期：2010.03
适用專業：計算機類專業
出版社：中國鐵道出版社
内容簡介
本書結合AutoCAD 2009的強大功能，以室内設計實例為主導，内容由淺入深，以整個設計過程貫穿全書，詳細講解了AutoCAD的基本知識、操作方法、繪圖工具、編輯命令以及在設計過程中所應用的繪制命令和繪制技巧等。語言簡潔，重點突出，并配有室内外建築設計理論中的室内立面圖、室内平面圖、服裝專賣店布置圖和建築平面圖，在講解各種功能和使用方法的同時，帶領讀者邊學邊練、學練結合，在實戰中逐步學會設計和繪圖方法，使讀者迅速提高設計技巧和綜合運用能力。
