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计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计者进行工程和产品的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。
CAD技术集计算机图形学、数据库、网络通信以及对应的工程设计方面的技术于一身，现在已经被广泛应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。CAD技术的应用提高了企业的设计效率，减轻了技术人员的劳动强度，并且大大缩短了产品的设计周期，加强了设计的标准化水平。图1-1是利用Autodesk公司的三维CAD软件Autodesk Inventor设计的产品样机。
CAD技术的研究始于20世纪50年代后期，最初的CAD技术只是二维计算机绘图技术，即Computer Aided Drawing，更加浅显地说，就是一个绘图板、丁字尺、铅笔等手工绘图工具的电子替代品，完全是一种被动的辅助设计技术。60年代，随着交互式图形技术的出现，一些大公司开始推出三维CAD系统，法国的达索飞机公司率先设计了三维曲面造型系统CATIA，该系统标志着CAD技术从单纯的模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首先实现用计算机来完整描述零件的主要信息，同时也使得CAM技术的发展有了现实的基础。发展至今，CAD技术已经从二维时代走进了三维时代，三维CAD具有二维CAD无法比拟的优势，在以下几个方面，三维CAD的表现十分卓越。
三维CAD技术可根据给定的离散数据和工程问题的边界条件来定义、生成、控制和处理过渡曲面与非矩形域曲面的拼合能力，提供曲面造型技术。图1-2是利用PTC公司的三维造型产品CREO所设计的显示器外壳曲面。
图1-1 利用Autodesk Inventor设计的产品样机
图1-2 利用CREO设计的显示器外壳曲面
三维CAD技术具有定义和生成体素的能力，以及用几何体素构造法（CSG）或边界表示法（B-rep）构造实体模型的能力，并且能提供机械产品总体、部件、零件以及用规则几何形体构造产品几何模型所需要的实体造型技术。图1-3是利用Autodesk公司的三维CAD软件Autodesk Inventor所设计的三维组装部件模型。
图1-3 利用Autodesk Inventor设计的部件模型
三维CAD技术具有根据产品几何模型计算相应物体的体积、表面积、质量、密度、重心、导线长度以及轴的转动惯量和回转半径等几何特性的能力，为系统对产品进行工程分析和数值计算提供必要的基本参数和数据。图1-4是利用Autodesk公司的三维CAD软件Autodesk Inventor所计算出的零件模型的物理特性。
图1-4 利用Autodesk Inventor计算零件模型的物理特性
三维CAD技术具有结构分析、运动学分析和温度分析等有限元分析功能，它具有一个机械机构的静态分析、模态分析、屈曲分析、振动分析、运动学分析、动力学分析、干涉分析、瞬态温度分析等功能，即具有对机构进行分析和仿真等研究能力，从而为设计师在设计运动机构时，提供直观的、可仿真的交互式设计技术。图1-5是PTC公司的CAD产品CREO对构件应力的分析结果。
图1-5 利用CREO分析构件应力结果
三维CAD技术具有动态显示图形、消除隐藏线，色彩浓淡处理的能力，以便使设计师通过视觉直接观察、构思和检验产品模型，解决了三维几何模型在设计复杂空间布局的问题。图1-6是Autodesk公司的三维CAD产品Inventor中的三种不同的模型显示方式。
三维CAD技术具有利用有限元分析方法对产品结构的静动态特性、强度、振动、热变形、磁场强度、流场等进行分析的能力，以及自动生成有限元网格的能力，特别是在复杂的三维模型有限元网格的自动划分方面。图1-7是利用PTC公司的CREO对零件进行有限元网格的划分。
三维CAD技术具有用参数优化法进行方案优选的功能，优化设计是保证现代产品设计具有高速度、高质量、良好的市场销售的主要技术手段之一。
三维CAD技术具有三、四、五坐标机床加工产品零件的能力，并能在图形显示终端上识别、校核刀具轨迹和刀具干涉，以及对加工过程的模态进行仿真。
图1-6 Inventor的模型显示方式
图1-7 利用CREO对零件进行有限元网格划分
三维CAD技术应具有统一处理和管理有关产品设计、制造以及生产计划等全部信息的能力，即建立一个与系统规模相匹配的统一的数据库，以实现设计、制造、管理的信息共享，并达到自动检索、快速存取和不同系统间的交换的传输目的。
综上所述，三维CAD技术在复杂实体、曲面造型、三维有限元分析、复杂装配、干涉检查、动态仿真、CAM等方面的优越性，均让二维CAD技术望尘莫及。从这个意义上来说，三维CAD技术为CAD技术的深化发展开拓了广阔的空间和辉煌的前程。但是这并不意味着二维CAD即将退出历史舞台。从目前的实际应用来看，二维CAD在某些方面仍然有三维CAD无法取代的功能，目前大多数企业的生产组织、工艺编制、档案管理等都仍以二维图样为基本的信息载体，当前大部分企业的生产条件无法直接做到以三维零件实体模型为生产加工的依据，依然需要人工读取二维CAD图纸，然后人工确定加工步骤。在今后相当长的时间内，二维和三维CAD技术依然相辅相成，互相支持，共同形成一个在理论和实践上都十分完善的系统环境。