計算機輔助設計，是利用計算機及其圖形裝置幫助設計人員進行設計工作，簡稱CAD。在工程和產品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、資訊儲存和製圖等項工作。CAD能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計週期和提高設計質量。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;各種設計資訊，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的記憶體或外存裡，並能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成;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資料加工工作。
計算機輔助設計 - 概述電子計算機技術是現代科學技術發展的重要標誌。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。隨著經濟社會的發展，將計算機具有的運算速度快，計算精度高，儲存容量大和具有邏輯判斷功能等特點與圖形顯示，自動繪圖裝置技術相結合，在人機互動作用下，“計算機輔助設計”應運而生。
計算機輔助設計 - 定義
計算機輔助設計圖冊計算機輔助設計指利用計算機及其圖形裝置幫助設計人員進行設計工作，簡稱CAD。在工程和產品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、資訊儲存和製圖等項工作。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;各種設計資訊，不論是數字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的記憶體或外存裡，並能快速地檢索;設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變為工作圖的繁重工作可以交給計算機完成;由計算機自動產生的設計結果，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資料加工工作。CAD能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計週期和提高設計質量。
計算機輔助設計 - 發展概況
CAD作品圖冊20世紀50年代世界上第一臺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裝置。
70年代，完整的cad系統開始形成，後期出現了能產生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動遊標、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入裝置，促進了cad技術的發展。
80年代，隨著強有力的超大規模積體電路製成的微處理器和儲存器件的出現，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技術向標準化、整合化、智慧化方向發展。一些標準的圖形介面軟體和圖形功能相繼推出，為cad技術的推廣、軟體的移植和資料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製造聯成一體的計算機整合製造系統;固化技術、網路技術、多處理機和並行處理技術在cad中的應用，極大地提高了cad系統的效能;人工智慧和專家系統技術引入cad，出現了智慧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、軟體開發、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。
計算機輔助設計 - 系統組成
計算機輔助設計圖冊通常以具有圖形功能的互動計算機系統為基礎，主要裝置有：計算機主機，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描器，印表機，磁帶機，以及各類軟體。
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使用者互動式計算機系統。它有較強的計算能力，用規範的圖形軟體，有高解析度的顯示終端，可以聯在資源共享的區域網上工作，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機效能不斷翻新，硬體和軟體發展迅猛，加之圖形卡、高解析度圖形顯示器的應用，以及pc機網路技術的發展，由pc機構成的cad 系統已大量湧現，而且呈上升趨勢。
圖形輸入輸出裝置
除了計算機主機和一般的外圍裝置外，計算機輔助設計主要使用圖形輸入輸出裝置。互動圖形系統對cad 尤為重要。圖形輸入裝置的一般作用是把平面上點的座標送入計算機。常見的輸入裝置有鍵盤、光筆、觸控式螢幕、操縱桿、跟蹤球、滑鼠器、圖形輸入板和數字化儀。圖形輸出裝置分為軟拷貝和硬拷貝兩大類。軟拷貝裝置指各種圖形顯示裝置，是人機互動必不可少的;硬拷貝裝置常用作圖形顯示的附屬裝置，它把螢幕上的影象影印出來，以便儲存。常用的圖形顯示有三種：有向束顯示、儲存管顯示和光柵掃描顯示。有向束顯示應用最早，為了使影象清晰，電子束必須不斷重畫圖形，故又稱重新整理顯示，它易於擦除和修改圖形，適於作互動圖形的手段。儲存管顯示儲存影象而不必重新整理，故能顯示大量資料，且價格較低。光柵掃描系統能提供彩色影象，影象資訊可存放在所謂幀緩衝儲存器裡，影象的解析度較高。
cad軟體
除計算機本身的軟體如作業系統、編譯程式外，cad主要使用互動式圖形顯示軟體、cad應用軟體和資料管理軟體3類軟體。
互動式圖形顯示軟體用於圖形顯示的開窗、剪輯、觀看，圖形的變換、修改，以及相應的人機互動。cad 應用軟體提供幾何造型、特徵計算、繪圖等功能 ， 以完成面向各專業領域的各種專門設計。構造應用軟體的四個要素是：演算法 、資料結構、使用者介面和資料管理。資料管理軟體用於儲存 、檢索和處理大量資料，包括文字和圖形資訊。為此，需要建立工程資料庫系統。它同一般的資料庫系統相比有如下特點：資料型別更加多樣，設計過程中實體關係複雜，庫中數值和資料結構經常發生變動，設計者的操作主要是一種實時性的互動處理。
計算機輔助設計 - 基本技術
CAD作品圖冊主要包括互動技術、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，互動技術是必不可少的。互動式cad系統， 指使用者在使用計算機系統進行設計時，人和機器可以及時地交換資訊。採用互動式系統，人們可以邊構思 、邊打樣、邊修改，隨時可從圖形終端螢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使用者座標系和圖形輸出裝置的座標系聯絡起來;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製過程的自動化或半自動化。研究內容包括功能設計自動化和組裝設計自動化，涉及計算機硬體描述語言、系統級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程式設計自動化、自動邏輯劃分、自動佈局佈線，以及相應的互動圖形系統和工程資料庫系統。積體電路 cad有時也列入計算機設計自動化的範圍。
計算機輔助設計 - 主要功能現代CAD系統的功能包括:
(1)設計元件重用(Reuseofdesigncomponents)
(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Easeofdesignmodificationandversioning)
(3)設計的標準組件的自動產生(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擬(Simulationofdesignswithoutbuildingaphysicalprototype)
(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計
(7)工程文件的輸出，例如製造圖紙，材料明細表(BillofMaterials)
(8)設計到生產裝置的直接輸出
(9)到快速原型或快速製造工業原型的機器的直接輸出
計算機輔助設計 - 常用軟體AutoCAD ：用於二維繪圖、詳細繪製、設計文件和基本三維設計。
Pro/E：主要做3D設計繪圖軟體。
solidworks：也是3D繪圖軟體，多用於外型設計等。
MastCAM：可以3D繪圖更好的是可以做加工模擬可以生成CNC加工程式。
UG：3D繪圖設計軟體，可以和pro/E相提並論。
計算機輔助設計 - 繪圖功能CAD系統功能
計算機輔助設計圖冊現代CAD系統的功能包括:
(1)設計元件重用(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)設計的標準組件的自動產生(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擬(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)工程文件的輸出，例如製造圖紙，材料明細表(Bill of Materials)
(8)設計到生產裝置的直接輸出
(9)到快速原型或快速製造工業原型的機器的直接輸出
CAD軟體介紹
AutoCAD是國際上著名的二維和三維CAD設計軟體，是美國Autodesk公司首次於1982年生產的自動計算機輔助設計軟體，用於二維繪圖、詳細繪製、設計文件和基本三維設計。現已經成為國際上廣為流行的繪圖工具。檔案格式成為二維繪圖的事實標準格式。
AutoCAD有著良好的使用者介面，它的多文件設計環境，讓非計算機專業人員也能非常快的學會使用。AutoCAD擁有廣泛的適應性和良好的相容性，可以在各種PC系統和工作站上執行，並支援解析度由320×200到2048×1024的各種圖形顯示裝置40多種，以及數字儀和滑鼠器30多種，繪圖儀和印表機數十種，這就為AutoCAD的普及創造了條件。
浩辰CAD是著名的國產CAD設計軟體，由蘇州浩辰軟體股份有限公司開發，目前最新版本為浩辰CAD 2012。
浩辰CAD完美相容AutoCAD，在介面、功能、操作習慣、命令方式、檔案格式、二次開發介面與之基本一致，並根據國內使用者需求開發大量使用工具，具有更高的價效比，此外浩辰CAD還可以提供針對勘察設計行業和製造業的全面解決方案。
2010年，浩辰獲得工信部資金支援，開發三維建築協同設計軟體，2012年將推出集建築、結構、水暖電、日照、節能等專業軟體及協同設計和管理系統於一體的全套解決方案。
中望CAD是另一種國產CAD設計軟體，由廣州中望龍騰軟體股份有限公司開發並在2001年推出了第一個版本，目前最新版本為中望CAD 2011。
中望CAD相容普遍使用的AutoCAD，在介面、功能、操作習慣、命令方式、檔案格式上與之基本一致，但具有更高的價效比和更貼心的本土化服務，深受使用者歡迎，被廣泛應用於通訊、建築、煤炭、水利水電、電子、機械、模具等勘察設計和製造業領域。
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設計軟體公司：VX，並在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設計軟體領域。
MicroStation是國際上和AutoCAD齊名的二維和三維CAD設計軟體，第一個版本由Bentley兄弟在1986年開發完成。其專用格式是DGN，併兼容AutoCAD的DWG/DXF等格式。
MicroStation是Bentley 工程軟體系統有限公司在建築、土木工程、交通運輸、加工工廠、離散製造業、政府部門、公用事業和電訊網路等領域解決方案的基礎平臺。
MicroStation具有很強大的相容性和擴充套件性，可以通過一系列第三方軟體實現諸多特殊效果。例如用TurnTool等第三方外掛，即可直接用MicroStation釋出線上三維展示案例。
CAD模型資料
計算機輔助設計圖冊CAD設計軟體會提供一些模型，但更多的模型需要從網上下載的，國內一些論壇和平臺也會提供相關模型下載，不過內容準確度和豐富性尚待完善。
但如果企業有多種CAD系統並行的局面，那麼就需要配置統一的、具備跨平臺能力的零部件資料資源庫，將標準件庫和外購件庫內的模型資料以CAD原始資料格式匯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。基於網際網路的PLM零部件資料資源平臺——PARTcommunity似以雲之力構建了龐大而豐富的三維模型，在國外，這種網路服務被稱為“零部件圖書館”或“資料資源倉庫”。在歐美和日本的PLM使用者中，PARTcommunity(簡稱PCOM)的知名度一點都不亞於今天我們所熟知的BLOG和SNS這樣的網路平臺。
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(community)，平臺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，其提供數百家國內外廠商的產品模型供註冊使用者免費下載和使用，能夠滿足使用者的不同需要，例如國產浩辰CAD，ZWCAD, 天河CAD，CAXA等等。對於部分引進再研發的國產建模系統，如Thinkdesign (Think3), VX等，PARTsolutions也提供原始格式資料介面。
計算機輔助設計 - 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製過程的自動化或半自動化。研究內容包括功能設計自動化和組裝設計自動化，涉及計算機硬體描述語言、系統級模擬、自動邏輯綜合、邏輯模擬、微程式設計自動化、自動邏輯劃分、自動佈局佈線，以及相應的互動圖形系統和工程資料庫系統。積體電路 cad有時也列入計算機設計自動化的範圍。
