C A D概述人类在表达思想、传递信息时，最初采用图形，后来逐渐演化发展为具有抽象意义的文字。

这是人类在信息交流上的一次伟大革命。

在信息交流中，图形表达方式比文字表达方式具有更多的优点。

一幅图纸能容纳下许多信息，表达内容直观，一目了然，在不同的民族与地区具有表达思想的相通性，而往往可以反映用语言、文字也难以表达的信息。

工程图是工程师的语言。

绘图是工程设计乃至整个工程建设中的一个重要环节。

然而，图纸的绘制是一项极其繁琐的工作，不但要求正确、精确，而且随着环境、需求等外部条件的变化，设计方案也会随之变化。

一项工程图的绘制通常是在历经数遍修改完善后才完成的。

在早期，工程师采用手工绘图。

他们用草图表达设计思想，手法不一。

后来逐渐规范化，形成了一整套规则，具有一定的制图标准，从而使工程制图标准化。

但由于项目的多样性、多变性，使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多，从而阻碍了建设的发展。

于是，人们想方设法地提高劳动效率，将工程技术人员从繁琐重复的体力劳动中解放出来，集中精力从事开创性的工作。

例如，工程师们为了减少工程制图中的许多繁琐重复的劳动，编制了大量的标准图集，提供给不同的工程以备套用。

工程师们梦想着何时能甩开图板，实现自动化画图，将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来，便于修改，易于重复利用，提高劳动效率。

随着计算机的迅猛发展，工程界的迫切需要，计算机辅助绘图(ComputerAidedDraw—ing)应运而生。

早期的计算机辅助设计系统是在大型机、超级小型机上开发的，一般需要几十万甚至上百万美元，往往只有在规模很大的汽车、航空、化工、石油，电力、轮船等行业部门中应用，工程建设设计领域各单位则难以望其项背。

进入80年代，微型计算机的迅速发展，使计算机辅助工程设计逐渐成为现实。

计算机绘图是通过编制计算机辅助绘图软件，将图形显示在屏幕上，用户可以用光标对图形直接进行编辑和修改。

由微机配上图形输入和输出设备(如键盘、鼠标、绘图仪)以及计算机绘图软件，就组成一套计算机辅助绘图系统。

由于高性能的微型计算机和各种外部设备的支持，计算机辅助绘图软件的开发也得到长足的发展。

CAD即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。

简称cad。

在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。

在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

cad 能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动，专注于设计本身，缩短设计周期和提高设计质量。

什么是计算机辅助设计(CAD)计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。

简称CAD。

在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。

在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量。

PTC/ProE引导CAD进入参数化特征设计新天地1、工业界急切要求三维CAD实用化Parasolid和Medusa等都属于体素拼合系统，将立方体、圆柱体、圆锥体等用类似于搭积木的方法组装成机械零件，这种操作方式并不符合设计师勾画产品草图时的构思习惯，而且无法表示自由曲面形体。

当时CAD软件提供的三维设计工具是线框造型，让设计师在二维的构造平面上画图，由计算机自动将构造平面上的二维图变换成产品模型空间中的三维图，然后手工将线框蒙面，产生完整的三维表面模型。

与此同时，早在1978年MIT DavidGossard教授就提出了用功能形素设计产品的思想，例如机械中的传动轴是由轴体、螺纹段轴颈、退刀槽、法兰盘、键槽等构成，利用产品的功能结构知识，可以通过特征语义进行推理，指导产品的智能化设计和CAD/CAPP/CAE/CAM集成。

于是特征设计的理论研究在1985年后迅猛展示，纷纷研制了多种试验系统，莫衷一时。

在这种形势下SamuelGeisberg脱颖而出，提出了参数化特征造型的发展途径，并且组建了ParametricTechnol ogy公司,推出Pro/Engineer产品，为CAD三维设计树立了新的常规。

2、SamuelGeisberg的功绩CAD是高技术，它的每一个重大进步都有代表性人物的创新思维和研究成果作支持。

1963年IESutherland的SKETCHPAD 交互绘图系统博士论文促成了CADAM系统的开发，1962-1968年SACoons和PEBézier的曲面理论对CAD曲面造型起了奠基作用，1970-1979年ICBraid的研究工作保证了边界表示法实体造型的成功。

但是Braid在算法中只考虑二次规则曲面体素，并未过问自由曲面，因为后者的求交、裁剪的数学处理更要难得多。

SamuelGeisberg出生于苏联，在列宁格勒大学任数学教授，1974年37岁时来到美国，先在CV工作，后来转到Applicon领导实体造型组。

他的改革思想未被Applicon公司接受，在Adag e公司的资助下于1985年组建PTC公司，并用PC/AT机研制了实验系统，进一步获得了300万美元的投资。

1987年11月当P ro/E在AutoFACT上首次展示时引起观众的轰动。

Pro/E发展了三维线框设计的思想，首先建立基准面，在基准面上勾画二维草图，用扫成方法将二维轮廓线引伸成三维形体。

依次更换作图平面，尽量用显式操作生成形体，避免面面搜索求交、裁剪的集合运算。

随时记录每个特征形素的生成操作过程，当修改某些标注尺寸值后，用尺寸驱动方法修改相应二维轮廓线，重新运行零件设计过程的全部操作命令，由此实现了参数化特征建模。

Pro/E 的总体目标是使曲面、实体、参数化特征设计融为一体，可以任意构造复杂零件和装配件，而且修改设计方便。

它的发展过程并非一帆风顺，最大难点在于集合运算中的曲面求交、裁剪运算和参数化草图设计中的几何约束求解不能迅速达到可靠、高效，这就要求数学家深入钻研，努力突破某些技术关键。

SamuelGeisb erg的最大功绩在于发挥了他的数学专长，紧密结合CAD工程应用实践和软件开发技术，排除各种非议，使Pro/E得到普遍接受，为CAD技术发展树立了一个崭新的里程碑。

3、CAD产业呼唤数学家的全身心投入CAD必须要有坚实的数学理论作为基础，但是光靠数学理论还不够，还要将理论变成得心应手的软件产品和针对工程应用中的各种特殊情况不断开拓新的处理技术。

这方面的例子很多。

英国剑桥大学工程系约从1977年起用Bézier曲面研制了DUCT设计加工系统，利用一条脊椎线(Spine)和垂直于脊椎线的一组剖面线构造出形状复杂的涡轮泵壳体、带手把孔的塑料瓶、汽车排气管等，构思非常巧妙。

英国JohnOwen于1989年创建D-Cubed 公司，开发了几何约束求解软件DCM，从二维发展到三维，以后又增加了几何形体的撞碰和间隙检测等功能，从1990年起已有1 30家CAD公司签约将DCM组件纳入自己的产品中。

美国Geo magic公司创建于1996年，专作逆向工程几何建模和测量验证软件，创始人是奥地利数学家HerbertEdelsbrunner，产品性能在同行业中名列第一，有多项算法申请了专利。

除此之外，凡是成功的CAD公司都聘请了资深数学家从事深层次的软件开发、维护。

很多问题看似简单，但在CAD应用中却很难处理，必须另谋对策，研究工作越来越走向深入。

但是在公司间激烈竞争机制下这些研究成果决不公开发表。

于是企业的优胜劣汰更加加速，惟独市场占有率高的优胜企业才能从丰厚收益中提取足够的研究开发资金稳住优秀人才，保持产品的持续高速发展。

4、风险投资是PTC成长的另一必要条件美国的学术研究非常繁荣，它是建立在坚实的工业应用的基础上。

在机械工程和计算机系，高校的学术研究比工业界领先5-10年。

只要你从事的是一项非常有生命力并代表社会发展方向的研究，马上就有人来帮你商品化，并从华尔街找来钱，三到五年内把产品和公司做上市。

Cisco是这样产生的，Google也是这样产生的，还有数不清的公司都是这样产生的。

[1]电气CAD电气CAD即用于电气设计领域的CAD软件，可以帮助电气工程师提高电气设计的效率，减少重复劳动和差错率。

专业的电气CAD软件如利驰SuperWOEKS等由于紧贴电气设计需求，专为电气专业量身定做，能够帮助电气工程师实现智能快速的电气CAD设计工作，而广受电气工程师的好评，应用范围也很广。

1.电气CAD系统的目标与范围机械产品电气设计包括电路图、接线图、安装图、接线盒和电柜以及按钮站的设计，这五个部分之间不是孤立存在的，而是互相联系，这五个部分既能单独运行又能实现信息共享。

为此电气CAD系统的目标与范围是：建立适应完成以上功能要求、保证设计质量又能提高效率、缩短设计周期、减少人工劳动的电气CAD系统，包括电路图、接线图、安装图、接线盒和电柜、按钮站的设计。

2.电气CAD系统拟采用的设计方式首先，根据机械产品设计中电气设计的特点及存在的问题，必须采用检索式设计方式，以解决电气设计中设计自由度大、设计不规范问题，使电气元器件选用实现标准化，电气设计功能、性能达到规范化，满足降低产品成本的要求，并能解决电气设计中大量的重复劳动，缩短设计周期以达到缩短交货期的目的，把设计人员从大量的重复劳动中解放出来，去从事创造性的劳动。

在传统机械产品电气设计中已积累了大量的资料，可以整理、归纳由元器件组合为一定功能的常用的组件或小部件，这为电气CAD系统建立通用组件或小部件图形库、数据库奠定基础，也为进一步发展模块化设计创造了条件。

再者，通过对机械产品电气设计中部分零部件的分析，发现不单其形状较规范和相似，而且尺寸也比较规范，有很多品种和规格，根据这些条件完全可以采用参数化设计方法。