掌握 CAD:计算机辅助设计终极指南
CAD 到底是什么?它如何改善您的工作流?在这份计算机辅助设计完整指南中寻找答案——从历史到未来展望。

随着大多数工程师、PCB 设计师和建筑师成为使用 CAD(计算机辅助设计)软件的专家,用铅笔、纸张和量角器绘图的日子已成过去。CAD 是专门为帮助起草文档、使用照片级真实渲染可视化 2D 或 3D 设计概念、模拟真实功能、并将 CAD 数据导出到计算机辅助制造(CAM)软件而创建的软件。
在 CAD 软件中工作
CAD 将产品设计集中到自动化的 3D 环境中。任何工程设计通常始于 CAD。无论是游戏机的 PCB(印刷电路板)还是汽车应用如科尔维特的定制防滚架,CAD 都是理想的一体化 3D 建模环境。CAD 包含单一源组件库和基于云的数据管理。这便于访问保存的原理图、原理图符号、2D 图纸、2D 封装和 3D 模型。
CAD 模型完成后,CAD 文件可加载到 CAM 软件中。Autodesk Fusion 360 将 CAD 和 CAM 集成在一个友好易用的环境中。
借助 3D CAD,工程师可从预加载模型(如门窗)中选择,或利用填充参数从零开始。
CAD 软件优势

CAD 建模软件相较传统绘图技术提供多项优势,例如:
- 2D 图纸精确尺寸的准确性提升
- 常见流程自动化
- 访问门、窗、制造零件等常用项目库
- 无需重新开始即可快速调整图纸局部
- 在单个文件内管理复杂设计细节
- 为频繁绘制项创建块
- 通过共享和标注同一文件增强与同事的协作和可视化
- 离线功能
CAD 发展史回顾

很难想象到达今日计算机辅助设计技术需要多少创新和进步。CAD 发展可追溯至最早的绘图创新如蓝图,它采用了或许是最早的“复制粘贴”技术文档流程。约 120 年后,真正的 CAD 起源出现:通用汽车(GM)和 IBM 在 Ivan Sutherland 发明 Sketchpad 一年后创建了 DAC-1。
CAD 时间线
1842 年:蓝图技术
蓝图技术仍广泛用于各种应用,但原始蓝图主要在 1950 年代过时。1842 年,天文学家、摄影师、化学家 John Herschel 创造了蓝图的青印法。该过程通过在半透明纸上绘图覆盖另一张纸,涂抹感光性铁氰化钾和铁铵柠檬酸混合物。绘图经光照后,暴露的纸张变蓝,绘图线条保留白色。
蓝图技术是最早简化设计流程的创新之一,对第二次工业革命贡献巨大。此类创新旨在创造更廉价、更简便的任务完成方式。
1936-37 年:图灵机
自蓝图技术问世以来,创新层出不穷,但没有比计算机的创造和进步更重要的了。1936 年,Alan Turing 描述了后来被称为“图灵机”的计算机器,旨在分析可计算性的局限,设计用于处理实数。
1943 年:ENIAC
美国陆军与宾夕法尼亚大学摩尔电气工程学院合作,诞生了首台通用计算机 ENIAC(电子数值积分计算机),设计用于计算火炮弹道。
1953 年:早期 CNC 机床
早期计算机数控(CNC)机床与现代 CNC 机床差异巨大。它们没有电子显示器,而是利用数控和某种切削工具。
1963 年:Sketchpad 和 DAC-1
十年后,Ivan Sutherland 创建了 Sketchpad,融入创新的图形用户界面。Sketchpad 使用图标实现更易的人机交互。GM 和 IBM 合作创建 DAC-1(计算机辅助设计),使用约十年后被新版本取代。
1964 年:首个商业 CAD 系统
Sketchpad 问世不久,最早的商业 CAD 系统如 DAC-1 面向 GM、IBM 和航空航天企业推出。
1971 年:ADAM
制造与咨询服务公司(MCS)的 Dr. Patrick J. Hanratty 创建了名为自动绘图与加工(ADAM)的系统。值得注意的是,这款 3D CAD 程序在 70 年代推出但未纳入商业行业。
1980 年代:桌面与 2D AutoCAD
桌面面向大众生产,Autodesk 的 AutoCAD 是该十年的重大进步。
1990 年代:SolidWorks 推出
SolidWorks 助力 3D CAD 逐步改进。
2000 年代:平台普及与 Fusion 360 的 CAD/CAM 集成
新平台需要新集成。Autodesk 集成的基于云的 CAD/CAM 软件 Fusion 360 为工业设计到 PCB 设计等多种应用而创建。如今,Fusion 360 正引领让设计流程快速、简便、负担得起的努力。
3D CAD 软件的未来
随着 3D CAD 软件持续发展,更多进步和工具将为设计师提供。在 Fusion 360,我们一直致力于给社区提供设计的“下一步”,包括:
- 增强零件针对成本、材料、不同制造工艺优化的生成式设计工具。
- 支持科技赋能产品设计的综合 PCB 设计工具。
- 参数化建模功能,让您轻松更新尺寸并实时查看效果。
- 大量 3D 打印/增材制造功能(这里有几个教程!)。
- 我们在 AI 和机器学习领域的持续研究。
敬请期待,我们每月发布激动人心的 Fusion 360 更新。
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