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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