计算机辅助设计(CAD)作为一项在工业界得到广泛应用的信息技术，它推动了几乎一切领域的设计革命，CAD技术是实现数字化设计的必不可少的手段。而三维CAD技术则是当前和未来CAD研究及应用的重要主题。 总结过去两年来对三维CAD相关问题的广泛思考和探讨，本文从CAD软件产业、CAD系统架构和CAD技术发展三个方面阐述了作者对三维CAD问题的认识，并具体介绍了博士后期间与三维CAD相关的研发工作。 按照计算环境、工业需求和造型技术三条主线，详细回顾了过去四十年以来国际CAD产业的发展历程，四十年来，CAD技术在不断发展更新，CAD产业格局也在不断调整和变化，从历史发展中可以看到：计算能力的提高、工业需求的推动和造型技术的进步始终是促进CAD产业变革和发展的三大原动力。并从中总结出CAD产业发展的几点经验教训。 通过分析未来三维CAD系统的应用要求，指出了一个优秀的三维CAD系统应该实现的设计目标，并给出了一个基于构件的三维CAD系统参考模型，具体地讨论了三维CAD系统的系统框架、功能模块和接口。 探讨了未来CAD技术的发展趋势，具体分析了几个有研究价值的CAD技术方向，包括基于手绘草图的概念设计、设计数据检索与重用、以网络为中心的几何造型和基于特征的产品数据交换技术。尽管CAD技术已经渐趋成熟，但是，随着计算环境和计算技术的不断变革，CAD技术还会不断出现新的研究领域和研究主题。 本文最后分别介绍了浙大几何造型库(GMLib)和基于手绘草图的三维几何造型系统的研发工作。浙大几何造型库是自行研制开发、具有自主知识产权的几何造型引擎，它提供了丰富的曲线造型、曲面造型、实体造型以及其他功能，支持各种复杂的三维产品建模。基于手绘草图的三维几何造型系统通过引入全新的基于手绘草图的人机交互方式，使三维CAD系统能够更好地支持面向产品创新的概念形状设计。