QuadroFX1500硬件平台模具数字化设计.docx
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QuadroFX1500硬件平台模具数字化设计
QuadroFX1500硬件平台模具数字化设计
随着经济全球化和我国经济的高速增长，塑料工业以及与塑料相关的产业蓬勃发展，我国日渐成为塑料生产和消费大国，同时塑料制品的出口也在不断加大。
因此，国内塑模行业正面对前所未有的机遇，包括黄岩在内的很多地区已经形成了我国模具设计、研发、制造和销售的产业基地，各种规模和水平的模具企业掺杂其中。
我国模具产业虽然整体规模不断加大，但模具企业的技术素质普遍不高，对于大型、精密模具的设计和制造很多国内企业都无能为力，而数字化的软件工具能帮助企业明显提高这方面的能力。
笔者所在的和德公司是黄岩地区的一家台资企业，主要业务是设计和制造塑料模具。
虽然，企业规模不大，但由于从2002年转入大陆开始就采用先进的数字化设计和分析软件，我们在模具设计能力、模具品质、设计/制造周期和开模成本等方面相较当地大部分企业具有一定的优势。
在注塑模设计过程中，我们普遍使用Moldflow公司的MPA软件为客户提供零件修改意见，并改善和提高塑膜制造的质量，优化和调整注塑工艺，降低成本。
在模具设计和加工方面，我们则采用PTC公司的Pro/ENGINEER软件，对加工效率的提高非常明显。
由于MPA可以比较方便的引入Pro/ENGINEER的模型数据，并进行分析优化，因此，Pro/ENGINEER配合MPA成为了我公司的CAD/CAE/CAM工作平台，并很好地支持着公司的业务工作。
好马还需配金鞍，虽然大部分注塑模具的结构并不复杂，但是要想用好高端三维CAD软件Pro/ENGINEER和分析软件MPA，仍然需要较为强大的计算和图形处理平台，才能确保合理的工作效率。
为了在保证性能的同时降低采购成本，公司的计算机是由技术人员DIY的，具体配置如表1所示。
考虑到MPA分析需要抽取中性面，Pro/ENGINEER的CAM模块需要生成复杂的刀路文件，因此系统配置了较为强大的、工作站级别的Opteron285和相应数量的内存，但显示系统则采用了普通的Geforce7300GT（显存达到了512MB）。
由于没有比较，笔者无法体会Geforce7300GT这类主流娱乐图卡与主流专业图卡之间的性能差别，日常工作也就凑合使用。
表1
处理器AMD双核皓龙Opteron285（2.6GHz）
内存2GBDDR2667
显卡
原配置：
翔升权杖7300GT，128bit512M显存，2.8nsGDDR2
新安装：
丽台NVIDIAQuadroFX1500，256MBGDDR3显存
硬盘西部数据160GBSATA硬盘
操作系统WindowsXPProSP2
运行应用系统Pro/ENGINEER，MoldflowMPA
最近在CAD杂志的帮助下，笔者用一片丽台NVIDIAQuadroFX1500专业图卡替换了原有的Geforce7300GT，希望能感受一下“专业卡”和“娱乐卡”在塑模数字化设计、分析和制造过程中的区别，也为同行提供一些计算机平台的搭建意见。
由Pro/ENGINEER和MPA组成的模具CAD/CAE/CAM系统比较符合我们的业务特点和应用水平，在Pro/ENGINEER和MPA之间能实现数据的互相流转，比较顺利地完成整个模具的设计、分析和加工过程，并在很大程度上体现了并行工程的特点。
下面，笔者就把更换显卡前后的应用性能体验进行简单的介绍，供同业参考。
在订单初期，我们会根据客户的塑件图纸，使用Pro/ENGINEER进行三维模具设计。
作为高端三维设计软件，实体建模的Pro/ENGINEER对计算机系统的性能要求较高。
据笔者经验，同等条件下，即使模型不太复杂，它的资源消耗也要高于Solidworks等典型的中端软件（与软件版本有关，笔者以基本同时期Pro/ENGINEER野火3和Solidworks2006为例）。
在图形显示上，采用Parasolid核心的Pro/ENGINEER是OpenGL的支持者，完美运行Pro/ENGINEER野火3需要完整支持OpenGL1.4标准的图卡（在PTC官方网站的技术文档中可以查到相关信息）。
翔升权杖7300GT作为娱乐卡不支持OpenGL1.4全集，仅支持为游戏娱乐软件提供的OpenGL子集，而专业卡丽台NVIDIAQuadroFX1500则不存在这一问题。
因此，相较之下，一些三维图形的显示出现了不同之处，7300GT在Pro/ENGINEER中的显示结果似乎有些问题，这是以前没有发现的。
此外，尽管7300GT比丽台NVIDIAQuadroFX1500多了一倍的显存，两者的核心频率相差也并不悬殊，但前者的显示效率相比后者差距明显。
同一套模具，同样执行旋转、平移和ZOOM等操作，7300GT有非常明显的卡滞甚至短暂停顿等待的现象，而NVIDIAQuadroFX1500则非常流畅，这是以前没有比较的情况下无法发现的。
即使笔者关闭了NVIDIAQuadroFX1500专业驱动针对Pro/ENGINEER软件的优化配置，NVIDIAQuadroFX1500的显示效率仍然明显领先，两者的差距并没有缩小。
专业卡的驱动程序和特殊硬件构架还真不是摆设。
另一个明显不同是非常直观的。
在升级到Windows风格的野火版后，Pro/ENGINEER的界面变得花哨起来，虽然使用起来比较方便，但是菜单、工具条占用的空间大大增加了，工作区相应的缩小了。
为了保证工作区，笔者使用一台22寸的CRT显示器，分辨率通常设为1600×1200。
虽然，7300GT和丽台NVIDIAQuadroFX1500都能支持1600×1200@85Hz的分辨率，但高分辨率下后者的显示效果比前者好不少，特别是在文字显示方面，丽台NVIDIAQuadroFX1500显示的细小文字清晰、锐利，而仔细看7300GT显示的文字则有些发散，屏幕上的小字盯时间长了有些费眼神。
以前，我还以为是这台服役期过长的CRT有些“退化”了呢。
看来作为专业卡的丽台NVIDIAQuadroFX1500在RAMDAC、显存等器件的选择上标准更高，毕竟这样的专业卡也需要提供给专业图形图像工作者使用。
在Pro/ENGINEER软件完成初步设计的情况下，模型数据需要导入到MPA系统中，在计算机上进行注塑过程的仿真模拟。
由澳大利亚Moldflow公司提供的MPA（Moldflow塑件顾问）非常简便易用，它主要针对注塑产品设计和模具设计，用于产品开发中的早期快速工艺性验证分析，主要关注外观质量（熔接线、气穴等）、材料选择、结构优化（壁厚等）、浇口位置和流道（冷流道和热流道）优化等问题。
根据笔者的经验，即使公司已经聘用了有经验的模具设计师，但还是有至少60%的模具设计经过MPA验证发现各种问题，需要返回进行调整、修改，甚至通过MPA的PartAdviser工具，我们还给客户提供过很多塑料件的修改意见，这不仅有助于顺利完成订单，同时还赢得了客户的尊敬，加深了客户对我们专业素养的认同。
作为分析软件，MPA的模型细节进一步降低，但是计算完成后，模型表面云图的动态显示需要图卡有一定的渲染能力。
7300GT勉强能应付MPA的显示需求，结构复杂一些的模具，未必能做到实时显示，需要一定的耐性（这与处理器的计算能力也有一定的关系）。
丽台NVIDIAQuadroFX1500这方面，给了我们一个惊喜，在FX1500的支持下，不论是模型的实时渲染还是流动、翘曲等动画显示，系统表现的非常流畅，等待显示的时间几乎为零（不包含分析解算时间）。
综上所述，经过比较，我们发现，即使丽台NVIDIAQuadroFX1500的硬件参数与7300GT相比未必有很大差距，但丽台NVIDIAQuadroFX1500作为专业图卡，相较消费娱乐领域的7300GT，在专业三维CAD/CAE软件中表现出了较大的优势。
这种优势进而能直接转化成设计师工作效率的提高，而对于我们这样的模具企业来讲，提高效率就意味着降低成本，获得更多的利润和更好的客户满意度。
根据笔者此次使用丽台NVIDIAQuadroFX1500的体验，我总结了几点模具企业选择计算机图卡的依据。
首先，选图卡要依据模具企业使用的软件。
笔者所在的企业非常典型，很多模具企业考虑设计和制造的衔接，会选择Pro/ENGINEER和UGNX这类CAD/CAM一体化的高端三维设计软件。
对于这些企业来说，计算机系统中应该配置一片性能不太差的图卡，像丽台NVIDIAQuadroFX1500这类性能较强的中端专业卡是非常合适的选择。
有些模具企业比较偏向于制造加工，会使用CIMATRON或POWERMILL、VISICAM这些CAM软件。
这些软件的图形需求不高，但仍然属于专业OpenGL范畴，建议选择入门级的专业图卡，价格实惠、性能够用。
例如，丽台NVIDIAQuadroFX560就是这类图卡的典型。
第二，选图卡要根据日常业务和应用的复杂程度。
有些企业仅仅使用图卡完成一些模具的设计和加工，由于模具的结构大多不复杂，因此，丽台NVIDIAQuadroFX1500这样的中端专业卡可以完全胜任。
而有的企业已经开始采用逆向设计手段，需要处理大量复杂的点云和曲面数据，且主要业务是设计和制造汽车等行业所需要的大型、精密模具，这就需要高性能的专业图卡支持，否则类似的工作就会成为“不可能完成的任务”。
现在一套模具的费用动辄十几万、上百万，模具企业的水平越高，产值就越高，利润率就越大。
当然为了保持发展，也需要投入更多的资金购买价格不菲的设备。
相比这些设备而言，购买计算机硬件的投入简直是九牛一毛，不值一提，而合理配置的、高性能计算机系统对保证设计和制造效率起到的作用却是十分明显的。
因此，计算机硬件在模具企业的投入产出比是非高的。
笔者建议有条件的模具企业应该注意软件和硬件平台的合理搭配，避免出现短板，影响工作效率。
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