模具设计专业图形显卡

模具设计专业图形显卡
模具设计已全面进入三维设计阶段，而三维图形设计对计算机硬件要求的关键点在于图形显卡。

早在1999年NVIDIA公司发布了世界上第一款GPU（图形处理核心）产品GeForce256，并很快在此基础上推出了针对三维图形设计的专业图形加速产品Quadro系列。

模具在我国国民经济建设中占有重要地位。

模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。

我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年。

进口产品在高精密、复杂、高寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为制约我国制造业发展的严重瓶颈。

我国模具行业中小民营企业非常活跃，其好处是容易形成市场机制，使得模具成本（最终演变为产品成本）下降，坏处是中小民营企业一些时候过于追求利益最大化，忽视了技术积累，难以形成产品标准化和管理标准化。

随着我国工业的不断发展，对模具提出越来越高的要求，精密、大型、复杂、高寿命模具的需求发展将高于总量发展速度。

特别是由于近年来每年近10亿美元的进口模具中，精密、大型、复杂、高寿命的模具占多数，所以从减少进口、提出国产化率的角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。

众所周知，科学的管理系统，有条不紊的工艺流程，配合先进的设计软件和硬件设备，是完成高质量模具的坚实基础。

目前多数模具企业在制造设备投入方面比较慷慨，然而在软件和硬件技术方面重视度不够，企业利用盗版软件和低端PC勉强运作的问题比比皆是。

中国已入关，企业使用落后的软硬件平台将会得不偿失，对企业形象、生产效率和产品质量都会造成负面影响。

模具行业已进入CAD/CAE/CAM集成一体化设计阶段，系统的集成将成为模具设计的关键。

集成系统可以使得模具设计在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD 阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，
大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。

本文以实际模具设计流程进行测试，为模具企业设计平台升级提供参考性数据。

在测试前需要摆脱一个误区，很多企业家及投资者不清楚模具设计应该选择什么样的计算机硬件配置，有的甚至认为是不是选一个比家用计算机好一点的就行了。

事实上模具设计早已全面进入三维设计阶段，国内像大型通用三维设计软件Pro/E就是在兴起于模具设计行业。

而三维图形设计对计算机硬件要求的关键点在于图形显卡。

早在1999年NVIDIA公司发布了世界上第一款GPU（图形处理核心）产品GeForce256，并很快在此基础上推出了针对三维图形设计的专业图形加速产品Quadro系列。

其最大的优势在于Quadro 系列产品有数百位工程师在设计阶段就对Pro/E、CATIA、AutoCAD等通用软件进行测试，以求在开发中使图形显卡硬件驱动和主流设计软件之间达成完美的平衡，这一工作既是NVIDIA公司的ISV认证。

在NVIDIA 公司官方网站伙伴认证驱动程序区有针对某一设计软件的认证驱动程序。

模具设计中比较常用的Pro/E、UG（NX）、AutoCAD，模流分析软件Moldflow等都在ISV专业认证软件之列。

因此在模具设计硬件平台配置上首选的应该是专业图形设计显卡，以求达到较好的设计体验。

经测试专业图形显卡相比娱乐型显卡在模具设计中具体优势细节体现如下：
1) 线框架模型显示问题
模具设计中，在初期经常需要对第三方的IGS、STP格式模型文件进行数据修复与处理。

在ProE软件中这一过程一般称之为补面，当模型较复杂时这是一个痛苦的过程，因为需要在线框模式下仔细的寻找破面，调节点线。

如果显卡性能不够优越，模型边线放大后会以多边形显示，这样会极大的影响对真实模型线条的判断。

线框模式是模具设计者经常使用的一种显示模式，因为采用线框模式进行显示可以对特定的面或者线进行准确地选操作择并且设计者也容易看清整个模型的结构。

显示器显示图形时必须以像素形式。

因此，模型的线框以像素形式近似地显示就会出现精度降低的问题，表现在屏幕上就是线条和曲面、实体的边缘线框不光滑，锯齿现象非常明显。

对于规模庞大且精细的CAD线条图形而言，锯齿对显示效果的影响是很明显的，甚至会看不清具体的结构。

专业图形显卡的点线硬件抗锯齿功能会很好的解决这一问题，对于显卡要求在数据量大幅度增加的情况下，减轻甚至消除了锯齿问题，从而提高了图形的显示质量。

娱乐型显卡和专业显卡模具显示线条对比
2) 实体模型剖切功能
三维设计软件的好处之一就是直观和产品结构的可见性好，对于复杂的模具结构的三维实体我们经常需要进行剖切操作，以“窥视”产品的内部结构或部件之间的连接关系如下图所示，而且剖面也是工程图形语言中必不可少的表述方式之一。

专业图形显卡可以对剖切操作进行加速，提高操作效率，改善应用体验。

越是复杂的模型这种硬件加速就越能体现其优势。

模具模型剖切
3) 逻辑操作与三维图形交互体验
模具三维设计过程是人机交互的过程，这一过程一般分为三个步骤：第一设计人员需要对三维图形中特定的点、线、面进行拾取，以执行特定的操作，这一过程是用户和计算机图形的精确交互；第二被拾取的部分图形必须准确地得到突出显示，如变成不同的颜色或变得具有透视效果等。

第三执行这一交互操作需要弹出工具条、菜单、文字提示。

这种看似简单的交互过程，其实对计算机程序来说是一个比较复杂的过程。

你是否想过：三维图形界面下必须不断弹出交互窗口，这些窗口往往与三维模型的场景重叠。

重叠部分的三维模型不用显示，这部分数据如何处理？当用户移走上层窗口，被遮挡部分的模型能否及时地复现在显示屏上？新近被遮挡的模型能否及时地被移过来的窗口所覆盖？这个问题对于显卡的硬件桢缓存和像素回读功能力要求非常高。

这种图形的交互式逻辑操作需要显卡的硬件支持即需要显卡硬件对OpenGL的完美支持。

从NVIDIA公司官方网站可以查到Geforce部分娱乐型显卡并不支持OpenGL的所有函数库，而Quadro系列专业显卡即使是最低端的FX370也能完美支持OpenGL3.1版本。

这也是为什么在娱乐型显卡作设计时有时会出现一些莫名其妙的显示问题的核心原因。

窗口与模型图形重叠
4) 大模型线框模式下旋转、缩放操作问题
在Pro/E下进行模具设计，将模型调整为线框模式，设计中对模型的旋转缩放是最常见的操作。

一般像Catia、UG（NX）、ProE这些大型通用设计软件对三维操作的显示帧速率进行了限制，大约在20帧左右，这样的帧速度能够保证设计的流畅进行。

然而在用同样参数专业图形显卡的娱乐行显卡进行测试（QuadroFX380和GeforceGT220），娱乐型显卡出现明显操作严滞时，专业图形显卡却能保证设计流畅进行。

QuadroFX支持UMA（统一显存构架）技术，将祯、材质和矢量数据统一存放在显存中，并根据应用需要动态调整资源，提高了数据传输和显存利用的效率。

当进行大型CAD图形设计时，专业图形显卡会智能地分配管理显存，首先保证CAD软件需要，保证当前模型、当前视图的需要，以保证正在进行的工作流畅运行。

很多消费者购买显卡存在一个误区，总认为显卡显存大就好。

事实证明即使低端的专业图形显卡QuadroFX380在进行模具设计时也比参数比它高一些的娱乐行显卡更“给力”！
模具线框模型
模具设计中选择什么样的专业图形显卡就可以满足设计需求？测试小组选择了三个数据级别的模具分别用不同性能的专业图形显卡进行了测试。

希望测试结果能对广大模具设计者在专业图形显卡选择上有参
考作用。

对模具设计流程测试及分析我们不难发现，模具设计各个环节对显卡的需求是不同的，下表列出了模具设计中主要环节对显卡的需求（五角星越多，对显卡要求越高）。

模具设计测试：
模具设计测试：
测试用计算机主要参数：
C P U：英特尔® 酷睿™2 双核处理器E7500
内存： 2G DDRIII 1066
系统平台：WindowsXP 32bit
软件平台：Pro/ENGINEER Wildfire 5.0、UG（NX）7.5
测试用模具数据模型：
测试结果
总结：
通过测试可以看到，模具设计对计算机硬件要求并不是非常高，多数的设计采用QuadroFX1800显卡就可以满足要求。

很遗憾我们没有获取到汽车覆盖模的数据，不过可以推测这一类型的模具设计会对计算机硬件要求较高，但模具设计本身决定了单一模具设计数据很难超过1G，因此如果拥有一块QuadroFX3800
显卡进行模具设计，可能会有一种舍我其谁的感觉。