眾所周知,大多數3D設計軟件在使用過程中都會出現這樣的情況,隨著裝配零件數量和復雜度增加,軟件對系統資源的需求就相對增加,系統的可操作性就會下降。造成這種狀況的原因有兩種:一是計算機系統硬件配置不足,二是沒有合理使用裝配技術。本文對這兩種情況進行分析并提出相應的解決方案。

SolidWorks是一個優秀的、應用廣泛的3D設計軟件,尤其在大裝配體方面使用了獨特的技術來優化系統性能。本文給出幾種改善SolidWorks裝配體性能的方法,在相同的系統條件下,能夠提高軟件的可操作性,進而提高設計效率。

一、計算機系統配置不足的解決方案

SolidWorks使用過程中,計算機硬件配置不足是導致系統性能下降的直接原因,其中CPU 、內存、顯卡的影響最大。如果計算機系統內存不足,Windows就自動啟用虛擬內存,由于虛擬內存位于硬盤,造成系統內存與硬盤頻繁交換數據,導致系統性能急劇下降;CPU性能過低時,延長運算時間,導致系統響應時間過長;顯卡性能不佳時引起視圖更新慢,移動模型時出現停頓現象,并導致CPU占用率增加。

運行SolidWorks的計算機推薦以下配置方案:

CPU:奔騰Ⅱ以上

內存:小零件或裝配體(少于300個特征或少于1000個零件),內存最少為512M;大零件或裝配體(大于1000個特征或2500個零件),內存需要1G或更多;虛擬內存一般設為物理內存的2倍。

顯卡:支持OpenGL的獨立顯卡(避免采用集成顯卡),顯存最好大于64M。

對于現有的計算機,使用以下方法分析系統瓶頸,有針對性地升級計算機。

(1)在SolidWorks使用過程中啟動Windows任務管理器,在性能頁,如果CPU的占用率經常在100%,那么系統瓶頸就在CPU或顯卡,建議升級CPU或顯卡;如果系統內存大部分被占用,虛擬內存使用量又很大,操作過程中硬盤燈頻繁閃爍,這說明系統瓶頸在內存,建議擴大內存。以筆者的個人計算機為例:如圖1包含2500個立方體的裝配體,CPU利用率正常,內存偏低,系統操作性能有些下降。如圖2包含10000個立方體的裝配體,CPU利用率100%,物理內存不夠,啟動了虛擬內存,此時系統操作性能急劇下降,無法正常進行設計工作。

圖1 包含2500個立方體的裝配體


圖2 包含10000個立方體的裝配體

(2)使用SolidWorks RX(性能診斷)工具測試您的計算機系統是否滿足SolidWorks的需求,該工具得出更加詳細的診斷結果和建議。如圖3 SolidWorks Rx診斷報告,SolidWorks2006版以上軟件包含該工具。

圖3 SolidWorks Rx診斷報告

二、合理使用裝配技術提高系統性能的解決方案

1.輕化零部件

在SolidWorks裝配體中,零部件有多種狀態,分別是:還原、輕化、壓縮、隱藏。不同狀態的零部件占用不同的系統資源。零部件的各種狀態定義如下:

還原狀態:零部件的模型信息完全裝入內存;

輕化狀態:零部件的模型信息部分裝入內存,只在需要時才裝入內存并參與運算;

壓縮狀態:零部件的模型信息暫時從內存中清除,零件功能不再可用也不參與運算;

隱藏狀態:零部件的模型信息完全裝入內存,但是零部件不可見。

零部件在各種狀態下的性能比較如表1:

表1 零部件各種狀態下的性能比較

零部件占用系統資源越多,系統總體性能下降就越多。通過表1得出,輕化零部件使裝入和重建模型的速度加快;壓縮零部件不僅加快裝入和重建模型的速度,還加快了顯示性能;隱藏零部件加快顯示性能,但不能改變裝入和重建模型的速度。通過綜合使用不同的零部件狀態,設計人員能獲得更高的裝配體性能。

2.使用簡化零部件

零部件大都帶有裝配體不必要的模型信息,如裝飾性圓角、倒角、部分孔、凹槽和凸臺等。如果零部件把這些信息帶入裝配體內,就會占用部分資源,降低系統性能。設計人員通過創建零部件的簡化配置,壓縮不必要的信息(如圖4所示),簡化零件資源消耗,裝入/重建模型時的速度就會更快。另外,裝配使用簡化零部件后,選擇和瀏覽模型就更加容易,設計工程圖時,也不會顯示不必要的細節。

圖4

3.使用裝配體配置

裝配體設計過程中,設計人員一般針對裝配體某個模塊進行集中操作。如圖5的電控柜,設計人員分別設計電容、熔斷器、柜門、銅牌等模塊。設計銅牌時,熔斷器、柜門和開關等與銅牌沒有任何關聯,它們的存在不僅降低系統性能,還會干擾設計人員的視線。所以設計銅牌時,設計人員通過壓縮熔斷器、柜門等不相關的零部件,就能明顯提高插入和重建模型的速度。圖5中 a)、b)、c)分別給出未簡化、簡化和使用裝配體配置的三種圖例,分析如下:

(1)圖5 a)所示的未簡化配置圖例,裝配體中顯示很多細節。如:立柱上的孔等,這樣會消耗大量系統資源,導致插入/重建模型速度慢,顯示速度慢,拖動模型時出現明顯的停頓現象。

(2)圖5 b)所示的使用零部件簡化配置圖例,零部件的很多細節都不顯示也不參與運算。這樣插入/重建模型速度明顯提高,顯示速度明顯的改善,拖動模型時基本沒有出現停頓現象。

(3)圖5 c)所示的使用裝配體配置圖例,在設計銅牌時,使用裝配體配置,壓縮掉不必要的零部件,并使用簡化配置,使插入/重建模型速度大大提高,顯示的速度也有很大的提高,拖動時不再出現停頓現象。

綜上所述,可以得出:同等條件下,使用裝配體配置得到的系統性能優于使用簡化零部件的性能,使用簡化零部件得到的系統性能優于未使用簡化零部件的性能。

設計人員根據裝配體的功能模塊,分別創建裝配體配置。設計時根據需要切換到相應的配置,這樣與在整個裝配體內設計相比,局部設計能大大提高系統的性能。

圖5

4.使用子裝配體

裝配體設計中,部分設計人員在單個裝配體內裝入大量零件,而不使用子裝配體,使單個裝配體內同層零件過多導致以下問題:

(1)插入/重建模型速度慢:同層零件過多,每插入一個零部件或重建模型時,所有配合關系、幾何信息都重新計算,這樣就占用大量的系統資源。如果裝配體劃分為多個子裝配體,整體操作時,就不計算子裝配體內的配合和幾何信息,使計算量大大減少,提高系統性。

(2)查找指定配合困難:如果同層零件過多,配合數量會更多,這樣就很難在其中找到指定配合。一旦配合出現錯誤,分析和更改就十分困難。按模塊劃分子裝配體,錯誤就被限制在子裝配體內,分析查找錯誤就會更容易。

(3)查找零件困難:如果裝配體內零件過多,那么要查找指定零件就變得十分困難。把零件劃分到不同子裝配體,按樹型結構查找就方便得多。

所以設計裝配體時,按照功能模塊劃分子裝配體,這樣整體結構就更加清晰,更改和排查錯誤更方便,同時也縮短插入和重建模型的時間,挺高系統性能。

5.使用大裝配體選項

SolidWorks對于大裝配體設計作了大量的優化。通過使用選項中的“大裝配體選項”就可以優化軟件的系統設置,提高大裝配體的性能。當大型裝配體模式打開時,以下選項在其各自系統選項頁或工具欄中不可使用(變為灰色),并且如表2所述自動設定。當大型裝配體模式關閉時,選項返回到其先前設定。

表2大裝配狀態下的系統選項設置

三、結束語

通過升級計算機硬件可以直接提高系統的性能,通過合理使用裝配體技術可以在一定條件下獲得最佳的系統性能,綜合使用以上方法能以最小的代價提高設計的效率。