Siemens NX 組件·WAVE·Routing 完整指南

NX · Assembly & WAVE

概述

Siemens NX 組件環境的核心在於不複製檔案、僅以參照串連的 Master Model 結構。

本頁以實務工程師角度集中整理 Assembly Constraint、Assembly Navigator、Arrangement、Flexible Component 等組立工作流程,以及 Top-Down 設計的中樞 WAVE Geometry Linker,和用於配管·線束設計的 Routing Mechanical/Electrical。

零件建模基礎請參考 02-modeling-synchronous.md,快捷鍵·Navigator 使用方式請參考 01-shortcuts-ui.md。

Assembly 基本結構

NX 組件(.prt)僅以參照(reference)下層元件零件檔案,不將複本包含於檔案內部。

此結構稱為 Master Model Concept,意謂同一零件於多個組件·工程圖·CAM 檔案中以單一原件共用。原件修改時,所有參照該原件的上層文件皆會同步。

術語	意義
Top Assembly / Displayed Part	目前畫面顯示的最上層組件
Work Part	設為編輯對象的零件(實際追加特徵之處)
Component Part	載入組件內部的下層零件實例
Sub-assembly	位於中間層級的組件(他組件之構成要素)

> 提示: Displayed Part 與 Work Part 可不同。於顯示最上層狀態下,將下層元件指定為 Work Part 並就地建模(In-Context Modeling)是 NX 的強項。

新增元件

進入路徑為 Menu → Assemblies → Components → Add Component(預設快捷鍵 Ctrl+Alt+A)。主要選項如下。

Positioning:Absolute Origin(於原點自動放置)/ By Constraint(立即設定拘束)/ Move(滑鼠拖曳)/ Select Origin(指定目標點)
Count:一次布置多份相同元件
Layer:指定放入哪個圖層(依組織標準,建議 Layer 1~10 範圍)
Reference Set:選擇 MODEL / Entire Part / Empty 等載入層級

Assembly Constraint

自 NX 7.5 起舊式 Mating Conditions 被 Assembly Constraints 取代,多數現場採用下表拘束。

Constraint	用途
Touch/Align	平面接觸(touch)或軸·邊對齊(align)
Concentric	兩個圓形邊的同心一致
Distance	於面·軸間給予數值距離
Fix	完全固定於空間位置
Parallel / Perpendicular	平行 / 垂直
Center	以 1-to-1、1-to-2、2-to-2 形式對齊中心
Angle	兩向量間的角度
Fit	自動將相同半徑之圓柱同心對齊
Bond	將多個元件綁為一體,一同移動

> 提示: 圓柱端的單一 Concentric 常可同時解決軸對齊 + 同心 + 斷面接觸。比起多次施加 Touch/Align 更快,且過拘束風險較低。

Constraint Navigator

NX 8 以後增設僅集中顯示拘束的 Constraint Navigator(CN) 面板,便於 Suppress(暫時解除)、Convert to(拘束類型轉換)、狀態圖示(Fully / Under / Over / Conflicting)之確認。

欲暫時解除拘束以確認機構運作時,Suppress 個別 Constraint 較容易後續還原。

Assembly Navigator 運用

左側面板的 Assembly Navigator(AN) 一覽顯示整個組件樹。

核取方塊切換 Load / Unload
元件右鍵 → Replace Component:以其他零件取代(檔名不同亦可)
Make Unique:將共用同一 .prt 的實例分離為獨立零件
彩色圖示:區分完全載入、部分載入、Unload、Error 狀態

> 注意: 透過 Replace Component 更換零件後,若既有 Constraint 找不到新零件的邊·面,Constraint Navigator 會顯示警告。務必開啟 CN,清除錯誤後再儲存。

Pattern Component

重複布置使用 Menu → Assemblies → Component → Pattern Component。

Linear Array / Circular Array:線性·圓形陣列
Reference Pattern:依既有特徵陣列自動複製元件

若螺栓孔是以 Hole Pattern Feature 製作,則對螺栓元件套用 Reference Pattern,於孔位變更時螺栓亦會自動跟隨。於數量超過 100 個的扣件上效果特別顯著。

Flexible Component

可讓同一個元件檔於各組件具有不同位置·拘束的功能。代表例為彈簧·軟管·波紋管。

當一邊組件須以自由長度、另一邊組件須以壓縮長度呈現時,透過 Assembly Navigator → 元件右鍵 → Make Flexible 設定。

> 提示: 濫用 Flexible Component 會使「正常狀態」為何變得混亂。應僅限於彈簧·軟管·線束等物理會變形的零件。

Arrangement(位置組態)

讓單一組件能儲存多個位置情境的功能。可將門開與關、致動器收縮與伸長兩種狀態保存於同一 .prt 中,於工程圖中依需要選用。

Menu → Assemblies → Arrangements → Edit Arrangements
各 Arrangement 分別儲存拘束值·位置·Explode 狀態
於工程圖建立視圖時指定特定 Arrangement 參照

Explode View

組裝圖·使用說明書用的分解圖由 Menu → Assemblies → Exploded Views → New Explosion 建立。

Auto Explode 由演算法自動計算距離,Manual Explode 則為個別元件拖曳。

啟用 Explosion Path 後會沿組裝順序自動繪製路徑線,可作為製造手冊的視覺資料。

Component Group

於大型組件中將相關零件群組,一次 Show/Hide、Load/Unload 的功能。例如於車輛模型預先建立 「前懸吊」、「動力系統」、「內裝」 等群組,設計評審時僅輕量載入需要的系統即可。

建立路徑:Assemblies → Component Groups → New。

Interpart Copy 與 WAVE Geometry Linker

何謂 WAVE

WAVE 為 What-if Alternative Value Engineering 的縮寫,是 NX 標榜的由上而下設計方法論之引擎。

於組件脈絡中,將零件 A 的幾何連結複製(linked copy)至零件 B,原件變更時複本自動更新。與單純 Interpart Copy 不同之處在於會保持關聯性(associativity)。

WAVE Geometry Linker 使用方式

進入:Menu → Insert → Associative Copy → WAVE Geometry Linker 或 Assemblies 頁籤 → Interpart Links → WAVE Geometry Linker。

可複製的物件類型:

Point、Line、Curve、Sketch
Face、Body、Mirror Body、Region of Face
Datum(Plane/Axis/CSYS)

主要選項:

選項	行為
Associative	原件變更時自動更新(預設勾選)
Fix at Current Timestamp	凍結複製時點的形狀,之後原件變更亦不反應
Hide Original	從畫面隱藏原物件
Inherit Display Properties	從原件繼承色彩·圖層
Make Position Independent	即便父元件移動,子形狀仍保持原位置

> 注意: 勾選 Associative 雖然便利,但大型組件中累積數千條 WAVE 連結時 Update 可能耗時數分鐘。設計已定案的區段應以 Fix at Current Timestamp 凍結以確保效能。

Top-Down 設計工作流程

僅定義主要面·軸·點的 Master(Skeleton) 零件。
將 Master 放置於新組件中。
以 New Component 於組件內部建立空零件。
將新元件切換為 Work Part。
以 WAVE Geometry Linker 取得 Master 的面·軸·Sketch。
以取得的參考幾何為基準詳細建模該元件。
修改 Master 時所有下層元件自動更新。

Relations Browser

Menu → Tools → Relations Browser 是以圖形視覺化 Interpart 連結關係的工具。

若零件 A 參照零件 B,而零件 B 反向參照零件 A,便會形成循環參照(Circular Reference),導致無法 Update。

於 Relations Browser 中可偵測此類循環,雙擊節點即可跳轉至問題零件。

Product Interface(PI)

Product Interface 是於 Master 零件正式公開宣告「僅此物件可供外部參照」的契約。

僅 PI 中登錄的物件子零件才能透過 WAVE 複製,即使 Master 內部實作改變,只要 PI 對象物件維持,子零件即無需更新。其角色與物件導向程式設計的 public 介面相同。

WAVE 最佳實務

WAVE 連結僅於 Top-Down 中建立。若對已完成的零件間以 bottom-up 連結,會發生 cross-linking,加劇載入爆量·循環參照風險。
WAVE 來源集中於 Skeleton/Master 零件,一般設計零件盡可能僅擔任消費者(consumer)角色。
明確化團隊命名規則與 Item ID 體系。WAVE 樹變複雜時,相似名稱容易糾纏。
Clone 作業時務必執行 General WAVE Relinker(Menu → Assemblies → WAVE → General WAVE Relinker)。若未執行,複製後之零件會繼續參照原 .prt,非預期的修改會傳播至原件。
使用 WAVE PMI Linker(NX 2206+)後,PMI(尺寸·公差·註記)亦可於零件間連結,MBD 流程即告完備。

Interpart Expression

若 WAVE Geometry Linker 連結幾何,Interpart Expression 則是於零件間連結數值參數。

例如於 Master 零件設 L_Frame = 1500 之 Expression,下層護蓋零件即可如 L_Cover = "master_frame"::L_Frame - 20 參照。以零件名與 :: 符號指定路徑。

Menu → Tools → Expression → Interpart → Create/Delete Interpart Expression
參照方向明確為單向。若 A 參照 B 的 Expression,則 B 不應反向參照 A。
慣例以命名前綴 IP_ 標示「此為 Interpart 參照」。

> 提示: 大型專案中建議另建 「Control Part」,將所有主要尺寸彙整於此,各零件皆參照 Control Part 之值。如此僅開啟一份檔案即可統管整個專案的核心參數。

Routing Mechanical / Electrical

概要

Routing 是自動化配管·配線·風管等路徑基礎設計的模組。分為兩支。

Routing Mechanical:管路、管、風管、Conduit、結構材(Steelwork)
Routing Electrical:電線、線束、線纜、連接器、Cable Tray

Routing Mechanical 工作流程

Specification 設定 — 選擇 ANSI B16、DIN、JIS 等配管規格庫。
Stock 定義 — 指定管徑·材質·Schedule。
Path 建立 — Insert → Routing → Path。以點與既有邊為基準繪製中心線。
Qualify Part — 將一般 .prt 登錄為「路由零件」,賦予連接點資訊。
Place Part — 將 Tee、Elbow、Valve、Reducer、Flange 吸附至路徑交會點。
Stock 分配 — 將各段管路規格賦予路徑。
BOM / Cut List 產生 — 自動計算零件清單與切斷長度。

Routing Electrical 工作流程

Netlist 匯入 — 自 Capital Harness、Mentor Xpedition 等 ECAD 以 JSON/XML/CSV 匯入。
Connector 布置 — 將 Qualified Connector 放置於座標位置。
Auto-route / Manual route — 自動生成路徑,或以 Path Curve 直接繪製。
Bundle — 將多條電線綁為一束,自動計算束外徑。
Min Bend Radius Check — 對違反製造曲率極限的區段提出警告。
Harness Drawing — 以 Flattening Harness 產生 2D 線束工程圖。

Routing 實務技巧

配管堅守 Spec Driven 原則。若無 Spec 自由建模,BOM·cut list 全部會紊亂。
Path 為 1D 中心線,3D 管路為 Stock 包覆結構,因此修改時只需修 Path,管路整體即會跟隨。
電氣線束若運用 Flexible Cable 功能,長度會隨彎曲即時計算,可自然銜接至治具設計。
配管干涉檢查應定期執行 Analysis → Clearance → Clearance Analysis。

> 注意: Routing 模組需額外授權。若公司內可用席次有限,可將 Netlist 一致性驗證等前置作業於不需授權的 Excel/Capital 階段完成後再進入 NX。

Clearance Analysis 與 Interference Check

於大型組件中自動偵測元件間干涉與最小間隙的功能。Analysis → Assembly → Clearance → Clearance Analysis。

類型	內容
Hard Interference	兩個 Body 物理重疊(設計錯誤)
Soft Interference	未達設定之最小間隙
Touching Contact	接觸狀態(組立·焊接檢討用)

儲存 Clearance Set 後,設計變更後亦可以相同條件重新執行,實現回歸測試。

大型組件須以 Component Group 為單位分批執行,方可將執行時間壓至現實水準。

Deformable Component · Advanced Positioning

除彈簧·軟管外,當形狀須依組立條件變形時,使用 Deformable Part 功能。

於零件內部定義變形規則(基準點、自由度、變形法則),組件脈絡中即會依拘束條件自動變形。於皮帶·電線·柔性托架上特別實用。

Advanced Positioning 相較於一般拖曳移動,具精密布置功能。代表性地,Align Edge 可直接對齊兩邊以省略 Touch/Align 拘束,Pack/Unpack 則可將 Pattern Component 暫時視為一整塊處理。

Assembly Sequencing(組裝順序模擬)

Assembly Sequencing 是以動畫驗證組裝製程的功能。Menu → Tools → Sequence → Create Sequence。

Install/Remove Step:將零件進出順序以時間軸定義
Motion Envelope:自動計算組裝中零件所需之空間範圍 → 與周邊零件干涉驗證
Exploded Path:分解路徑視覺化
成果可匯出為 MP4·AVI,作為製造手冊·教育教材

已於汽車總裝線、航空器引擎組裝等組裝順序直接影響產品完成度之領域,確立為設計階段之驗證手段。

實務檢查清單

確認元件名與 Item ID 規則符合團隊標準
於 Constraint Navigator 檢查無 Under/Over/Conflicting 狀態殘留
將組件 Reference Set 統一為 MODEL(禁用 Entire Part)
於 Relations Browser 確認 WAVE 連結僅為 Master→Child 單向
檢視 Product Interface 中是否僅登錄對外公開物件
為 Arrangement 依功能命名,使意圖明確如「關/開」、「收縮/伸長」
Routing:確認 Spec 庫路徑設為團隊共用路徑(UGII_ROUTING_DIR)
Clone Assembly 後務必執行 General WAVE Relinker
大型組件評審前以 Open by Proximity 限制檢視範圍,縮短載入時間

Clone Assembly

專案 B 自專案 A 的類似組件衍生時使用的功能。以 File → Utilities → Clone Assembly 將整個組件以新命名規則複製後,下層零件·WAVE 連結·工程圖的路徑會自動重新連結。

Default Method:Clone、Reuse、Import、Export 等依零件分別指定
Naming Rule:追加 prefix/suffix、字元置換,Teamcenter 連動時自動產生新 Item ID
Replacement Assistant:批次手動重新連結已中斷的連結

> 注意: 禁止以 Windows Explorer 整個資料夾複製。若以 Clone Assembly 以外的方式複製,WAVE 連結將持續參照原件,非預期的修改會傳播至原件。