Siemens NX Drafting · PMI · MBD 完整指南

NX · Drafting & PMI

概述

Siemens NX 的文件化流程以 2D Drafting 與 3D PMI(Product Manufacturing Information)兩軸設計。

Drafting 依 ISO·ANSI·JIS·DIN·GB·ESKD 標準製作傳統工程圖,PMI 則以 ASME Y14.41 為基礎實現 Model-Based Definition(MBD)。

本頁涵蓋 Base/Projected/Section/Detail 視圖建立與尺寸·GD&T 作業,以及將 PMI 配置於 Model View 並於下游工程(CMM·CAM)中自動消費的 MBD 工作流程。

Drafting 環境進入快捷鍵 Ctrl+Shift+D 及 App 切換請參考 01-shortcuts-ui.md。

Drafting 環境進入與圖紙設定

Drafting 應用程式以 Application → Drafting 或 Ctrl+Shift+D 開啟。

NX 的工程圖並非獨立的 .drw 檔案,而是作為 Drawing Sheet 包含於同一 .prt 中,或以參照零件的專用 Drawing 零件({partname}_dwg.prt)分離。依組織標準選擇。

圖紙規格與 Drafting Standard

New Drawing Sheet 對話框中的選項如下。

項目值
紙張規格A0~A4、B、C、D、E、ANSI、ISO、JIS
Drafting StandardISO、ANSI、JIS、DIN、GB、ESKD
Template含公司標題欄·Logo 的自訂範本
Scale1:1、1:2、1:5 等基本比例

Drafting Standard 不同,箭頭形狀、預設公差、尺寸配置規則、單位表示方式皆會不同。

台灣·日本製造現場主要使用 JIS 或 ISO,美系 OEM 使用 ANSI,俄羅斯·獨立國協地區使用 ESKD。

> 提示: 公司標題欄不必每次重繪,於 UGII_DRAFTING_TEMPLATE_DIR 登錄之範本零件中預先嵌入,New Drawing 時即會自動套用。

Drawing View(視圖)體系

Base View 與 Projected View

  • Base View:工程圖中最先配置的基準視圖。選擇 Model View(Front、Top、Right、Iso 等)。
  • Projected View:自 Base View 拖曳產生正交投影。可自由取得左右上下 4 方向與 Iso 視圖。

Section View 與 Detail View

剖面圖·局部放大圖是現場最常用的輔助視圖。

視圖類型說明
Simple Section直線剖面
Stepped Section多次轉折之階梯型剖面
Revolved Section旋轉型剖面(圓形零件)
Aligned Section將不同角度之剖面展開至同一平面
Half Section僅切半
Broken-out Section僅局部剖開
Detail View以圓形·矩形·Custom 邊界局部放大
Broken View長件中段省略表示
Auxiliary View斜面法線方向視圖
Overlay View疊合比較兩狀態(組裝前/後、展開/摺疊)

自 NX 11 起可將 Section Line 本身以 Sketch 定義,因此不規則剖面僅修改 Sketch 即可更新。

> 注意: 切勿忘記將 Detail View 的 Scale 設定為與上層視圖不同。NX 雖會自動推論,但為避免尺寸標註錯誤,應於 Detail View Preferences 中明確指定 Scale。

Dimension(工程圖尺寸)

  • Rapid Dimension:點擊物件會自動判別類型(線性/角度/半徑)。
  • 支援 Linear、Angular、Radial、Diameter、Ordinate(以原點為基準)、Chain、Baseline 等所有傳統類型。
  • Auto Dimension:將視圖中所含 Sketch 尺寸自動取得並配置。適用於半自動尺寸作業。
  • Dimension Style:管理箭頭形狀、輔助線間隙、文字位置等細部格式。

GD&T / Feature Control Frame

GD&T 同時支援 ASME Y14.5(美國)與 ISO 1101(國際)兩套體系。

Feature Control Frame(FCF) 內可用之公差類型如下。

範疇項目
形狀公差Flatness、Straightness、Circularity、Cylindricity
姿勢公差Perpendicularity、Parallelism、Angularity
位置公差Position、Concentricity、Symmetry
輪廓公差Profile of Line、Profile of Surface
偏轉公差Circular Runout、Total Runout

Modifier 支援 MMC(Ⓜ)、LMC(Ⓛ)、RFS、Free State(Ⓕ)、Projected(Ⓟ)、Tangent Plane(Ⓣ) 等,並可一併撰寫 Datum Feature Symbol 與 Datum Target。

Symbols & Notes

  • Surface Finish:ISO 1302 / ASME Y14.36 符號
  • Weld Symbol:ISO 2553 / AWS A2.4
  • Note / Label / Balloon:自由註記與 Balloon
  • Parts List(BOM Table):組裝工程圖專用。會自動彙總元件 Item ID·數量·材質,視圖的 Balloon 以相同編號連結。
  • Hole Callout:自特徵讀取孔參數,自動產生如 ⌀6.5 THRU, ⌴⌀11 ▽5.5 般的標準文字。

Flat Pattern Drawing

鈑金零件可由 Insert → View → Flat Pattern View 自動生成展開視圖。

Bend Line 與 Bend Note(UP/DOWN、R、角度)會自動標註於工程圖,亦可另外插入 Bend Table,於實務中是確認下料尺寸·雷射加工輸入用之必備。

> 提示: 若 Flat Pattern 未更新,手動執行 View → Update Views。改變折彎半徑後下料尺寸卻未變時,十之八九是視圖更新遲滯。

工程圖自動化與範本

  • Drawing Template(.prt):預先包含標題欄、標準視圖配置、公司 Logo 之範本。New Drawing 時以此範本出發。
  • Part Family Drawings:僅對 Part Family 建立單一工程圖,即可依尺寸自動重新產生相同工程圖。
  • Drafting Preferences / Object Preferences:以 .nxd 檔管理組織標準後布署。
  • Retained Annotations:刪除視圖後重新建立時,前次尺寸會自動重新連結至新視圖。

工程圖實務技巧

  • Layer 分離:將尺寸·註記·中心線·剖面線分別放置於獨立圖層,評審時透過圖層切換簡化呈現資訊。
  • 複雜剖面以 Sketch 定義 Section Line,便於日後修改。
  • 若有 3D PMI,可用 Inherit PMI 選項自動繼承至工程圖視圖,使 MBD→2D 轉換平順。
  • Teamcenter 環境中,編輯工程圖前務必 Check Out。此為防止版本紊亂的基本紀律。
  • 零件編號·標題欄以 Expression 填入,與 Part Family 同步。

Drawing View 屬性與表現控制

每個 Drawing View 具有獨立屬性。右鍵 → Settings 調整下列項目。

項目內容
Scale視圖比例(與上層視圖獨立)
Reference Set以哪個 Reference Set 顯示
Hidden Lines隱藏線顯示與否·線型
Smooth Edges切線邊顯示與否
Threads螺紋表示方式(Simplified/Symbolic/Detailed)
Centerlines自動中心線生成
Section Line Appearance剖面線粗細·箭頭大小

現場最常忽略的是 Thread 表示方式。若未於範本中預設公司標準為 Simplified 或 Symbolic,各視圖表示會不一致。

View Dependent Edit

想僅於特定視圖隱藏或高亮邊時使用。不動模型,僅於視圖層級套用編輯,故不影響其他視圖。

於組裝圖中想視覺上隱藏後方零件邊時相當實用。

Drawing Revision Control

管理工程圖 Revision 的三軸:

  1. Revision Block:標題欄旁的 Revision 表(ECO 編號·日期·製圖者)。
  2. Revision Clouds:以雲形強調變更區域。
  3. Balloons / Delta Symbols:以 Δ1、Δ2 符號標示變更位置。

Teamcenter 環境中,Item Revision 上升時工程圖 Revision 亦自動遞增,並可於 Structure Manager 追蹤哪個 Revision 綁定於哪個組件。

PMI 概要

PMI(Product Manufacturing Information) 是將製造·檢查·組裝所需之尺寸·公差·註記資訊,直接內嵌於 3D 模型的功能。

終極目標為不使用 2D 工程圖,僅以 3D 完結產品定義之 MBD(Model-Based Definition),其標準為 ASME Y14.41 / ISO 16792。

PMI 構成要素

  • 尺寸(Dimension):Linear、Angular、Radial、Diameter
  • Feature Control Frame(幾何公差)
  • Datum Feature、Datum Target
  • Surface Finish
  • Weld Symbol
  • Note / Callout
  • Material Specification
  • Custom Symbol

Model View 與 PMI 配置

PMI 隨意放置會彼此重疊難以閱讀。NX 以 Model View 的概念將 PMI 群組化。

  • 以 Menu → View → Operation → New Model View 建立視圖
  • 指定視圖名稱、視角(Orientation)、Visible Object 集合
  • 每個視圖設定顯示的 PMI 集不同

汽車·航空現場常用的命名規則是以製程為基礎,如 MV-INSPECTION(檢查用)、MV-ASSY-TOP(組裝上層)、MV-MACHINING-OP10(依加工工序)等。

PMI 建立

於 Menu → Insert → Annotation → Dimension 將 Mode 設為 3D(PMI),標註尺寸後即儲存於對應 Model View。

Annotation Plane 是尺寸所在之平面,通常自動選擇 Model Plane,必要時手動指定。

Semantic PMI

超越單純視覺呈現,將 GD&T 的 Datum–Tolerance 關係以機器可讀(machine-readable)保存的 PMI 稱為 Semantic PMI。Semantic PMI 可於下游製程中自動消費。

  • 自動產生 CMM 檢測程式(Siemens Quality Planner、Mitutoyo MCOSMOS+ 等)
  • CAM 讀取公差資訊並調整加工策略·刀具選擇
  • 於 3D XML、JT、STEP AP242 匯出時 PMI 一併傳送,實現供應鏈共享

> 提示: 若 PMI 僅以視覺性(graphic-only)作成,CMM 自動程式無法讀取。必須明示 Tolerance Type,並務必指定 Datum 參照,才能達到 Semantic 層級。

MBD 工作流程

  1. 完成 3D 模型。
  2. 以 PMI 將所有尺寸·公差·註記直接配置於 3D。
  3. 依用途建立多個 Model View(檢查用、組裝用、加工用)。
  4. 透過 Teamcenter 或 JT 傳遞至下游系統(無工程圖)。
  5. CMM 讀取 PMI 自動產生檢測程式。
  6. CAM 依 PMI 公差自動選擇加工策略。

MBD 的核心效益為 Single Source of Truth:無工程圖解讀錯誤,國際協作中因語言·標示差異之混淆降低,檢測與加工得以自動化。

航空 FAA/EASA 法規正式認可 ASME Y14.41 後,航空零件實質上已以 MBD 為標準。

PMI 實務技巧

  • 組織別 PMI 標準(ASME Y14.41 或 ISO 16792)遵循與否應文件化。
  • Model View 名稱以製程為基礎命名(MV-FINAL-INSPECTION、MV-ASSY-STEP1)。
  • PMI 色彩維持預設藍色,僅特殊公差以紅色標示,為現場慣例。
  • 單一視圖塞入過多 PMI 會使模型混雜。應依視圖過濾。
  • Display Instances:僅於 Pattern Feature 之一附加 PMI,其餘以「重複實例顯示」選項自動傳遞。
  • PMI 位置應如工程圖評審般慎重配置。於 3D 中可讀性高度依賴相機視角。

> 注意: PMI 雖會隨模型修改自動更新,但若 Face 被刪除導致參照中斷,會殘留為毀損狀態。應定期執行 Check for Broken PMI 工具程式點檢完整性。

PMI 與 Drafting 並行運用

許多組織無法一次完全捨棄 2D 工程圖。現實的轉型路徑:

  1. Phase 1:2D 工程圖為主導,PMI 僅作為參考資訊追加
  2. Phase 2:PMI 為 Single Source of Truth,2D 以 PMI Inherit 自動生成
  3. Phase 3:廢止 2D 工程圖,僅流通 MBD

於 Phase 2 運用 Drafting 的 Inherit PMI 選項,3D 上配置之 PMI 會於該視圖自動顯示。無需重複輸入尺寸為一大優點。

Drafting · PMI 共通技巧

  • 箭頭·文字大小從屬於 Drafting Standard,若欲以公司標準覆寫,以 .nxd Preferences 檔管理。
  • 組裝工程圖的 Parts List 精細設定 Include/Exclude 過濾。一般採標準零件(螺栓)群組彙總,特殊零件個別條列方式區分。
  • Title Block 的 Item ID·Revision·Date 欄位應以 Attribute 參照連結,免除手動輸入。
  • 檢圖色彩慣例:變更部位紅色、參考註記綠色、尺寸藍色為代表性慣例。

現場轉型案例

國內完成車 OEM 中部分業者,動力系統部門已達 Phase 3(廢止 2D),車身/底盤部門仍停留於 Phase 2。

對供應商以 JT + PMI 套件為基本傳遞方式,必要時附上 PDF 工程圖作為輔助,此模式正逐漸擴散。

航空領域於 FAA/EASA 認可 MBD 後,Phase 3 轉型速度最快。Boeing 787、Airbus A350 之後,以 PMI 為中心的資料包已於供應鏈實質上標準化。

實務檢查清單

  • 確認 Drafting Standard 設為團隊標準(ISO/JIS/ANSI 等)
  • 驗證標題欄的 Expression 與 Item ID·Revision 連動並自動更新
  • 以 Sketch 基礎作成 Section Line,確保可修改性
  • 若 Detail View Scale 與上層視圖不同則明確指定
  • GD&T 以 Datum Feature Symbol → Datum Reference → FCF 順序一致配置
  • 確認 Parts List 的 Balloon 編號與 BOM 表格編號一致
  • Flat Pattern View 於設計變更後執行 View Update 確認下料尺寸
  • PMI Model View 名稱以製程為基礎標準化
  • 驗證 Semantic PMI 作成,可供 CMM·CAM 自動消費
  • JT/STEP AP242 匯出時 PMI 正常傳遞,進行樣本測試

PDF / 2D DWG Export

即便 MBD 再怎麼推進,與外部供應鏈往來的階段仍需 2D PDF·DWG。NX 提供下列匯出路徑。

  • PDF:File → Export → PDF。依圖紙生成,亦可匯出內嵌 U3D 之 3D PDF將模型本身輸出
  • DWG/DXF:將 Drafting 視圖轉為 AutoCAD 相容圖層。依 Drawing Standard 對應線型·尺寸標記
  • 3D PDF with PMI:保留 PMI 的 3D PDF,外部檢視器無須 CAD 即可旋轉·確認 PMI

> 提示: 傳遞給供應商之 PDF 應轉換為 Adobe 標準字型(Helvetica、Times),以避免其他 PC 上版面變形。若原樣嵌入 NX 內部字型,檔案大小會不必要地膨脹。

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