Siemens NX Drafting · PMI · MBD 完整指南
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 Standard | ISO、ANSI、JIS、DIN、GB、ESKD |
| Template | 含公司標題欄·Logo 的自訂範本 |
| Scale | 1:1、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:
- Revision Block:標題欄旁的 Revision 表(ECO 編號·日期·製圖者)。
- Revision Clouds:以雲形強調變更區域。
- 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
- 完成 3D 模型。
- 以 PMI 將所有尺寸·公差·註記直接配置於 3D。
- 依用途建立多個 Model View(檢查用、組裝用、加工用)。
- 透過 Teamcenter 或 JT 傳遞至下游系統(無工程圖)。
- CMM 讀取 PMI 自動產生檢測程式。
- 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:
- Phase 1:2D 工程圖為主導,PMI 僅作為參考資訊追加
- Phase 2:PMI 為 Single Source of Truth,2D 以 PMI Inherit 自動生成
- 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
.nxdPreferences 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。