適讀人群 ：本教材是面向機械設計制造及其自動化專業的本科生而編寫，也可供具有一定三維設計基礎的工程師參考，可供MBD技術、三維標準應用等研究人員參考。
本書為教育部立項的“教育部—西門子”教育合作計劃項目教材。（1）創新性的以三維標注的標準和方法作為研究對像，革新了傳統工程圖教學中二維工程圖標注方法；（2）以西門子工業軟件NX作為平臺，全面介紹PMI（產品和制造信息）模塊的功能和應用；（3）按照企業應用流程設計教學內容，完整齊全，規範性強。

教材以西門子三維設計軟件NX中PMI功能模塊作為應用平臺，全面介紹三維標注的概念和優勢，詳細說明三維標注標準的現狀和內容，重點講解PMI功能和使用方法，按照主模型的概念，利用PMI將產品部件的設計信息表達在三維模型上，選用典型特征和典型案例說明具體流程和方法，然後提供產品全生命周期的解決方案，最後利用企業案例說明應用現狀和發展前景。全書內容設計符合知曉規範-動手實踐-付諸應用的認知過程，使學生全面掌握以主模型為基礎的全三維信息表達方法，初步具備使用PMI技術對零部件進行三維標注的能力。

李春燕，2006年4月至2007年1月在東風悅達起亞汽車有限公司工作，任發動機工程師；2007年2月至今在鹽城工學院工作，講師。

第1章 概述 1
1．1 三維標注技術的研究現狀 1
1．1．1 標注技術的發展歷程 1
1．1．2 基於模型數字化定義技術 2
1．1．3 企業實施數字化定義的實踐與挑戰 3
1．1．4 數字化定義技術對產品研發模式的影響 5
1．1．5 實現數字化定義技術的挑戰與對策 6
1．2 全三維表達模式的歷史必然性 8
1．3 全三維標注與PMI技術 9
課後習題 12
第2章 三維標注的國際、國家標準 13
2．1 三維標注標準的制定和發布 13
2．1．1 三維標注標準體繫的創建 13
2．1．2 已頒布的三維標注標準 15
2．2 數字化產品定義數據通則標準 18
2．2．1 術語和定義 18
2．2．2 數據集識別與控制 20
2．2．3 數據集要求 21
2．2．4 設計模型要求 24
2．2．5 產品定義數據通用要求 24
2．2．6 幾何建模特征規範 28
2．2．7 注釋要求 37
2．2．8 模型數值與尺寸要求 37
2．2．9 基準的應用 42
2．2．10 幾何公差的應用 44
2．2．11 模型幾何細節層次 53
課後習題 55
第3章 PMI基本信息標注方法 56
3．1 PMI概述 56
3．1．1 PMI工具條 56
3．1．2 PMI的顯示 59
3．2 創建並放置PMI 59
3．2．1 在模型視圖管理PMI 59
3．2．2 PMI首選項 60
3．2．3 公差標準 62
3．2．4 調整PMI 63
3．2．5 PMI注釋平面 63
3．2．6 PMI關聯對像 64
3．2．7 層疊PMI 64
3．2．8 創建各類注釋對話框中公共選項 66
3．2．9 樣例3-1：創建PMI視圖並添加實例 69
3．2．10 樣例3-2：模型視圖中PMI可見性 70
3．2．11 樣例3-3：編輯PMI首選項 72
3．2．12 樣例3-4：創建層疊的PMI 73
3．3 三維尺寸標注 75
3．3．1 快速創建PMI尺寸 75
3．3．2 線性尺寸 78
3．3．3 徑向尺寸 81
3．3．4 角度尺寸 84
3．3．5 倒斜角尺寸 88
3．3．6 厚度尺寸 90
3．3．7 弧長尺寸 91
3．3．8 坐標尺寸 91
3．3．9 樣例3-5：在用戶定義的注釋平面上創建PMI 95
3．3．10 樣例3-6：創建3D水平尺寸 98
3．4 各類注釋信息標注 99
3．4．1 注釋 99
3．4．2 特征控制框 104
3．4．3 基準特征符號 107
3．4．4 基準目標 108
3．4．5 表面粗糙度 109
3．4．6 焊接符號 112
3．4．7 符號注釋 116
3．4．8 樣例3-7：在部件中添加PMI注釋 117
3．4．9 樣例3-8：創建並編輯表面粗糙度 120
3．4．10 樣例3-9：創建焊接符號 122
課後習題 123
第4章 PMI專業信息的標注方法 127
4．1 PMI自定義符號 127
4．1．1 定制符號 127
4．1．2 定義定制符號 130
4．1．3 打散定制符號 133
4．1．4 替換定制符號 134
4．2 補充幾何體 135
4．2．1 PMI區域 135
4．2．2 PMI中心標記 139
4．2．3 PMI中心線 141
4．2．4 樣例4-1：創建並編輯圓形 PMI 區域 142
4．2．5 樣例4-2：創建PMI
中心線和中心標記 144
4．3 專用PMI 146
4．3．1 坐標注釋 147
4．3．2 一般信息的注釋 149
4．3．3 特定信息 151
4．3．4 定位器指示符 153
4．3．5 用戶定義的PMI 154
4．3．6 文本注釋 154
4．3．7 樣例4-3：創建並編輯一般注釋 155
4．3．8 樣例4-4：創建不同類型的PMI注釋 157
4．4 安全標記 159
4．4．1 三類安全標記 159
4．4．2 樣例4-5：使用PMI安全標記 162
4．5 剖面視圖 164
4．5．1 輕量級剖視圖 164
4．5．2 剖視圖 168
4．5．3 樣例4-6：創建一個平面類型的輕量級剖視圖 170
4．5．4 樣例4-7：創建方塊類型的PMI 輕量級剖視圖 171
4．6 搜索和報告 173
4．6．1 PMI報告 173
4．6．2 查找與幾何體關聯的PMI 174
4．6．3 PMI搜索 176
4．6．4 樣例4-8：獲取PMI報告 178
4．6．5 樣例4-9：查找與幾何體關聯的 PMI 178
4．6．6 樣例4-10：搜索PMI 180
4．7 PMI編輯 182
4．7．1 編輯注釋 182
4．7．2 編輯設置 182
4．8 檢查PMI形位公差有效性 183
4．8．1 檢查方法 183
4．8．2 樣例4-11：檢查PMI形位公差語義與句法有效性 184
4．9 PMI裝配過濾器 185
4．10 PMI數據重用 187
4．10．1 繼承PMI 187
4．10．2 PMI雙向編輯 188
4．10．3 PMI和JT文件 189
4．10．4 WAVE PMI鏈接器 189
4．10．5 樣例4-12：繼承PMI數據 189
4．10．6 樣例4-13：PMI雙向編輯 191
4．10．7 樣例4-14：將PMI從一個部件WAVE鏈接到另一個部件 192
課後習題 194
第5章 PMI應用的一般要求 197
5．1 通用要求 198
5．2 NX三維標注環境設置和視圖要求 199
5．2．1 NX三維標注環境的設置 199
5．2．2 視圖要求 200
5．3 尺寸標注要求 202
5．3．1 一般步驟 202
5．3．2 基本要求 204
5．4 各類符號標注 209
5．4．1 基準的應用 209
5．4．2 幾何公差應用 210
5．4．3 表面粗糙度 211
5．4．4 焊接 213
5．5 其他信息的標注 214
5．5．1 注釋 214
5．5．2 技術要求 215
5．5．3 PMI區域 216
5．5．4 參數表 217
課後習題 217
第6章 典型零件的三維標注 219
6．1 基本特征的三維標注 219
6．1．1 45度倒角的標注 219
6．1．2 非45度倒角的標注 220
6．1．3 對稱結構的標注 221
6．1．4 弧長的標注 224
6．1．5 半剖視圖的標注 224
6．1．6 斜孔的標注 226
6．2 盤類零件的三維標注 227
6．2．1 陣列圓的標注 227
6．2．2 創建剖視圖 230
6．2．3 直徑尺寸的標注 230
6．2．4 創建注釋方式的倒角標注 231
6．2．5 基準符號的標注 232
6．2．6 形位公差的標注 232
6．3 軸類零件的三維標注 233
6．3．1 長度尺寸的標注 233
6．3．2 圓柱的標注 235
6．3．3 軸端孔的標注 236
6．3．4 軸上平面尺寸的標注 238
6．3．5 基準及形位公差的標注 238
6．3．6 粗糙度的標注 241
6．3．7 與表達式關聯的倒角注釋標注 241
6．4 典型零件的三維標注 242
6．4．1 典型零件介紹 242
6．4．2 二維工程圖分析 242
6．4．3 三維標注的實現 243
課後習題 248
第7章 產品裝配的三維標注 251
7．1 減速器裝配信息的三維標注 251
7．1．1 首選項的設置 251
7．1．2 件名的創建 252
7．1．3 明細欄的創建 253
7．1．4 技術要求的創建 254
7．1．5 最大外形尺寸的標注 255
7．2 球心閥裝配信息的三維標注 256
7．2．1 創建爆炸視圖 257
7．2．2 明細欄的創建 258
7．2．3 創建件號 259
7．2．4 創建主視圖標注主要尺寸 261
7．2．5 補充信息的標注 264
7．2．6 技術要求的創建 264
7．2．7 全息模型的表達 265
課後習題 266
第8章 基於模型的定義在產品全生命周期的應用 267
8．1 基於模型的企業（MBE）解決方案 267
8．1．1 基於模型的企業（MBE）的組成 268
8．1．2 基於模型的企業（MBE）的能力矩陣 271
8．2 西門子MBE解決之道 275
8．2．1 基於模型的繫統工程解決方案 277
8．2．2 基於模型的三維產品設計解決方案 277
8．2．3 基於模型的設計分析應用解決方案 278
8．2．4 基於模型的全生命周期質量管理解決方案 279
8．2．5 基於模型的工裝設計解決方案 279
8．2．6 基於模型的零件工藝解決方案 280
8．2．7 基於模型的裝配工藝解決方案 280
8．2．8 基於模型的質量檢測解決方案 281
8．2．9 基於模型的作業指導書解決方案 282
8．2．10 基於模型的制造執行管理 282
8．3 基於西門子軟件的MBD應用繫統 283
8．4 西門子MBE解決方案的價值定位 289
課後習題 289
參考文獻 290

前 言
此教材是教育部—西門子2013年產學合作專業綜合改革項目繫列教材之一（教高司函[2013]101號）。
隨著三維CAD技術的發展，產品制造信息在三維模型與二維圖紙之間的衝突越發激烈，影響著產品制造信息的正確、快速傳遞，產品制造信息在三維模型和二維圖紙的反復傳遞過程中增加了許多重復工作量。因此，以標注了產品制造信息的三維模型作為生產制造唯一依據，基於三維模型的產品定義技術應運而生。2003年，美國國家標準“ASME Y14.41-2003 Digital Product Definition Data Practices”的頒布，標志著三維標注及其標準化技術進入了實用化階段。2006年，ISO組織頒布了“ISO 16792-2006 Technical Product Documentation-Digital Product Definition Data Practices”。2009年，我國全國技術產品文件標準化技術委員會頒布了GB/T 24734.1～24734.11-2009《技術產品文件數字化產品定義數據通則》，標志著我國基於三維模型的產品定義技術應用與國際接軌。
隨著現代數字化制造和數字化工廠理念的日趨成熟，很多企業已在制造車間實現了信息聯網，部署了數字顯示終端，使得3D數據能夠直接傳輸到生產現場，傳統的紙質圖紙及工藝文件將被逐步取代。產品制造信息基於模型的三維標注替代傳統基於工程圖的二維標注，已成為設計制造技術的發展趨勢。
Siemens公司開發的NX PMI（產品制造信息）功能模塊提供了完整的三維標注技術，同時提供了基於模型的產品全生命周期一體化解決方案，並已在全球著名的制造業企業——波音航天航空公司得到驗證。在中國，中航工業瀋陽發動機設計研究所、西安航空發動機（集團）公司等率先將PMI技術應用於產品的設計生產之中。
順應產品設計制造技術發展的趨勢，在Siemens公司資深專家的參與下，以GB/T 24734.1～24734.11-2009《技術產品文件數字化產品定義數據通則》等繫列標準為依據，以Siemens公司NX PMI為技術工具，編寫了兩者有機融合的本書。以期為工業界培養急需的掌握國家相關標準，能夠運用三維標注技術解決產品設計制造實際問題的技術人纔。
本書共8章。第1章介紹三維標注和PMI技術的發展和研究現狀；第2章詳細介紹三維標注有關的國家標準；第3、4章具體介紹NX PMI工具實現各類信息標注的方法，包括尺寸、注釋、輕量化剖視圖等；第5章介紹企業實施三維標注時應制定的一般要求；第6、7章以典型工程案例為對像，介紹三維標注的實際應用，包括典型零件和裝配結構等；第8章介紹企業應用的解決方案。
參加本教材編寫工作的有機械科學研究總院生產力促進中心標準化研究所潘康華（第1章）、楊東拜（第2章），鹽城工學院李春燕（第3、6章）、耿其東（第4、7、8章），中國南方航空工業（集團）有限公司的王靜宜（第5章）。
在教材編寫過程中，得到了鹽城工學院副校長劉德仿先生、優集學院副院長陳青女士，Siemens PLM Software公司高級顧問方正先生、資深專家孟軍良先生和趙輝女士，南京易之恆軟件技術有限公司總經理周益民先生等的大力支持和指導。鹽城工學院的王俊、楊樂等同學承擔了教材文本處理、模型創建等方面的部分工作。本書在編寫過程中參考了國內同行編寫的很多同類優秀教材和研究成果，在此一並致以衷心的感謝。
限於編者學識水平，書中的不妥甚至錯誤之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

Preface
Siemens PLM Software has partnered with the Education Management Information Center of the People’s Republic of China Ministry of Education (MOE) to support education in engineering technology and help provide the global manufacturing industry with a highly trained and heavily recruited workforce.
This textbook cultivates innovative engineering technology talent and enhances career competitive advantages for china’s university students. It supports the use of leading edge technology to give students a solid platform to become the excellent engineer in the 21st century and the pioneer the development of digital and intelligent manufacturing throughout the country.
This book combines theory and practice through explanation and examples to enhance the reader’s basic knowledge and skills product lifecycle management (PLM).
The curriculum integrates attributes and processes from Siemens PLM software which is used by leading manufacturing companies around the globe to develop some of the world’s most sophisticated products. This includes NX? software for integrated computer-aided design manufacturing and engineering simulation (CAD/CAM/CAE) Teamcenter? software for digital lifecycle management software and Tecnomatix? software for digital manufacturing.
Strong instruction by top Chinese universities accelerates the development of certified industrial IT talent and boosts the application of computer-aided and digital technologies in the field of engineering.
We are impressed with the innovative engineering design projects developed by students leveraging this textbook with top notch classroom instruction.
Leo Liang
CEO and Managing Director
Greater China
Siemens PLM Software
Dora Smith
Global Director
Academic Partner Program
Siemens PLM Software