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機械設計歴20年以上のT.surfと言います。
今回は以下に関する記事です。
【機械設計の3DCAD】
3DCADの導入のための基礎知識
トップダウン設計/ボトムアップ設計
⇩本記事は以下の方にオススメです⇩
検討している企業
3DCADを導入したいけど・・
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
3DCADの導入を検討
している企業様向けに、
3DCADの基礎知識として
トップダウン設計と
ボトムアップ設計について
解説します。
本記事は以下の記事の補足解説記事です。
①結論
知っておくべき知識
3DCADを導入するにあたり、
しっておかなくてはいけない知識として
3DCADを使った設計手法があります。
3DCADで
設計するにあたり以下の設計手法があります。
- トップダウン設計
- ボトムアップ設計
まず、本項では概要のみを解説し、事項より詳細を
解説します。
しかし、結論として言いたいのは
トップダウン設計がやりやすいCADを択ぶべきだ
ということです。
トップダウン設計の概要
（詳細は後述）
装置全体の構想設計をしてから部品の形状や位置などの
詳細を詰めます。
大事なことを言いますが
通常は、この手法で設計をします。
なぜなら全体がわからないのに
- 部品の形状なんか設計できない
- 部品の位置も設定不可
だからです。
ボトムアップ設計の概要
（詳細は後述）
部品を設計してから、組立をして全体3Dを
作成します。
管理人はこのボトムアップ設計をやったことが
ありませんし、否定をします。
なぜなら、
全体がわからないのに、部品の設計しようが
ないからです。
ただし、すでになんらかの手法で
設計が決まっていて、たんに3D化するなどの
3DCADオペレートには向いています。
②3D設計手法詳細解説：トップダウン設計
概要
トップダウン設計とは
まず、全体の構想図を検討して
全体の構想図をもとに部品をモデリングします。
上記の性質から、
2Dによるレイアウトが必須です。
従って、
具体的な方法としては以下となります。
| 手順１ | 3D上の2D平面で装置全体の 2Dレイアウトを行う。 |
|---|---|
| 手順２ | 2Dレイアウトを元に3D化 通常2Dレイアウトの断面を、 そのまま押し出し／回転で3Dを作成 |
| 手順３ | 3Dで詳細設計を進めていく |
| 手順４ | 全体を見ながら3Dで各部品の 形状を詰める |
なぜ2Dレイアウトが
必要なのか？
装置全体のレイアウトを3Dなんかでやってられません。
なぜなら、まったくの0の状態で
- 一つ一つの部品の形状詳細
- 部品の3次元的な位置
上記を一遍に決められないからです。
なので あえて次元を1つ落とせば上記を
それぞれ別の面視を使い、
それぞれの検討できます。
―例えば―
- 平面図で上から見た部品の形状の配置
を検討
⇩ ⇩ - 側面図で上下方向の位置や側面図から
見た奥行の位置と形状を検討
しかも、3DCADの場合
上記の2D検討は3D上の2D平面で可能です。
これだけでも
通常の2DCADより優る点なのです。
しかも、この平面はどこにおいても可で
大概の3DCADでは平面の位置は変更可能です。
このように 初期の設計（レイアウト）段階において
- 一つ一つの部品の形状詳細
- 部品の3次元的な位置
上記が決まっていないからこそ
別々の面視で検討していきます。
そして重要なことを言いますが
2Dレイアウトの時点で、
- 装置全体に対する部品の絶対位置
- 部品の概要形状
上記が決定します。
2Dによってそのような構想設計の進捗具合によって
2Dレイアウトの要素を、そのまま使い
- 押し出し
- 回転
上記によって、ソリッドを作成していきます。
従って、拘束で形状を設定したり、
位置拘束で位置を設定など
必要ありません。
特性から考察できる
やりやすいCAD
設計の初期段階において、部品の位置が
明確に決まっているわけではありません。
検討段階においては、だいたいの位置から
設計が始まります。
なので位置拘束とか必要ありません。
むしろCADとしての自由度の高さが必要で
ノンヒストリー系のCADが
トップダウン設計が得意です。
③3D設計手法解説：ボトムアップ設計
概要
ボトムアップ設計とは、
まず部品を設計してから組立として
まとめます。
先述しましたが、管理人は
トップダウン設計しかしたことがありません。
なぜなら、全体の設計が決まっていないのに
どうやって部品を設計できるかが不明だし、
ボトムアップ設計自体を否定します。
設計できても時間が掛かります。
具体的な手順としては、以下となります。
| 手順１： | 装置の構想、レイアウトを 別の手段で行う |
| 手順２： | レイアウトに基づき部品を設計して 3Dを作成する。 |
| 手順３： | アセンブリファイルで 部品の3Dデーターを組み立てる |
特性から考察できる
やりやすいCAD
ボトムアップ設計の特性上
- 既存の2D図面の3D化
- 構想が決まってる部品の3D化
- 決定されたレイアウトに基づき部品配置
というような、CADでできる操作
いわゆる
CADオペレート的なもの
となるでしょう。
設計自体は他の2DCADで行うなどとなります。
CADオペレート的な操作である以上
ヒストリー系のCADとは相性が抜群です
④本記事で言いたいこと
つまり、3DCADを導入するにあたり、
トップダウン設計を想定すべきです。
いや、言い換えます。
トップダウン設計が、できるかできないか
ではなく、
トップダウン設計が、やりやすいかどうか
を基準で3DCADを選定すべきです。
なぜなら、最近のヒストリー系CADも
トップダウン設計を導入しはじめています。
なので、どんなCADメーカー
例えばヒストリーCADのメーカーに聞いても
メーカー
トップダウン設計？
できますよ。
と言うと思います。
しかし、ヒストリー系CADは
2D作図機能が特殊なので、やりづらいです。
トップダウン設計を断然やりやすいのは
ノンヒストリー系のCADです。
本記事は以上です。
最後までお読みいただきありがとうございます。