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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】
パラメトリック設計と、その根幹をなす
拘束系の2D機能
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
今回の記事では
ヒストリー系CADに
焦点を当て
パラメトリック設計
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
3DCADを導入しようとしている企業様に向けて
3DCADについての解説記事です。
3DCADには以下の種類があります。
- ヒストリー系CAD
- ノンヒストリー系CAD
今回の記事ではヒストリー系CADについて解説します。
ヒストリー系CADについて、解説するのは
難しいので順を追って解説します。
注意点として
ヒストリー系CADによるパラメトリック設計の仕組みの
解説を読んでいただくと一見 何やら凄い高性能で
次世代のCADのように見えます。
この記事の解説を読んで、
ヒストリー系CADのパラメトリック設計の見た目に
騙されないようにしてください。
本記事はあくまでパラメトリック設計を淡々と
解説するものです。
このパラメトリック設計を知って頂いた後
デメリットや使い勝手の悪さは以下の記事で解説します。
②ソリッドを作成するための2D
通常の3DCADにおいて、ソリッドを作成する際に、
3D上の2D平面に断面を作成して、それを押し出したり、
回転させたりして作成します。
そして、ヒストリー系CADにおける
ソリッドを作成するための3D上の2D平面を
スケッチと言います。
ヒストリー系CADにおけるスケッチの2D機能には
オフセットなどの通常の2DCADの機能がありません。
あくまで寸法拘束や幾何拘束で
形をつくります。
以下、ヒストリー系CADのスケッチ上の2D機能を
拘束系の2Dと呼びます。
例えば 以下のような断面を作成したいとします。
まず 3D上の平面にスケッチを開きます。
拘束系の2Dの場合、
オフセットなどがありませんので、まずは適当に書きます。
こんな感じでしょうか。
これを、垂直拘束や直交拘束などの幾何拘束をつけて
以下のように、ある程度形を整えます。
幾何拘束をつけると線要素が拘束通りになります。
そして、寸法拘束を入れてきます。
この時点では適当に書いているので寸法自体は
以下のようになります。
しかし、
この寸法値を変更することにより
形状も追従します。
寸法拘束の寸法値変更により、目的の形を作成します。
③ソリッドの作成と部品配置
ソリッドの作成
さきほど解説したスケッチで作成された
断面を押し出しや回転によってソリッドを作成します。
先ほどの断面を押し出してみましょう。
以下のようになります。
スケッチとソリッドはリンクしています。
なのでソリッドとスケッチは同じパーツファイルに
保存されます。
ヒストリー系CADの
組立データー
それでは、アセンブリはどうするのでしょうか？
管理人が強く推奨するICADのような
ノンヒストリー系のCADであれば
アセンブリファイルでトップダウン設計を行います。
アセンブリファイルの中で3D上の2D平面で2Dレイアウトを
行い、この時点で
- 部品の形状
- 装置全体に対する部品の絶対位置
上記が決まります。
しかし、ヒストリー系CADは、
根本思想が間違っているので
部品を設計してそれを組み立てる
ボトムアップ設計
と相性がいいです。
では、ヒストリー系CADで いくつかの部品を
組立データーに部品を配置していきましょう。
2Dによる全体構想がなくて、どうやって部品を
配置できるのか管理人は不思議ですが・・・
まずは、適当に配置をします。
次に位置拘束により部品を配置します。
まずは面の同一平面拘束で前面を揃えますか。
（順番はどうでもいい）
L型部品と立法体部品のクリアランスを
寸法拘束で規制します。
このように ヒストリーCADでは、
何故かすでにレイアウトされているかのように、
位置拘束によって
部品と部品の相対位置
で部品の配置を決めていくのです。
④2Dから3Dを作成するので・・・
勘のいい方ならお気づきでしょう。
ソリッドは断面の押し出しや回転によって作成されます。
ヒストリー系CADでは、
ソリッドとスケッチがリンクしていますので、
寸法値を以下に変更すると・・・
ソリッドに反映されます。
ヒストリー系CADは、前述のとおり、部品の位置も
レイアウトで配置するのではなく、
部品同士の位置拘束を設定して配置しますので
例えは、以下のように部品同士を
５mmクリアランスをキープすると位置拘束にすると・・
組立データの位置拘束により位置も変更されます。
この寸法拘束の数値変更による
組立データーまでの反映こそが
ヒストリー系CADのパラメトリック設計
となります。
要は設計変更が楽になるという
コンセプトなのです。
しかも、一見最新鋭っぽく見えるのですが、
騙されてはいけません！！
パラメトリック設計は
時間が掛かる上に設計変更が楽になんてなりません。
場合によっては、
拘束を全て消さなくてはいけなくなります。
⑤ヒストリー系CADのスケッチについて捕捉
スケッチでは、
例の拘束系の2Dを使い断面を作図していきます。
しかし前述のとおり、
ソリッドとスケッチはリンクしています。
なので原則として
スケッチは部品ファイルにのみ存在します。
リンクのあるデータが
別々のファイルにあるというのもうまくないですからね。
原則としてと記載したのには理由があり、
＝アセンブリファイルに2D作図機能そのものがない
ということになります。
これはどういうことを意味するのか？
アセンブリ上で2Dレイアウトによる
トップダウン設計ができない
ことを意味します。
実際 初期のヒストリー系CADは、
2Dレイアウトによるトップダウン設計が
できなかったのです。
機械設計者から
苦情が多数寄せられたのとは想像に固くありません。
なので、
最近のヒストリー系CADは、
アセンブリファイルでもスケッチが
使えます。
しかし、
それでも2D機能は上記で解説した拘束系の2D機能です。
なので、2Dによるレイアウトが
やりづらいことには変わりありません。
⑥まとめ
- ヒストリー系CADはパラメトリック設計用
- ソリッド作成のための断面や部品の位置
全てに拘束が掛かる - 従って部品のスケッチを変更すると、
部品の形状はもちろん
アセンブリファイルの部品位置まで変更がされる
これが、ヒストリー系CADのバラメトリック設計です。
なぜ、こんな仕様になっているのか？
それは、設計変更や修正が楽になる
というコンセプトなのですが・・・
騙されてはいけません。
パラメトリック設計は、各拘束操作が大変で煩わしい上に
決して設計変更が楽になりません。
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。