東海大学 工学部 精密工学科 2015年度秋季 水曜１時限、２時限 精密システムデザイン ＣＡＤ特別講習（2015年10月16日、10月23日） 非常勤講師：大谷 直樹 （㈱アルトナー） 精密システムデザイン ２段式薄型弁当箱 3Dデータ作成手法 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 設計意図とは？ 設計意図について検討する。 モデルに変更を加えた時に、どのように 反応すべきか指定すること。 設計意図に影響する要素 自動（スケッチ）拘束、関係式、 幾何拘束の追加、寸法付け Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 設計意図の例（寸法付け） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ミラーコマンドの意図 （スケッチの場合） （スケッチの場合寸法要素もミラーコピーされる） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved フィーチャーとは？ ３つのフィーチャー（形状）と １つのカットフィーチャーが、 一つになって形が形成されている。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved フィーチャーと設計意図 下の様な段付きシャフトを例に、いくつかの方法 を考えます。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 二つのフィーチャー 次のような、二つのフィーチャーによる作成が 考えられます。 回転フィーチャー Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 最適な輪郭 最適な輪郭（スケッチ断面）の選択 作る形状の主となる輪郭を見つけ出す。（ベースフィーチャー） 部品（パーツ） 最良の輪郭押し出し （ベースフィーチャー） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ファイル参照と、完全な相関関係 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチ作成の流れ スケッチの役割 ソリッドモデルを作成するには、モデルを表す最良の 輪郭形状を選択し、その2D図を作図する。 2Dによる作図に寸法と幾何拘束を付加し、 フイーチャーの作成へとモデリングが進むことになる。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ユーザーインターフェース ツールバー Command Manager ドキュメントウインドウ FeatureManager デザイン ツリー Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 作業開始①（新規作成） コマンドマネージャが見えなくなった時 ①新規を、クリック ②部品を、クリック Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 作業開始②（作業平面選択） 3次元空間内のスケッチ平面構成を理解する。 作成する部品（パーツ）を考慮して、スケッチ平面の選択 等角投影方向から、各作業面を表示設定している状態 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 作業開始③ 新規スケッチ作業に移る為の２つの方法 タイプ１ （スケッチ作成のみ） タイプ２ （スケッチ終了後、フィーチャーに移行） スケッチ作業終了の方法 ・スケッチ終了ボタン ・スケッチ編集ボタン ・正面を、クリック ・鉛筆ボタンを、クリック ・正面を、クリック ・押し出しボタンを、クリック ・新規スケッチボタン Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチ作図作業 スケッチコマンドマネージャー スケッチジオメトリ（図形要素） 直線、円、円弧、楕円、スロット、スプライン、中心線、 多角形、矩形コーナー、矩形中心、平行四辺形、放物線、 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 作図作業のアシスト機能 推測線（自動拘束） 黄色、青色点線が表示されて 作図の補助をしてくれる。 寸法記入例（垂直、水平、傾斜、角度） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ３D形状を作ってみよう 下記の図形を作図してください。直線コマンドで番号の順にクリックして 形を完成して、スマート寸法コマンドで寸法を記入。 スケッチ終了すると、押し出しフィーチャーに移行するので、押し出し量を設定 終了ボタンをクリック。完成 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチの注意点 断面として不適切なスケッチの例 （フィーチャーとして認識されない事がある） 角は必ず閉じていないといけない。 閉じていないと、薄板フィーチャーが作成さ れる。 自分自身に交差する輪郭は作成できるが、 お奨めできるテクニックでない。 離れた輪郭は作成できるが、同様にお奨め できない。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ２Ｄスケッチ作業、拘束（幾何、寸法） 幾何拘束 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチの状態 スケッチ状態 意味と効果 対応 完全定義 （黒） 寸法と簸何拘束が完全に定義され、最も 望ましい状態である。 未定義（青） 2D輪郭を作図した直後のスケッチ定義が 不十分な状態。 寸法と幾何拘束により完全 状態へ導く。 重複定義 （エラー表 示） 同－のスケッチに対し寸法が重複に定義 されている。スケッチは不完全な状態にあ るので、完全定義になるように編集。 原因である寸法や幾何拘 束を削除し、再度、付加す る。 駆動寸法 ジオメトリに付加された編集できる寸法で， 一般的な状態 従動寸法 重複定義を避けるために定義される。これ 編集できないが参考値を求 自体を編集することはできず，参考となる めたいときには有効な寸法 寸法 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 幾何拘束オプション設定 ・自動拘束のON,OFFの切り替え ・拘束表示のON,OFFの切り替え Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチの編集（応用編） 幾何拘束の追加 １要素：直線又は円弧、点要素をクリック。プロパティが表示されるので、拘束を追加、削除できる。 ２要素：シフトキーを、押しながら拘束関係を付けたい、要素を2つクリック選択する。 １要素プロパティ ２要素プロパティ Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチの編集（応用編） トリム ： 画面上で右クリック下図の窓が出たら「エンティティのトリム」をクリック 1. カーソルと一緒にハサミのマークが出てくる、削除したい部 分をクリック。オプションで削除の方法が変更できる。 2. トリム（ハサミマークが出ている状態）で、右 ボタンクリックをすると、右図の窓が出る、「 スケッチ延長」クリックで、線（要素）を伸ば す事が出来る。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved スケッチの編集（応用編） フィレット：Ｒ付けを行うコーナー部の2要素（直線）をクリック。良ければ、 右ボタンでＯＫ オフセット：オフセット方向の選択は[□反対方向(R)]に、チェックマーク Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体下の作成① 縦、横、高さ：１８９ｘ５０ｘ９６ｍｍ ２段式 密閉型弁当箱 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ ⑤ 本体下の作成② 縦、横、高さを決めて、立方体を作る。（体積の確認） 必要な所に丸み（フィレット）を付ける。 薄肉化（シェル化）を行う。 固定金具の突起を作成。 足の作成。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体下の作成③ 矩形中心コマンドで四角を作成、寸法を記入して押し出し 但し完全拘束を付けること。座標原点は最適位置を考えて Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体下の作成④ 四隅（R8）と底辺（R1)に、フィレットと追加する。 上面を除外して、外側にシェル化する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体下の作成⑤ 固定金具の突起部を押し出しで作成、ミラーを使って 反対側にも作成する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 中蓋の作成 ① アセンブリ内で、作る方法と、新規パーツで、作る方法がある。 ② 段差をバランスよく設定する。 ③ 箸の収納場所の作成 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 中蓋の作成① ① 新規アセンブリを作成して本体下を挿入する。新規部品を挿入。 ② 本体下の縁の面をクリックして縁のエッジを元に中蓋を作成する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 中蓋の作成② ① 新しい部品（中蓋）を配置する、面または平面を指定する。 ② スケッチ作成になるので、縁のエッジを、投影して関連付ける。 指定する平面 関連付けするエッジ Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ 中蓋の作成③ 投影した線要素から、オフセット（4mm）する。 押し出しコマンドを使って厚みをつける。 設計の断面通りに、形状を作ってゆく。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 中蓋の作成④ 箸の収納部分を作る。 ボス押し出しコマンド 面の移動コマンド カット押し出しコマンド Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ 箸の作成①（ロフトフィーチャー） スケッチ平面の設定（複数断面輪郭を、描く必要があるので、断面の数だけ平面が必要になる。） 作業平面（スケッチ平面）の作成。基準（元）となる平面を選択。ここでは、[正面]を選択しておく。 「参照ジオメトリ」「平面」をクリック。距離を設定、方向は手前に来るようにする。 青色面が、新たに作成されたスケッチ平面 名前が、自動的に[平面１]と名前が付く。 簡単な方法 Ctrlキーを押しながら、正面 をオフセット方向にドラック。 プロパティマネージャーが 表示されるので、 距離の値を入力する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 箸の作成② 必要な平面が完成。 平面１ は 正面 から 120mm オフセット。 平面２ は 平面１ から 40mm オフセット。 平面の表示非表示の設定 プロパティーマネージャーで、表示非表示する 平面を右クリック、メガネボタンをクリック、表示 か非表示。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 箸の作成③ 輪郭をスケッチ。個々の平面にそれぞれ作図 正面にスケッチ。 7ｍｍ角の正方形を作図する。 スケッチを終了。 平面１にスケッチ。 3.3mmの正方形を作図する。 スケッチ終了。 平面２にスケッチ 原点に点を作図する。 スケッチ終了。 ①②③ ④⑤⑥ ⑦⑧⑨ Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 箸の作成④ スケッチした断面を、端から順番にクリックしてゆく。それぞれの断面でクリックする場所により影響が出る ので丁寧な作業が必要（重要）。 各コーナーに、フィレットを付ける。（R1.5） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 箸の作成⑤ 正面より反対側に、１２０ｍｍオフセットした新規平面を作成、１００ｍｍｘ２ｍｍの矩形図形を 作図し下図のように、ロフトフィーチャーを実行。 輪郭を作図しなくても、面選択でも可能。（30ｍｍ角の正 方形の面を選択する。赤矢印）。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 箸の作成⑥（完成） 断面形状を変える事で、複雑な形状も可能になる。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved アセンブリの基本 アセンブリには２つ以上の部品が含まれる。 アセンブリにおいて、部品は構成部品と呼ぶ。 合致とは、アセンブリ内で構成部品を整列し、組み合わせる 関係のこと。 構成部品とアセンブリはファイルのリンクにより直接のつなが りを持つ。 構成部品で行った変更はアセンブリに影響を与える。 アセンブリで行った変更は構成部品に影響を与える。 アセンブリのボタンアイコン 部品又はサブアセ ンブリの追加 合致の設定 部品又はサブアセンブリの 移動、回転 部品間の干渉 チェック Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved アセンブリの基本 アセンブリに最初に配置される構成部品は固定される。 固定された構成部品は動かせない。 固定された構成部品を動かすには、まず非固定 にする。 FeatureManager デザイン ツリーに表示され、（固定）という記号が表示される。 （固定）記号は構成部品が固定されていることを表す。 FeatureManagerデザイン ツリーに追加され、記号(-) が表示される。(-) 記号は構 成部品が未定義であることを意味する。 未定義であれば、自由に移動、回転ができる。 右クリックで、固定、非固定を 設定する。 完全定義されると （－）が消える。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 合致のタイプと整列 合致は構成部品間の関係を作成するもので、特に面は合致で非常によく使用されるジオメトリである。 合致には、非整列状態と整列状態があり反転する事により、最適な構成部品の関係を決定する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 合致のタイプと整列 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 合致のタイプと整列 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 箸のセット（アセンブリ） 新規アセンブリを作成。箸を2本配置。 合致を使って整列させる。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 中蓋と箸セットの合致 形状に合わせて、合致を選択して最適に配置する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体上の作成① 本体下と同じ輪郭で押し出し量３５ｍｍ 中蓋の内側輪郭を元に、足部の作成。押し 出し量３ｍｍ。箸収納部分を逃がす。 底面内側エッジ部に、フィレット（R2）を作成 上部エッジ部に段差を付ける。（幅１ｍｍ高 さ３ｍｍ） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 本体上の作成② ① 上蓋とパッキンの勘合のために、上部縁に段差を付ける。（幅１ｍｍ高さ３ｍｍ） ② 下部に中蓋を押さえる為の突起（足）を付ける。（高さ３ｍｍ） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved パッキンの作成 ① ② ③ ④ 本体上の上部エッジを投影（参照化）。 オフセットして輪郭を作図（幅３ｍｍ） ボス押し出し（高さ８．５ｍｍ） フィレット（R０．５ｍｍ） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ 上蓋の作成① 本体上の上部エッジを投影（参照化）。 オフセットして輪郭を作図（１．５ｍｍ） 押し出しボス（高さ１８ｍｍ） 面取り（６ｍｍｘ２０度） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ 上蓋の作成② 右図の様なスケッチを作図。 回転ボスフィーチャーでドームを作成。 直線パターンで、2ヶ追加する。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 上蓋の作成③ 直線パターンツールは、方向、距離、コピー数の指定により直線状のパターンを作成します。 複数の形状（フィーチャー）を1方向あるいは2方向の配列として作成します。この軸には、 エッジ、軸、一時的な軸、直線寸法を使用できます。 上蓋のドーム形状のコピー 方向１（１）エッジ を選択 ピッチ：５０ｍｍ 個数：２ 方向２（２）エッジ を選択 ピッチ：５０ｍｍ 個数：２ パターン化する フィーチャー： 回転１ Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ 上蓋の作成④ シェル化する。 カット押し出し（パッキン部分をカットする。） ボス押し出し・フィレット・カット押し出し・ミラー（固定金具取り付け部の作成） 新規平面・ボス押し出し（パッキンを固定させる為のもの） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 止め具の作成① ① アセンブリ内で、新規部品作成 ② 上蓋正面を参照平面に指定する。 ③ 右図の様にスケッチ輪郭を作図 （止め具の断面） ④ ボス押し出し（左右に均しく押し出す） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 止め具の作成② ① 上蓋の取り付け部と、本体 下突起部を参照しながら、 カット押し出し用のスケッチ を作図する。 ② カット押し出し後に、フィレッ トコマンドで、丸みを付ける 。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 止め具の作成③ ① カット押し出し後に、フィレット ② 回転軸を、ボス押し出しで追 加 ③ ミラーコピーで、回転軸を２ヶ 所に増やす。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved フィレット、面取りフィーチャー 通常は、必要なエッジを選択、付加する。（形状に矛盾が生じるとエラーとなる） モデル全体を選択して、すべてのエッジに付加することも可能。（条件が揃うこと） 注意：付ける順番によって、形状が変わる。R半径が大きいとエラーになりやすい。 面取りフィーチャーも、基本的に操作は同じ。 大きさの違うフィレット付加の時は、大きいフィレットから付加していく。 フィレット付加 面取りの追加 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved シェルフィーチャー（薄肉化） シェル化操作は、ソリッド（押し出し形状）を「くり抜き」ます。これによって、薄板部品 の設計作業が楽になります。 削除する面を選択します。（選択しないと密閉された形状になります）。形状によって は削除面を複数選択します。 削除面、３面選択 削除面、1面選択 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ミラーフィーチャー ミラーフィーチャーは、1つまたは複数のフィーチャーあるいはボディを、平面の反対側に作成します。 平面（ミラー面）は、参照平面、またボディの平坦な面で設定ができる。 ※ 対称ボディ（部品）、対称形状（穴、突起等の形など）の場合に有効である。 ミラー面を選択 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved リブ作成（補強板の挿入） リブツールを使用すると、少ないスケッチからリブを作成できます。 リブ部材の厚み、方向の設定などが指定できます。 ①青い平坦面にスケッチの挿入、リブ位置を決めて直線を作図 ②厚み、押し出し方向を決めてリブを作成。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 外観色 右図の画面上のボタンをクリック、 色、質感を、それぞれ設定 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 尺度（スケール） プルダウンメニューから、挿入＞フィーチャー＞スケールで、コマンド選択 スケール原点を設定、均一スケールのチェックをはずすとXYZ個々に設定できる。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ 分解図（アセンブリの分解図を作成および編集します。） 弁当箱が完成したら、 ［分解図］をクリック。 分解する構成部品をクリック、移動する距離120mmに設定［適用］をクリック。 分解する方向が反対方向の時は、［反転］をクリック、よければ［完了］をクリック。 分解ステップ１が、作成される。 思った方向に移動しない時。 分解したい方向の矢印をクリックする。 Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved 分解図 先ほどの作業を繰り返し、複数の分解ステップが作成する。 同じ方向の部品の時は、シフトキーを使って複数選択する。 ［分解ステップ］右クリック、ステップ編集で、編集が可能。 部品選択、移動方向により、分解ステップの数は変わってくる。 分かりやすく設定する。すべて分解ステップの設定が済んだら［ＯＫ］を押す Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved ① ② ③ ④ 分解図（アニメーション） コンフィギュレーションタブをクリック ｛分解図１｝をダブルクリック。分解、分解解除が出来る ｛分解図１｝右クリックで、分解アニメーションをクリック アニメーションコントローラーで操作する。（再生） Copyright(C) 2015 Artner Co. All Rights Reserved
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