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図面機能とサーフェス機能:3D CADの基礎知識6

3D CADの基礎知識

更新日:2019年3月14日(初回投稿)
著者:D2FORM 代表 榎本 実

前回は、アセンブリ機能の概要とモデリングのコツを解説しました。今回は、3D CADの図面機能とサーフェス機能を紹介します。3D CADの図面機能は、3Dモデルを利用した自動作図による正確性と省力化が大きな利点です。一方、自動作図なのでCAD機能に依存します。サーフェス機能は、パーツモデリングの一部で、ソリッド用のフィーチャーだけでは扱うことが難しい曲面形状の作成に必要です。

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1. 3D CADの図面機能

3D CADの図面機能の特徴は、3Dモデルを基に作成することと、3Dモデルの変更が図面に反映されることです。これらがさまざまなメリットをもたらします。投影図の作成、寸法記入、図面機能の活用法を解説します。

・投影図の作成

投影図作成機能は、3Dモデルの形状に忠実な投影図を自動的に作成します。方向を指定するだけで、一瞬で正確な投影図を得られます。その際、隠れ線の表示、正接エッジの表示が選べます(図1)。このほか、モデリング画面のようなシェーディングした図も作成できます。

図1:投影図の作成

図1:投影図の作成

図2は断面図の作成例です。隣の投影図を先に配置し、断面図作成機能で切断位置と配置位置を指定すると、断面図と切断線が自動的に作図されます。切断位置は線分を作図するような方法で指定できるので、図2の下のように、折れた線で指定することもできます。

図2:断面図の作成

図2:断面図の作成

部分拡大図は、図3のように、拡大したい場所と配置位置を指定すると自動的に作図されます。拡大したい場所は円などの閉じた領域を作図することで指定します。

図3:部分拡大図の作成

図3:部分拡大図の作成

製図では、形状の一部を簡略化したり省略したりするなどして、読みやすく描きやすい図面を作成します。簡略化や省略の方法は製図規則で定められています。ここに、3D CADの図面機能と従来の2D CAD製図との概念の違いが大きく表れます。図面機能では、形状に忠実な投影図は一瞬でできるものの、そこから変更するには何らかの処理が必要です。このとき、対応する図面機能があれば利用し、機能がなければ2D CADと同様に作図編集が必要となります。対応する図面機能の有無やその操作性は、3D CAD製品によって多少異なります。もちろん、これらの機能も年々充実し、使いやすくなってきています。

3D CADの図面機能で作成した投影図の例を図4に、製図規則に基づいた投影図を図5に示します。図4の立体図の赤い丸の場所では、面と面の交わりにフィレットがあり、上の投影図(平面図)では線が現れません。フィレット形状は隣接面と正接となり、投影図に反映されないためです。また、図4の右の投影図では、リブの断面の処理に対応する図面機能がなければ、修正の作図を行う必要があります。

図4:図面機能による作図例

図4:図面機能による作図例

図5:製図規則による作図例

図5:製図規則による作図例

このような特徴のため、3D CADによる図面作成では、2D CADで行う作図と同等の表現を目指すよりも、使用するCADの図面機能の特長を生かしながら、3D CADならではの表現を目指した方が効率的に使うことができます。

・寸法記入

寸法記入では、モデル寸法と図面寸法の記入ができます。モデル寸法は、モデリングで作成したスケッチ寸法やフィーチャーの押出長さです(図6の上)。図面機能ではこれらの寸法を取り込んで配置できます(図6の左下)。図面寸法は、図面機能で新規作成する寸法で、2D CADと同様の方法で記入できます(図6の右下)。図面寸法も、3Dモデルが修正されると自動的に反映されます。また、寸法公差や表面性状などの製造情報についても、3Dモデルで付加したものを配置でき、図面機能で新たに作成することもできます。このため、製造情報を3Dモデルに付加するか、図面作成時に追加するのかを決めておく必要があります。例えば、寸法公差を3Dモデルに付加することをルールにした場合、図面作成ではモデル寸法を配置する必要があります。図6では別のルールの例として、3Dモデルと図面で寸法の意味を使い分けています。図6の上は、板の大きさに対して穴の間隔をなるべく広くする意図でスケッチしています。もし、図面で加工・組立の観点から異なる寸法を記入したければ、図6の右下のように寸法を追加することができます。

図6:モデルの寸法と図面の寸法

図6:モデルの寸法と図面の寸法

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