CSAJから申込が出来ます。

私は、3D-CADを持ち込みで受験します。1級、2級を併願します。

金額は、20,000円でした。ちょっと高め？

結構人数が埋まってました。

締め切りは、10月21日(火)なので、受験される方はお早めに申込をしてください。

以下に、３次元ＣＡＤで使用されている属性情報の一例を示します。

●モデル情報・・・色、材料、体積、重心、密度、寸法、断面形状、作成日時、作成者、更新日

●設計意図・・・コメント、付記、コスト試算、材料設定の背景、寸法決定の背景

●製造情報・・・寸法公差、注記、表面粗さ、仕上げ精度、加工指示、基準寸法

●アセンブリ情報・・・構成部品数、組立順序

[公式ガイドブック引用]

TOPsolidでは、要素の属性を確認するために、[解析]-[要素]のコマンドを使います。

要素属性としては、以下のものがあります。

レイヤー、色、材質、透明度、ハッチング、比重、質量、体積、面積、重心などです。

他には、主慣性モーメントや断面二次モーメント、主断面二次モーメントなどがあります。

プロパティ定義では、名称、指示、メーカ、工程などの属性も定義できます。

プロファイルに閉曲線を用いた場合、閉曲線の原点によっては、ルールド形状が下記のようにねじれてしまうことがあります。

その場合には、２つの曲線の原点を合わせてあげることです。

モデリングは、すこし苦労しました。

ブーリアン演算の差を駆使してモデリングしました。

もっと簡単な方法があるんだろうけど・・・

TOPsolidには、レイヤーが1000あるので便利です。

モデルはとても簡単で、モデリング目標時間２０分ですが、５分で出来ました。

やはり、TOPsolidで描くと早いですね(^_^)

設問１の塗りつぶし部分の表面積は、[解析]-[面積]コマンドで選択アイコンを使うと簡単に合計の値を示してくれます。

描き方としては、ＸＹ平面にプロファイルを作り、平行掃引でベースを作りました。そして、ボス、ポケットで他の部分を作りました。最後にフィレット部分をつけました。

描き方はいろいろあると思うのですが、座標系を間違えないように気をつけることが重要です。座標系を間違えると設問２の重心点が変わってきてしまいます。

個々の部品は以下のようになります。

TOPsolidには、アセンブリのコマンドもありますが、時間を短縮するために、１ファイルで４つの部品を描いてしまいました。

TOPsolidの便利なところは、１ファイル複数部品が扱えることです。また、レイヤーも１０００個も使えるので使い勝手が良いです。

４つの部品はそれほど難しくなく、簡単に描くことができました。

組み立てするときに、[形状]-[他の形状フィーチャ]-[移動]のコマンドを使いました。

アセンブリの体積は、[解析]-[体積]コマンドで、４部品を選択するだけで求めることが出来ます。

重心座標も、[ツール]-[ポイント]-[重心点]コマンドで、４部品を選択し、アセンブリの重心点を作成し、[解析]-[座標]コマンドで求めることが出来ます。

３次元ＣＡＤ利用技術者試験のときには、４つのファイルを作成し、アセンブリしないといけないのかわからないのでそこらへを調べたいと思っています。

図面を見たとき、正直斜めの切り込み部分がイメージできませんでした。

初めに、ベースの立方体を描き、次に三角形部分を描き、そしてＣ面を取り・・・

５分ぐらいイメージしたのですが出来ませんでした。

とりあえず、見たとおりに頂点を結ぶ線を引き、そこに面を張ってみたら出来ちゃいました。

これだから３次元ＣＡＤは便利です！

設問は問１と同じコマンドを使い簡単に求めることが出来ました。

２つの面の表面積の値の計算も、選択コマンドで２つの面を選ぶだけで簡単に合計を出してくれます。

３次元ＣＡＤはTOPsolidです。

設問１の表面積を求めるために使ったコマンドは、[解析]-[面積]です。

とても簡単に求めることができます。

設問２の体積値は、[解析]-[体積]のコマンドを使いました。

重心点は、まず[ツール]-[ポイント]-[重心点]でポイントを作り、[解析]-[座標]で求めました。

ＣＡＥは多くの分野で使用されています。

私は、主に金型の構造解析とお客様への製品形状提案の際に使っております。

最近のＣＡＥソフトは、操作性も簡単で誰にでも使うことが出来ますが、ちゃんとした知識を持っていないと、正確な結果が得られません。

メッシュの切り方を一つとっても、精度や計算時間に大きく関係します。

解析結果に関係する要素は、大きく分けると以下のものがあります。

・材料特性

・荷重条件

・拘束条件

・境界条件

・メッシュ分割

などなど・・・

ＣＡＥ作業の流れとしては、以下のようになります。

①プリプロセッサにて、解析に必要な条件を作成する

②ソルバーを実行して、解析を行う

③ポストプロセッサで結果を分析する

解析手法は以下の３つが代表的です。

・有限要素法（FEM：Finite Element Method）

・有限差分法（finite difference method）

・境界要素法（BEM：Boundary element method）

以下は、金型のパンチを解析したものです。

PDQが悪いと、他の３次元ＣＡＤにデータを渡したときに、正確に表示されなかったりします。

また、ＣＡＭのシステムに渡したときに、ちゃんとパスが作成できなかったり、ＣＡＥではメッシュがうまく切れなくてエラーになってしまったりもします。

３次元ＣＡＤを使い、ものづくりを効率よくしていくには、PDQはとても重要なことです。

形状の品質は、モデリング操作で避けられる問題もあります。

以下に、避けられる場合と、避けられない場合を示します。

●モデリング操作で避けられる問題

・微小なモデリングは避ける

・穴を物体のぎりぎり（接するなど）に開けるような形状は作成しない

・鋭く尖った形状は作成しない

・ブーリアン演算のときに形状をオーバーラップさせて行う（和のときには、食い込ませる）

・線や点で接触するような形状は作成しない

●モデリング操作で避けられない問題

・トレランスの違いによる離れ

・縮退部をもつ形状（フィレット面の３辺で囲まれる部分で、１つの頂点に収束する部分）

お客様からは、３次元データをなげられ見積もりをしてくれと、頻繁に３次元データが飛び交います。

営業も３次元ＣＡＤが使えないと仕事になりません・・・？

世の中には、いろいろな３次元ＣＡＤがあり、様々なシステムの間で実用に耐えうるレベルの高品質なデータ交換が求められます。

お客様からお預かりした３次元データも読めなかったり、面が欠落しているなど良くあることです。

これらの原因となるのが、トレランスやトポロジー（位相構造関係）が３次元ＣＡＤによって異なるからです。

異なるそれらのシステムの間で３次元ＣＡＤのデータを受け渡しするには、大きく分けて以下のものがあります。

●標準フォーマットを用いたデータ変換

代表的な標準フォーマットとしては、IGES(Initial Graphics Exchange Specification)やSTEP(STandard for Exchange of Product model data)があります。

最近は、データが軽かったりエラーが少ないなどからSTEPをよく使っています。

●３次元ＣＡＤのカーネルのフォーマットを用いたデータ変換

カーネルとは、３次元ＣＡＤの核となる部分で、関数群（ライブラリー）です。

自社製の独自のものや汎用的なものがあります。

汎用的なものの代用としては、Parasolid、ACIS、DESIGNBASEがあります。

●ネイティブデータによるダイレクト変換

ネイティブデータとは、３次元ＣＡＤの独自のデータフォーマットのことです。

それらを直接変換するのがダイレクト変換になります。

ダイレクト変換では、３次元ＣＡＤの種類が特定できるので、それらに合った補正ができるので、ほぼ確実なデータ変換が可能になります。

●特定分野のソフトウェアデータフォーマットを渡すためのデータ変換

CAEなどの解析では、STL(Standard Triangulated Language)が使われます。３次元の形状を小さな三角形の面（三角パッチ）の集合体で表すのが特徴です。

トレランスには、以下の２種類があります。

●絶対精度

モデルの大きさに関係なく最小認識距離の値

●相対精度

モデルの大きさに比例して変わる値（係数による）

１種類のＣＡＤを使っているならば、それほど気にすることではないが、異なった種類のＣＡＤへデータを変換し、読み込ませる場合に、形状が成立しない場合がある。

例えば、トレランスの大きなＣＡＤで作成したモデルを、トレランスの小さいＣＡＤに渡すと、点や面同士が離れてしまう。

よく自動車関係のお客さんのデータは、このような現象が起きました。

ＣＡＤは何を使っているのか聞いて見ると、ＣＡＴＩＡ Ｖ４だそうです。

いろいろ調べてみると初期設定のトレランスが0.1であることがわかりました。

私が使っているＣＡＤのトレランスは、初期設定が0.01なので納得しました。

形状は、パラメータを持っているので、これを変更することで簡単に形状を変えることが出来ます。

しかし、設計での留意点でも述べたように、モデルの作成手順が悪かったり、パラメータの値に問題があるとエラーになってしまいます。

エラーによっては、変更や修正に時間がかかってしまいます。

パラメトリック変形の機能をうまく使って、簡単にモデルが直せるようにモデリングすることがとっても重要です。

また、モデルの変更でエラーになるのが拘束定義にあります。

拘束には、以下の２つがあります。

●幾何拘束

それぞれの要素が幾何学的な関係（平行、垂直、同一線上等）をもつ

●寸法拘束

プロファイルの長さや角度を決定する

幾何拘束や寸法拘束に矛盾が生じるとエラーになります。

多くのＣＡＤでは、履歴操作がツリーで行うことが出来ます。

これは、TOPsolidでの一例です。

ツリーでは、削除、編集、挿入、入れ替えなどができます。

これらの操作は、３次元ＣＡＤでは大変重要な機能になります。

同じ形状でも、設計者によって履歴が変わってきます。

この履歴を見れば、３次元ＣＡＤ初心者か上級者かはわかってしまいます。

なので、生データでお客さんや外注さんに渡すのには気が引けます。

1.[曲線]-[長方形]を選択（プロファイル１）

2.X基準点＝中央、X軸長：100

3.Y基準点＝中央、Y軸長：100

4.Enterで配置

5.[形状]-[平行掃引]を選択（立方体）

6.プロファイル１を選択

7.高さ：100

8.[曲線]-[複合曲線]を選択（プロファイル２）

9.[形状]-[平行掃引]を選択（ツール１）

10.プロファイル２を選択

11.高さ：50

12.[形状]-[差]を選択

13.ターゲット形状を選択：立方体

14.ツール形状を選択：ツール１

15.[曲線]-[複合曲線]を選択（プロファイル３）

16.[形状]-[平行掃引]を選択（ツール２）

17.プロファイル３を選択

18.高さ：100

19.[形状]-[差]を選択

20.ターゲット形状を選択：灰色形状

21.ツール形状を選択：ツール２

22.[曲線]-[複合曲線]を選択（プロファイル４）

23.[形状]-[他の形状]-[有限平面]を選択

24.[形状]-[他の形状フィーチャ]-[ソーイング]を選択（ツール３）

25.[形状]-[差]を選択

26.ターゲット形状を選択：灰色形状

27.ツール形状を選択：ツール３

28.[形状]-[面取り]を選択

29.長さ＝10

30.エッジまたはフェイスを選択：緑色の稜線

完成

ガイドブックでも説明があるように、これらの機能を知っているだけでは役に立ちません。

また、設計するにもすべてのコマンドを使うことは、まずないでしょう。

モデリングをする上で、最適なコマンドを選び、最適な方法で使用することが最も重要になります。

私が、一番初めに３次元ＣＡＤと出会ったのは、『SolidWorks』でした。

操作が、windowsに準拠しており、とても覚え易かったことを覚えています。

しかし、履歴編集機能でフィーチャを編集したり、削除したりすると履歴がエラーになり、一からモデリングし直したりもしました。

３次元ＣＡＤでモデリングするということは、必ずしも最終形状が寸法通りに出来上がればいいということではなく、設計の意図を考慮しながらモデリングすることは大変大事なことです。

設計には、変更や修正はつきものです。

いかに早く、簡単にモデルを変更、修正できるかはモデリングの仕方にかかっています。