この連載について
基本要素を用いながら、多面体形状をより具体的に設計する方法を解説する。また、主要な3D CADでの手法も併せて解説する。
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お客様のご希望製品の取り扱いがない場合もありますのであらかじめご了承ください。
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3D CADにおけるフランジ形状作成手法
「フランジ」とは、鋳物や配管部品の取り付け部の「つば」のような部分形状のことである。フランジの中央部には穴が空いている。穴の用途としては、軸を貫通させる、液体や気体を通すなどがある。その穴を基準に、周辺をねじ固定するための「つば」を設計形状として作ることになる。
このフランジの形状は、円筒形をはじめさまざまな形状で設計することができる。幾つかのタイプはJISによって規定されているので、これを参考にすることも可能である。また、固定のための穴の数に関しては、円筒形の場合はJISの中で規定があるのでこれも参考にするとよいが、円筒以外の形状の場合は、その形状によって何カ所でねじ固定するかを決めることになる。
図-1は、円筒形以外の形状で、切削加工を想定したフランジ形状の例である。
図-1 切削加工を想定したフランジ形状
図-2は、鋳造を想定したフランジ形状の例である。
図-2 鋳造を想定したフランジ形状
これらフランジの形状を作成するに当たり、4点固定の形状についてはこれまで紹介してきた3Dモデリングのテクニックを見ていただければ作成は容易であると考えるが、3点固定および2点固定の形状については若干のコツが必要と思われるので、以下に解説する。
図-1 bの形状を作成するポイントを解説する。フランジの形状にこれといって順守する規則はないので、ここで解説する方法はあくまで一例と考えていただきたい。
この形状は変形の六角形である。正六角形であれば、どのCAD製品でも多角形を作図するコマンドが用意されているが、このような変則的な形状を作図する場合は少しテクニックが必要となる。
六角形ではあるが、3点固定のためのフランジ形状なので、円周まわりに3等分形状にすることになる。従って、この形状のスケッチは1カ所の形状を作図し、それを円形パターン（2D CADでは配列複写と表現される場合が多い同一形状均等配置機能）を使用すると作図が簡単である。
手順1
まずフランジの形状の決め方だが、設計の流れから最初に貫通穴の直径とそれに伴うインロー部の直径を決め、さらにそれに対して固定のための穴の数とピッチ径を決める。それらのサイズが決定したら、それを支えるフランジ部の形状を検討することになる。
スケッチのポイントは以下の点である。
- 面取りは最後に付与するものとし、最初は頂点を含む形状を作図する。
- 外形線の線分長さはあえて寸法などを付与して固定しない（次の手順で指示をする）。
- 頂点に対して左右対称の「拘束」を付与する。
- フランジ形状を決定する際に必要な部分の形状は、必要に応じてスケッチ作図の際に参照線として描く必要がある。参照線は「作図線」（CAD製品によっては「構築線」または「コンストラクション線」と呼ぶ）を使用する。
※「作図線」「構築線」「コンストラクション線」とは……作図の補助を用途とする線種。立体形状作成時には外形線と認識されない。
図-3 最初の作図の例
