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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

5.トップダウンで設計しよう(3)

 

試作品製作

 

製品にもよりますが、基本設計が完了した段階で試作品を作ります。実際に手にとって操作してみたり、デザインを検討してみたりします。パソコン上のシミュレーションで評価できなかった性能評価なども試作品で実施します。自動車の設計では1次試作、2次試作、3次試作など試作を何度も繰り返す製品もあります。シミュレーションや試作品の評価が完了すれば関係者を集めてデザインレビューを行います。

 

 

デザインレビュー (DR)

 

基本設計が完了した段階で関係者を集めてデザインレビューを行います。デザインレビューの目的は、今後発生しうるトラブルを早い段階で発見することです。構想設計で決定した仕様に基づき設計した結果を審査します。また、大量生産を行うための製造方法や加工方法等の意見も集約していきます。製造、品質管理、営業、購買などの関連部署で経験豊かな方の意見を求め品質を高めます。問題があるようなら基本設計や評価テストをやり直し、再度審査を行います。

 

 

詳細設計

 

詳細設計では細部の形状の設計を行います。角R(丸み付け)や製造に必要な製品の側面に付ける抜き勾配などもこの段階で作成します。(抜き勾配は設計のデータには付けないこともあります)
モデルが完成したら2次元の図面を作成します。2次元の図面では3Dモデルでは表現できない寸法公差や幾何公差などを入れていきます。

 

また、最終的なアウトプットとして、組立図、部品図、組立手順書などのドキュメント、電子部品が入る場合は回路図、基板図なども必要となります。また全ての部品の一覧となる部品表もここまでに準備します。

 

 

詳細設計が完了したら、製品によっては再度試作品を作り評価を実施します。
問題がなければ、デザインレビューを経ていよいよ量産の準備に入ります。

 

以上のように、設計が完了するまでには、「構想設計」、「基本設計」、「詳細設計」の3つの工程を通過します。それぞれの工程で必要なレベルの設計及びCADでのデータ作成を進めていくことになります。

 

 

設計変更

 

詳細設計の段階で設計変更が入ることも度々あります。細部の形状であれば、各部品別に変更します。製品全体のレイアウトに変更が及ぶ場合は計画モデルの変更が必要になることもあります。その場合は計画モデルの形状や寸法の変更をしなければなりません。寸法であれば比較的容易に変更できますが、形状変更の場合、作成した各部品のフィーチャーが崩れることがあります。従って、設計変更を考慮した変更に強い3Dモデルの作り方が必要となってきます。変更に強い3Dモデルを作ることができれば、設計変更に対して非常に素早く対応が可能となります。

 

 

設計変更に強い3Dモデル作りに欠かせないのが親子関係の理解です。計画モデルは、各部品の最も親となる部品です。場合によっては計画モデルとの親子関係を外してモデリングをした方が良いケースも出てきます。また、各要素を作成するフィーチャーを作るためのスケッチ断面の作図方法や寸法の入れ方などによってもモデルの変更のし易さに影響を及ぼします。

 

 

流用設計

 

3次元CADで設計した場合、流用設計が非常に容易となります。
例えば題材としたグランドコックには、複数のサイズが存在します。一つのサイズの設計が完了すれば、他のサイズの製品は計画モデルにある寸法パラメーターを変更してサイズ展開が容易に可能となります。また、仕様が微妙に異なる製品への流用や次のモデルチェンジ製品への流用などにも活用できます。

 

 

2次元CADで設計した場合は、ある程度の流用は可能ですが、CAD上で線を引いたり消したりの作業が非常に多くなります。

 

 

以上、トップダウン設計について解説してきましたが、なんとなくCADで設計していく手順を理解して頂けたかと思います。設計する製品の特性やCADによって順序が違ったり、考え方が異なる部分が多少出てきますが、3次元CADでトップダウン設計を行うと大筋このような流れとなります。

 

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