FreeCADで3D CADデータの作成 〜操作の基本〜

3D Printer
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新規作成

前回はFreeCADで新規作成から画面の簡単な説明、「拘束」の考え方に関して解説しました。

FreeCADで3D CADデータの作成 〜設計方法の基本〜
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今回から3Dデザインをどうやって作成していくかを解説します。

まずは新規作成。

前回、解説しましたが、スタートページの「Create new…」で新しいデータの作成ができます。

もしくは左上の紙のマークからでもOKです。

するとまっさらな画面に変わります。

これで新規作成は完了です。

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新規スケッチの作成

FreeCADで3Dデザインをするには、まずは2次元で一方向から見た図形を描き、それを3次元形状にするという流れになります。

その2次元データを作成するのが、「スケッチ」です。

そこでまずは「スケッチ」を作成する手順を解説します。

機能のプルダウンメニューをクリック。

プルダウンメニューから「Parts Design」をクリック。

するとメニューバーにいっぱいコマンドが表示されます。

基本的にはこの「Parts Design」でデザインをしていきます。

コマンドの中で、紙の上に丸と四角が書かれているボタンが「スケッチ」の新規作成です。

すると、画面に4分割の四角が出て、左のウインドウが変化します。

左のウインドウには、「XY_Plane(ベース平面)」、「XZ_Plane(ベース平面)」、「YZ_Plane(ベース平面)」の3つが表示されていることでしょう。

XY_Planeが底面、その底面に対して、垂直に立った2つの側面がXZ_PlaneとYZ_Planeです。

まずは底面に図形を描いてみます。

「XY_Plane(ベース平面)」をクリックし、「OK」をクリックしてください。

「XY_Plane(ベース平面)」をクリックした時点で、デザイン画面の対応する平面が緑色に変わります。

「OK」をクリックすると、スケッチ画面へ変化します。

まずはこの画面で図形を描いてみます。

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スケッチに四角を描いて拘束する

まずは四角を描き、拘束してみます。

メニューバーから四角に赤丸二つのボタンをクリックします。

デザイン画面上で適当に2回クリックします。

1回クリックすると四角が現れ、終点を2回目のクリックで決めます。

ドラッグではないので注意です。

またこの後長さや位置を拘束し、形を決めていくので、この時点ではどんな形でも構いません。

ちなみに資格の場合は、横線はX軸に縦線はY軸に最初から拘束されています。

しかしこのままでは点や線をドラッグすると、四角は保っていますが、まだまだ自由に動かすことができます。

右側の縦線の長さを固定してみます。

右側の線をクリックし、上のメニューバーから赤色の両矢印をクリックします。

すると右側の線に長さが表示され、新しいウインドウが開きます。

このウインドウに目的の長さを入力し、「OK」をクリック。

今回は20 mmとしてみます。

四角の場合、右の線の長さを拘束したら、左の線の長さも決まってくるため、左の線の長さの拘束は必要ありません。

むしろ過剰な拘束となり、どちらかの拘束を解除しなければいけなくなります。

ちなみにやってみると、こんな感じのエラーが出てきます。

「OK」を押すと、今回試みた拘束が解除されます。

これを「冗長な拘束」と言いますが、自動削除してくれる機能もあります。

左側の「ソルバーメッセージ」の「冗長な要素を自動削除」にチェックをいれておくと、過剰な拘束は自動で消してくれます。

次に上の線の中心をY軸にしてみましょう

これを「対称拘束」といいます。

この場合は、2点と1本の線が必要となります。

今回は、四角の左上の点と右上の点、さらにY軸をクリックし、「><」ボタンをクリックしてください。

次は左下の点の位置を固定してみましょう。

四角の左下の点をクリックし、赤い鍵のボタンをクリック。

2か所に数字が現れ、今回はこれで四角の線が緑色になりました。

線が緑色になったということは、全部拘束されたのですが、ですが、まだ距離を決めていないので、決めていきましょう。

それぞれの数字をダブルクリックすると、新しいウインドウが開きます。

これで目的の長さを入力します。

ここで注意すべき点は、原点を中心に右側がX値は+で左側が-、上がY値が+で下が-ということです。

今回は、X軸からの距離を-10 mm、Y軸からの距離を-15 mmとしてみました。

今回は説明するために3つの拘束を使いましたが、状況に合わせて、使ってみてください。

こんな感じで四角を拘束するのは、長さの拘束、軸への拘束、位置の拘束なんかを知っておけば十分かなと思います。

とりあえず、これでスケッチは終わりです。

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直方体を作ってみる

ここから3次元構造を作ってみます。

今、スケッチで描いたのは長方形ですので、ここから直方体を作ってみます。

まずはスケッチを閉じます。

左のウインドウの「閉じる」をクリック。

左側のウインドウで今作成したスケッチを選択し、その上の「タスク」をクリック。

バグなのかたまにスタートページへ戻ってしまいますが、焦らず下のタブでデザイン中のタブに戻ります。

左のウインドウの「パッド」をクリック。

もしくは3D化したいスケッチをクリックして、直方体のマークをクリック。

すると左側のウインドウが変わり、パラメーターを入力する画面になります。

ここで長さを入力するとその長さ(厚さ)の立体になります。

この際、「面に対して対称」にチェックを入れると、先ほどの面を中心に対称的に3D化されます。

また「逆方向」にチェックを入れると、面に対して逆の方向へ立体が形成されます。

とりあえず20 mmの厚さにしておきましょう。

これで20 mmの厚さの直方体ができました。

なかなかやってみないとイメージがつかないかと思いますが、「スケッチ」で2次元構造を描いて、「パッド」で引っ張り上げて3次元構造を作ると思うといいかもしれません。

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3Dの操作法を解説

ここまでは2Dだったので、マウス操作だけで設計できました。

しかし3Dでは、マウス操作だけではできません。

ここで3Dの操作法を解説してきます。

基本的には以下の通りです。

上下左右ホイールドラッグ
(ホイールを押しながら、上下左右に動かす)
回転Shift + 右ドラッグ
拡大縮小ホイール回転

もしくは右上にあるこの箱で動かすこともできます。

この箱の場合は、面をクリックするだけで、その面を上にもってきてくれます。

この箱の右下にあるさらに小さな箱をクリックすると、3次元構造の見え方を変えることができます。

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直方体を削ってみる

今度は上から削ってみて、箱型を作ってみましょう。

この場合、スケッチを作成するのは、箱の上面だと楽です。

そこで箱の上面をクリックし、スケッチをクリックしてください。

するとまたスケッチの画面に移ります。

この箱の上面の面積よりも小さな四角を適当に描きます。

この四角を拘束していきますが、私がよくやる方法は横線をY軸へ、縦線をX軸へ対称拘束します。

まずは横線をY軸へ対称拘束します。

四角の上の2点を選択し、さらにY軸を選択します。

そして「 ><」マークをクリックし、対称拘束が完了です。

次に縦線ですが、右の2点とX軸を選択し、「><」をクリックすることで対称拘束します。

あとは縦線、横線の長さを拘束します。

まず横線を選択し、赤い両矢印マークをクリック。

また長さを設定するウインドウが出ますので、今回は「25 mm」として「OK」します。

縦線も同じように、選択し、赤い両矢印をクリック。

また長さを入力するウインドウが出てきますので、縦線は「15 mm」としておきましょうか。

ここまでで全部拘束が終了し、線が緑色になったかと思います。

これでスケッチを終了します。

今回作成したスケッチが選択されているのを確認し、タスクへと移ります。

今回は内側を削り、箱型を作りたいので、「ポケット」をクリックします。

先ほど厚みを20 mmとしていたので、15 mm削ってみましょう。

真上からでは線が入っただけのように見えますが、Shift + 右ドラッグで回転させてみてください。

ちゃんと真ん中がへっこんでいて、箱型になっているのが分かります。

FreeCADではこんな感じでデザインをしていきます。

FreeCADで3D CADデータの作成 〜円、線、六角形〜
円を作る前回は四角形を色々といじくり、箱型の構造を作りました。今回は円を作ってみましょう。データの新規作成し、XY_Planeでスケッチを開きます。上のメニューバーの丸に赤点のマークをクリッ...

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