3D CADと公差設計：CAD読み物

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3D設計における公差の表現方法について

　日々、さまざまな設計者の方とお話しさせていただく中で、設計における公差の考え方という話題で、いろいろなご意見を聞かせていただいています。

　「公差の値」に関しては、公差解析が重要だということを承知されている方々は多いと思われますが、3D設計における「公差の表現方法」については、いまだ明確な答えを持たれている方は少ないと思われます。

　「公差中心でモデリングすべき」「公差には設計意図が含まれているから今まで通りで変えられない」など賛否両論多くの意見を頂いてきましたが、何に重点を置き検討すればいいのでしょうか？

　3D CADで3D設計を進める上で、モデルの寸法値を決めることは大きな課題です。ある企業では、公差中心に統一してモデリングしていると聞きましたが、違う企業ではノミナル（基準寸法）でモデリングしているとも。さて一体どちらが正解なのでしょうか？

　公差とは、部品の形状に対して与えられた役割が、製品寿命間で達成するための条件であり、公差範囲内であれば、基準寸法値でなくても構わないというものです。一般的に公差範囲が大きければ大きいほど、製造コストは下がるといわれており、公差と製造コストには関連性があります。

　その中でも、公差と製造方法には密接な関係があり、公差によって製造方法がある程度特定されたり、製造方法に合わせて公差を考慮したりということがあります。

　では、製造分野での3Dモデル活用には、どのようなものがあるか見てみると、以下のように、企業によって活用レベルが異なることが分かってきました。

1. 3Dモデルから2D図を作成している。
2. 3Dモデルを金型部門（メーカー）に参考として渡している。
3. 3DモデルをCAMソフトに渡して、NCデータを作成している。
4. 3Dモデルを正式データとして出図（保証）している。

　（1）の場合、3Dモデルは2D図に投影され、2D図を作成するためにあるので、今までの図面のときと同じようにノミナルで問題ないでしょう。

　（2）の場合は、金型部門で有効に活用されていないことが見受けられます。原因としては、3Dモデルの寸法が、金型形状の狙い値と外れていることが挙げられます。

　寸法だけではなく、形状も変形させる場合もあります。ダイキャストや鋳物など、成型後に加工する場合もあります。

　このように、寸法値が製品として反映される工程はいろいろあり、3Dデータに求められる狙い値は、その工程により必要性も異なります。

　（3）（4）の場合は、どんな決めごとでモデリングすれば良いのでしょうか？　製造に関する制約は、設計段階で決定していない企業もあるでしょう。多くの企業では、3D CADの導入目的として、コラボレーションによるリードタイムの短縮が掲げられていました。公差を3Dモデルに反映させる方法についても、設計や生産技術、品質保証、コストなどについてクロスファンクショナルチームで議論することが重要ではないでしょうか。