スケッチは作れるようになったけど、Part Designワークベンチのモデリングコマンドの使い方がわからない！基礎的な使い方から色々な場面まで使えるようになりたい！と思っていませんか？
私もモデリングコマンドを使ってみたところ、基礎的な使い方はできても、応用的な使い方が分からず苦労しました。
そこでこの記事は、Part Designワークベンチのモデリングコマンドについて、基礎的な使い方から応用の効く内容となるように整理したので、参考にしてください。
この記事でわかること。
- パーツモデリングの流れ
- モデリングコマンドの使い方
- ボディーの作り方
- データム点／線／平面の作り方
- ローカル座標系の作り方
モデリングを習得したい方は、是非ともこの記事を読んであなたの「ものづくり」に役立ててください。
パーツモデリングのコマンドとは
3Dモデルを作成するコマンドのことで、下図に示すように数多くの種類があります。
それぞれ「形状の作成」「形状の切取り」「形状の複写」「形状の修正」「形状の組合せ」のグループに分けられるのでまとめておきます。
- 形状の作成 （パッドから加算基本形状まで）
- 形状の切取り（ポケットから減算基本形状まで）
- 形状の複写 （鏡像からマルチ変換まで）
- 形状の修正 （フィレットから厚みまで）
- 形状の組合せ（ブーリアン演算）
パーツモデリングの流れ
最初にワークベンチをPart Designにします。
- 「新規」アイコンをクリック
- 「ボディーを作成」をクリック
- 「スケッチを作成」をクリック
- 平面を選択して「OK」をクリック
- スケッチの作成
- スケッチの輪郭線から3Dモデルを作成
「平面を選択」では、用途に合わせた平面を選択してOKをクリックします。
- 平面で作図したい場合は「XY_Plane（ベース平面）」
- 正面で作図したい場合は「XZ_Plane（ベース平面）」
- 右側面で作図したい場合は「YZ_Plane（ベース平面）」
スケッチ平面に指定できるのは、基準平面（ベース平面）、ソリッド平面、データム平面です。（曲面などの丸みのある面は指定できません。）
スケッチの作り方がよくわからない！という方は、スケッチの作り方をこちらの記事にまとめているので参考にしてください。
Part Designはドキュメントの中にBodyを作成してモデリングを行いますが、1つのBodyの中に複数のソリッドボディを持つ状態に対応していません。
対策として、以下の内容を意識してモデリングを行う必要があります。
- ベース形状と結合している状態を維持する
- 複数の要素を複数のBodyに分割して（マルチボディ）ブーリアン演算で結合する
マルチボディのモデリングは下記の記事を参考にしてください。
パッド（押し出し）
パッドはスケッチに描いた輪郭線をスケッチ平面から押し出しするコマンドです。
スケッチを作成したら「パッド」アイコンをクリックします。
コンボビューに「パッドパラメーター」が表示されるので、押し出しする長さや向きを調整して「ok」をクリックします。
パッドの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Pad」をダブルクリックします。
レボリューション（回転掃引）
レボリューションはスケッチに描いた輪郭線を回転掃引するコマンドです。
回転軸はX軸、Y軸、Z軸を選べますが、任意の位置や角度で回転掃引したい場合、スケッチに構築モードの線を追加して、これを回転軸とすることができます。
スケッチを作成したら「レボリューション」アイコンをクリックします。
コンボビューに「回転パラメーター」が表示されるので、構築モードの線を回転軸としたい場合、軸のプルダウンメニューから「補助線1」を選び「ok」をクリックします。
なお、構築モードの線を作成していない場合、「補助線1」は表示されません。
レボリューションの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Revolution」をダブルクリックします。
加算ロフト
加算ロフトは複数の平面に作成したスケッチをつないで立体形状を作成するコマンドです。
2つ以上の離れた平面にスケッチを作成して、「加算ロフト」アイコンをクリックします。
コンボビューに「ロフトパラメーター」が表示されるので、そのまま「ok」をクリックします。
加算ロフトの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「AdditiveLoft」をダブルクリックします。
加算パイプ（スイープ）
加算パイプはプロファイル（輪郭線）をスイープ経路に沿わせて立体形状を作成するコマンドです。
スイープ経路のスケッチの端点は、プロファイルのスケッチの中心点や頂点に一致させます。（離れているとエラーになります）
プロファイルのスケッチを選択して、「加算パイプ」アイコンをクリックします。
コンボビューに「パイプパラメーター」が表示されるので、オブジェクトをクリックしてスイープ経路のスケッチを選び「ok」をクリックします。
加算パイプの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「AdditivePipe」をダブルクリックします。
加算ヘリカル
加算ヘリカルはスケッチに描いた輪郭線を軸に対して螺旋状に作成するコマンドです。
スケッチを作成したら「加算ヘリカル」アイコンをクリックします。
コンボビューに「らせんパラメーター」が表示されるので、回転軸や、高さ、ターン（巻数）、ピッチ、左利き（巻き方向）を調整して「ok」をクリックします。
加算ヘリカルの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「AdditiveHelix」をダブルクリックします。
加算基本形状
加算基本形状はスケッチ不要の立体形状（直方体や円柱、球、円錐、楕円体、トーラス、角柱、ウエッジ）を作成するコマンドです。
スケッチを開かない状態で、「加算直方体」アイコンをクリックします。
コンボビューに「プリミティブパラメーター」と「アタッチメント」が表示されるので、立体形状のサイズや位置を調整して「ok」をクリックします。
加算直方体の形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Box」をダブルクリックします。
ポケット（押し出しカット）
ポケットはスケッチに描いた輪郭線をスケッチ平面から押し出しカットするコマンドです。
モデルの平面を選択して、スケッチを作成したら「ポケット」アイコンをクリックします。
コンボビューに「ポケットパラメーター」が表示されるので、カットする長さや向きを調整して「ok」をクリックします。
ポケットの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Pocket」をダブルクリックします。
ホール
ホールはねじ穴を作成するコマンドです。
スケッチでねじ穴を開けたい位置に、任意の大きさの円を作成したら「ホール」アイコンをクリックします。
コンボビューに「ホールパラメーター」が表示されるので、直径や下穴深さを調整して「ok」をクリックします。
ホールの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Hole」をダブルクリックします。
グルーブ（回転掃引カット）
グルーブはスケッチに描いた輪郭線を回転掃引カットするコマンドです。
スケッチ線は立体形状に重なると、隠れて見えなくなってしまうため、描画スタイルをワイヤーフレームに切替えます。
スケッチを作成したら「グルーブ」アイコンをクリックします。
コンボビューに「回転パラメーター」が表示されるので、回転軸を選び「ok」をクリックします。
グルーブの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Groove」をダブルクリックします。
減算ロフト
減算ロフトは複数の平面に作成したスケッチを繋いだ立体形状でカットするコマンドです。
スケッチ線は立体形状に重なると、隠れて見えなくなってしまうため、描画スタイルをワイヤーフレームに切替えます。
2つ以上の離れた平面にスケッチを作成して、「減算ロフト」アイコンをクリックします。
コンボビューに「ロフトパラメーター」が表示されるので、そのまま「ok」をクリックします。
減算ロフトの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「SubtractiveLoft」をダブルクリックします。
減算パイプ（スイープカット）
減算パイプはプロファイル（輪郭線）をスイープ経路に沿わせた立体形状でカットするコマンドです。
プロファイルのスケッチを選択して、「減算パイプ」アイコンをクリックします。
コンボビューに「パイプパラメーター」が表示されるので、オブジェクトをクリックしてスイープ経路のスケッチを選び「ok」をクリックします。
減算パイプの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「SubtractivePipe」をダブルクリックします。
減算ヘリカル
減算ヘリカルはスケッチに描いた輪郭線を軸に対して螺旋状にカットするコマンドです。
スケッチを作成したら、「減算ヘリカル」アイコンをクリックします。
コンボビューに「らせんパラメーター」が表示されるので、回転軸や、ピッチ、高さ、角度、ターン（巻数）、伸び、巻き方向を調整して「ok」をクリックします。
減算ヘリカルの形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「SubtractiveHelix」をダブルクリックします。
減算基本形状
減算基本形状はスケッチ不要の立体形状（直方体や円柱、球、円錐、楕円体、トーラス、角柱、ウエッジ）でカットするコマンドです。
スケッチを開かない状態で、「減算直方体」アイコンをクリックします。
コンボビューに「プリミティブパラメーター」が表示されるので、立体形状の大きさや位置を調整して「ok」をクリックします。
減算直方体の形状を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Box」をダブルクリックします。
鏡像（ミラー）
鏡像は対象の立体形状を、指定した平面に対して対称に複写するコマンドです。
複写する平面には、垂直スケッチ軸と水平スケッチ軸を選べますが、任意の平面へ複写したい場合、複写する立体形状のスケッチに構築モードの線を追加して、これを複写平面とすることができます。
対象の立体形状を選択して、「鏡像」アイコンをクリックします。
コンボビューに「鏡像パラメーター」が表示されるので、構築モードの線を複写平面としたい場合、平面のプルダウンメニューから「補助線1」を選び、「ok」をクリックします。
なお、構築モードの線を作成していない場合、「補助線1」は表示されません。
鏡像を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Mirrored」をダブルクリックします。
直線状パターン
直線状パターンは対象の立体形状を、指定した直線方向へ複写するコマンドです。
複写する方向には、垂直スケッチ軸と水平スケッチ軸を選べますが、任意の方向へ複写したい場合、複写する立体形状のスケッチに構築モードの線を追加して、これを複写方向とすることができます。
対象の立体形状を選択して、「直線状パターン」アイコンをクリックします。
コンボビューに「直線状パターンパラメーター」が表示されるので、構築モードの線を複写方向としたい場合、方向のプルダウンメニューから「補助線1」を選び、長さ、回数を指定して「ok」をクリックします。
- 長さ 複写する長さの範囲を指定します。ピッチは等間隔になります。
- 回数 複写後の個数を指定します。
なお、構築モードの線を作成していない場合、「補助線1」は表示されません。
直線状パターンを編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「LinearPattern」をダブルクリックします。
円状パターン
円状パターンは対象の立体形状を、指定した軸に対して円状へ複写するコマンドです。
複写する軸には、通常のスケッチ軸などを選べますが、任意の軸で回転複写したい場合、データム線（詳細は後述します）を作成して、これを複写軸とすることができます。
対象の立体形状を選択して、「円状パターン」アイコンをクリックします。
コンボビューに「円状パターンパラメーター」が表示されるので、データム線を複写軸としたい場合、軸のプルダウンメニューから「参照を選択」を選び、3Dビューのデータム線をクリックして、角度、回数を指定して「ok」をクリックします。
- 角度 複写する角度の範囲を指定します。ピッチは等間隔になります。
- 回数 複写後の個数を指定します。
円状パターンを編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「PolarPattern」をダブルクリックします。
マルチ変換
マルチ変換は鏡像や直線状パターン、円状パターンで作成した形状を、繰り返したり組合せることができるコマンドです。
これに対し、上記で解説した鏡像や直線状パターン、円状パターンはコマンドを繰り返すことができません。
対象の立体形状を選択して、「マルチ変換」アイコンをクリックします。
コンボビューに「マルチ変換パラメーター」が表示されるので、配置変換の枠の内側へマウスのカーソルを移動させて、右クリックからコマンド（鏡像や直線状パターン、円状パターン）を選択します。
コマンドの設定項目が表示されるので入力して、これを必要な分だけ追加して「ok」をクリックします。
なお、配置変換に追加したコマンドを削除したい場合は、対象のコマンドの上で右クリックして削除を選択します。
マルチ変換を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「MultiTransform」をダブルクリックします。
フィレット
フィレットはエッジを丸めるコマンドです。
エッジを選択して「フィレット」アイコンをクリックします。
コンボビューに「フィレットパラメーター」が表示されるので、半径を入力して「ok」をクリックします。
なお、エッジをまとめて選択すれば、一度にフィレットを作成することもできます。
フィレットパラメーターで指定できる半径は１つまでのため、異なる半径を指定したい場合は、フィーチャーを追加して指定します。
フィレットを編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Fillet」をダブルクリックします。
面取り
面取りはエッジを斜めにカットするコマンドです。
エッジを選択して「面取り」アイコンをクリックします。
コンボビューに「面取りパラメーター」が表示されるので、面取り寸法を入力して「ok」をクリックします。
なお、エッジをまとめて選択すれば、一度に面取りを作成することもできます。
面取りパラメーターで指定できるサイズは１つまでのため、異なるサイズを指定したい場合は、フィーチャーを追加して指定します。
面取りを編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Chamfer」をダブルクリックします。
抜き勾配
抜き勾配は指定した平面（中立面）に対して勾配を作成するコマンドです。
勾配を指定したい面をクリックしてから、「抜き勾配」アイコンをクリックします。
コンボビューに「抜き勾配パラメーター」が表示されるので、抜き勾配の基準面となる中立面と角度を入力して「ok」をクリックします。
抜き勾配を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Draft」をダブルクリックします。
厚み（シェル）
厚みは立体形状を均一な厚みにするコマンドです。
くり抜きたい面を選択してから、「厚み」アイコンをクリックします。
コンボビューに「厚みパラメーター」が表示されるので、厚みを入力して「ok」をクリックします。
厚みを編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Thickness」をダブルクリックします。
ブーリアン演算
ブーリアン演算は複数の立体形状が重なっている状態で、和、差、積といった集合演算により、組合せた立体形状を作成するコマンドです。
複数のBodyを選択して、「ブーリアン演算」アイコンをクリックします。
コンボビューに「ブーリアンパラメーター」が表示されるので、結合、切り取り、共通部分のいずれかを選択して「ok」をクリックします。
なお、切り取りの結果について、アクティブのBodyが切り取られる側となるため、ツリーの対象のBodyをダブルクリックしてアクティブに切替えておきます。
ブーリアン演算を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Boolean」をダブルクリックします。
ボディーを作成
ボディーを作成はドキュメントの中にBodyを追加するコマンドです。
「ボディーを作成」アイコンをクリックすると、コンボビューのツリーにBodyが追加されます。
なお、Bodyを跨いだモデリングはエラーになるので、1つのBodyで完結したモデリングをする必要があります。
データム点を作成
データム点を作成は基準となる点を作成するコマンドです。
立体形状のエッジや平面、フィーチャーなどの要素を選択して、「データム点を作成」アイコンをクリックします。
コンボビューに「データム点パラメーター」が表示されるので、アタッチメントモードから次の項目を選択して「ok」をクリックします。
重心
- 要素に立体形状のエッジを選択していた場合、中点の位置に点を作成
- 要素に立体形状の平面を選択していた場合、平面の重心に点を作成
- 要素にフィーチャーを選択していた場合、立体形状の重心に点を作成
オブジェクトの原点
- 要素にX_Axisを選択していた場合、原点から座標入力した位置に点を作成
データム点を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「DatumPoint」をダブルクリックします。
なお、要素にフィーチャーを選択していた場合も、「オブジェクトの原点」を選択して座標入力できますが、注意点としてBodyに最初のフィーチャーを作成したときのスケッチが、XY平面、XZ平面、YZ平面のどの平面で作成したのかによって入力した座標の位置が変わります。
- XY平面のとき（X,Y,Z）→（X,Y,Z）となり座標系と入力した座標が一致する
- XZ平面のとき（X,Y,Z）→（X,-Z,Y）つまり（1,2,3）を入力すると（1,-3,2）となる
- YZ平面のとき（X,Y,Z）→（Z,X,Y）つまり（1,2,3）を入力すると（3,1,2）となる
結論、データム点の座標入力は、ツリーのOriginを展開して、X_Axisを選択しておきます。
データム線を作成
データム線を作成は基準となる軸を作成するコマンドです。
立体形状の平面や曲面、データム点などの要素を選択して、「データム線を作成」アイコンをクリックします。
コンボビューに「データム線パラメーター」が表示されるので、設定内容を確認して「ok」をクリックします。
データム線を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「DatumLine」をダブルクリックします。
データム平面を作成（無限平面）
データム平面を作成は基準となる平面を作成するコマンドです。
平面（ベース平面、立体形状の平面）や直線（データム線、立体形状のエッジ、スケッチ線）、点（データム点、立体形状の頂点、スケッチ線の端点）などの要素を選択して、「データム平面を作成」アイコンをクリックします。
コンボビューに「データム平面パラメーター」が表示されるので、軸方向の距離や軸の回転角度を入力して「ok」をクリックします。
軸方向の距離はZ方向のみ反応するので、異なる軸方向へ移動させたい場合は基準となる要素を変更します。
データム平面を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「DatumPlane」をダブルクリックします。
ローカル座標系を作成
ローカル座標系を作成は基準となる座標系を作成するコマンドです。
この座標系はAssembly4で部品と部品を合致させるときに使います。
立体形状のエッジや頂点などの要素を選択して、「ローカル座標系を作成」アイコンをクリックします。（描画スタイルをワイヤーフレームに切替えると選択しやすくなります）
- 頂点を選択すると、角や隅に座標系が配置される
- 円の周囲を選択すると、穴や軸の中心に座標系が配置される
コンボビューに「ローカル座標系パラメーター」が表示されるので、アタッチメントモードの内容と3Dビューに表示された座標系が意図した位置に配置できていれば「ok」をクリックします。
なお、アタッチメント・オフセットに数値を入れると、座標系を移動することもできます。
ローカル座標系を編集したい場合は、コンボビューのツリーに追加された「Local_CS」をダブルクリックします。
モデリングコマンドのキャンセル
モデリングコマンドの実行中にキャンセルしたい場合は、コンボビューの「キャンセル」をクリックするか、キーボードのEscキーを押します。
まとめ｜FreeCAD モデリングコマンドの使い方を初心者向けに解説
パッドからローカル座標系を作成までのコマンドの使い方を解説してきました。
モデリングは作る形状によって、使うべきコマンドも変わるため、柔軟なモデリングができるように、すべてのコマンドを使えるようにしましょう。
ここでモデリングのエラー対策を記載しておきます。
Part Designはドキュメントの中にBodyを作成してモデリングを行いますが、1つのBodyの中に複数のソリッドボディを持つ状態に対応していません。
対策として、以下の内容を意識してモデリングを行う必要があります。
- ベース形状と結合している状態を維持する
- 複数の要素を複数のBodyに分割して（マルチボディ）ブーリアン演算で結合する
モデリングコマンドの使い方を習得したら
モデリングコマンドの使い方を習得したら、下記のリンクから学びたい内容の記事に進んでください。
おすすめは「Part Design」や「サーフェス」「板金」「図面」「アセンブリ」「FEM」「練習問題」です。
