Sketcher と Part Design の実務ガイド

概要

パートモデリングはSketcher から始まり Part Design で仕上げる。本ページではスケッチ進入から Pad・Pocket・Shaft・Rib などスケッチベースのフィーチャー、Dress-Up(フィレット/面取り/ドラフト/シェル)、Boolean、Reference Element、Body/Feature のツリー管理までを一貫した流れで整理する。

自動車部品・金型・構造物エンジニアがDesign Intent を維持しつつ高速にモデリングするための基本である。

1. Sketcher 進入と基本概念

Sketch は必ず平面(Plane)あるいは平面形状の面(Planar Face)上にのみ描かれる。平面を選択してから Sketcher アイコンをクリックするか、平面をダブルクリックして進入する。

• Sketch vs Positioned Sketch — 標準 Sketch は原点が固定だが、Positioned Sketch は H/V 軸と原点をユーザーが直接指定する。再利用性と Design Intent の観点から Positioned Sketch をデフォルトにするほうが安全。
• H 軸(Horizontal) — 横軸、赤矢印。
• V 軸(Vertical) — 縦軸、緑矢印。
• Origin — H/V 交点。最初の Constraint の基準点。

ヒント: Tools → Options → Mechanical Design → Sketcher → Grid でスナップと間隔を調整できる。ただし実務ではGrid をオフにして Constraint で図形を固定する側が保守性に優れる。

2. Sketcher ツールバー概要

2.1 Profile・Shape ツール

• Profile — ライン・アーク・スプラインを連続で作成する主力ツール
• Rectangle, Oriented Rectangle, Parallelogram
• Elongated Hole, Keyhole, Cylindrical Elongated Hole
• Circle, Three Point Circle, Tri-tangent Circle, Arc
• Spline, Conic — GSD スタイルの曲線
• Line (Bi-tangent, Angle/Normal, Bisecting)
• Axis — 回転軸。Shaft/Groove で必須
• Point (Coordinates, Equidistant, Intersection, Projection)
• Ellipse, Parabola by Focus, Hyperbola by Focus
• Connect — 2要素をカーブでつなぐ

2.2 Operation ツール

• Corner / Chamfer — フィレット・面取り
• Trim / Break / Quick Trim — カット
• Close Arc / Complement Arc — 弧閉じ・補完
• Mirror, Symmetry
• Translate, Rotate, Scale, Offset — 移動/回転/スケール/オフセット(コピー生成オプション)
• Project 3D Elements — 3Dエッジを平面へ投影(黄色)
• Intersect 3D Elements — 3D要素とスケッチ平面の交差(黄色)
• Project 3D Silhouette Edges — シルエット投影(球・円筒境界を自動)

ヒント: Project/Intersect で生成された黄色要素は3Dソースに連動して自動更新される。リンクを切るには右クリック → Isolate。

注意: Project を乱用するとTree が複雑化し Update 時間が急増する。必要な箇所のみにとどめ、可能なら Reference Element で迂回する。

3. Constraint 戦略

現場の原則はシンプル。幾何拘束が先、寸法拘束は最後。 寸法から与えると寸法変更時に図形が意図と異なる形に崩れる。

適用順序:

1. Horizontal / Vertical
2. Parallel / Perpendicular / Coincident / Tangent / Concentric
3. Symmetry / Equal Radius / Equal Length
4. Dimensional(Length, Radius, Angle, Distance)

3.1 カラーコード

• 白 — Under-constrained(拘束不足、ドラッグ可能)
• 緑 — Iso-constrained(完全拘束、理想)
• 紫 — Over-constrained(過拘束、除去が必要)
• 赤 — Inconsistent(矛盾、衝突)
• 黄 — External Reference(外部参照)
• 茶 — Not changed(未更新)

ヒント: 日常作業では緑(Iso-constrained)を目標とするが、Design Table と連携するモデルでは意図的に Under-constraint を残して寸法ドライブを行いやすくすることもある。

注意: Over-constraint 警告が出たとき、エンジニアリング上許容されるケースであればダイアログで「Deactivate」を押してひとつだけ無効化して暫定対応できる。

3.2 よく使う拘束の組み合わせ

目的	Constraint 組み合わせ
対称図形	Symmetry(中心線基準)
同心円 2 つ	Concentric
歯車 2 ペア	Equal Radius
スロット両端	Tangent + Concentric
平行棒	Parallel + Distance
丸み角	Tangent + Equal Radius

4. Sketch Analysis と Sketch 実践ヒント

Tools → Sketch Analysis(Sketcher 内部)は3 タブで構成される。

• Geometry — 開いたプロファイル・自己交差・閉鎖の有無
• Use-Edges — 外部参照の状態(壊れたリンクの有無)
• Diagnostic — 過拘束・不足拘束・矛盾の診断

ヒント: Pad/Pocket 生成前に必ず Sketch Analysis を実行して「Closed Profile」の有無から確認すると「The profile is not closed」エラーから抜け出せる。

現場で定着している習慣をいくつか挙げる。

• 1 Sketch = 1 Design Intent — 1つのスケッチにすべてのディテールを詰め込まず、Pad → Pocket → Chamfer とフィーチャーを分離する。
• Construction Geometry の活用 — 円中心同士を揃える補助線などは Construction Line として残す(アイコンでトグル)。
• 原点付近に配置 — プロファイルの1点を Origin に Coincidence で拘束すると Dangling を防げる。
• Sub-elements の活用 — 四角形を描いたあと、1辺だけドラッグして必要な部分のみ修正。
• Animate Constraint — 寸法を右クリック → Animate Constraint で範囲スライダーを動かし、メカニズムの動きを事前確認する。
• Change Sketch Support — スケッチ平面を別の平面へ移し、スケッチ自体を再利用する。

5. Part Design — Sketch-Based Features

メニューパスは共通で Insert → Sketch-Based Features → {フィーチャー} である。

• Pad(押し出し) — Type: Dimension / Up to Next / Up to Last / Up to Plane / Up to Surface。Thick(薄肉壁)、Mirrored Extent(対称)、More で Second Limit。
• Pocket — Pad の引き算。
• Shaft(回転体) — Sketch + 回転軸(Sketch 内 Axis または外部 Line)。Angle 0~360°。
• Groove — Shaft の引き算。
• Rib — Profile を Center Curve に沿って Sweep。Profile Control は Keep Angle / Pulling Direction / Reference Surface。Spine 指定可能。
• Slot — Rib の引き算。
• Stiffener(補強材) — 1本の線でリブを生成。
• Multi-Sections Solid(Loft) — 複数 Section + Guide Curve + Spine。
• Removed Multi-Sections Solid — Loft の引き算。
• Solid Combine — 2プロファイル外挿ボリュームの交差。カム/ギア形状に有用。

6. Dress-Up Features

• Edge Fillet — Constant/Variable Radius、Chordal モード、Conic Parameter
• Variable Radius Fillet — 点ごとに異なる R
• Face-Face Fillet — エッジがなくても面-面で丸め
• Tritangent Fillet — 3面接線の丸め
• Chamfer — Length/Length または Length/Angle
• Draft Angle — 抜き勾配。Neutral Element 必須。金型設計に必須
• Draft Reflect Line — シルエット線基準のドラフト(反映線)
• Shell — ソリッドの中空化。Outer Face + Inner/Outer Thickness
• Thickness — 面厚さ変更
• Thread/Tap — 仮想ねじ山(ジオメトリは生成されず注記情報のみ付与)
• Remove Face / Replace Face — 面の削除・差し替え

7. Boolean Operations

Part 内の複数 Body を統合する演算。

• Assemble — 加算/減算の符号を保持
• Add — 和集合
• Remove — 差集合
• Intersect — 積集合
• Union Trim — 結合後に一部を除去
• Remove Lump — 不要な塊を除去

ヒント: Body を複数作って Boolean で結合する方式は、単純な Pad → Pocket 連鎖よりもTree がすっきりし、Edit 衝突が少ない。自動車部品では強く推奨される。

注意: Boolean は順序に敏感である。Assemble 順序が変わると最終ジオメトリが変わることがある。

8. Reference Elements

Part 設計の骨組みとなる「Point / Line / Plane」の集合である。

• Point — Coordinates, On Curve, On Plane, On Surface, Circle Center, Tangent on Curve, Between
• Line — Point-Point, Point-Direction, Angle/Normal, Tangent to Curve, Normal to Surface, Bisecting
• Plane — Offset, Parallel through Point, Angle/Normal, Through 3 Points, Through 2 Lines, Through Point and Line, Through Planar Curve, Normal to Curve, Tangent to Surface, Equation, Mean through Points

ヒント: Reference Element はTree の上部にまとめて配置し、以降すべてのフィーチャーがこれを参照するように作る。これがSkeleton 方式であり、設計変更時の影響が最小化される。

→ 詳細: Skeleton ベースの Top-down 設計は /cad-tips/catia/assembly-dmu.md で引き続き扱う。

9. Transformation Features

Body/Feature 自体を移動・パターン化する。

• Translation / Rotation / Symmetry — 全 Body の移動・回転・対称
• AxisToAxis — 座標系移動
• Mirror — Body または Feature のミラーコピー
• Rectangular Pattern — 矩形配列。Instance(s) & Length / Instance(s) & Spacing
• Circular Pattern — 円形配列。基準軸指定
• User Pattern — Sketch ポイントベース(非定形配列)
• Scaling / Affinity — スケーリング

ヒント: Pattern の「Keep specifications」を有効にすると、個別インスタンスの長さが「Up to Next」のように動的に追従する。オフにすると固定長さで複製される。

10. Hole Feature を正しく使う

パスは Insert → Sketch-Based Features → Hole。実務で最も頻繁に使われるツールの一つである。

• Type — Simple / Tapered / Counterbored / Countersunk / Counterdrilled
• Thread — Metric, UNC, UNF, Gas または No Thread
• Extension — Blind / Up To Next / Up To Last / Up To Plane / Up To Surface
• Positioning Sketch — Hole 中心の寸法
• Bottom Type — Flat / V-bottom(118°・120°)

ヒント: Hole 生成時にPositioning Sketch が自動的に一緒に作成される。この Sketch をダブルクリックして寸法を与えないと Hole 位置が確定しない。拘束をかけないと原点基準で配置されてしまう。

11. Body / Feature ツリー管理

• PartBody — デフォルトのメイン Body(削除不可)
• Body.2, Body.3 … — 追加 Body、Insert → Body で生成
• Define in Work Object — 特定 Body をアクティブ化(緑の下線)。アクティブ Body にのみフィーチャーが追加される
• Change Body — 特定 Feature を別 Body へ移動

ヒント: 対称部品は片側のみ Body.2 にモデリングしたあと PartBody へMirror + Assemble すれば、片側だけ修正しても反対側が追従する。Design Change のコストが半分に減る。

11.1 命名規約

• 意味のある名前に変えること: Pad.1 → Pad_BaseHousing
• 機能別 Body の分離: Main / Mounts / Cutouts
• Reference Element は Tree 上部にまとめ、名前にプレフィックス(Ref_)を付与
• Ordered Geometrical Set を優先(ビルド順序の保証)

実務チェックリスト

• Sketch は Positioned Sketch で始める
• 幾何拘束 → 寸法拘束 の順序を遵守
• Sketch Analysis で Closed Profile を確認してから Pad/Pocket
• Feature 名を意味のあるものに変更(Pad.1 → Pad_Housing など)
• 機能別に Body を分離し Boolean で結合
• Reference Element を Tree 上部に配置(Skeleton 方式)
• Pattern の Keep specifications オプションを状況に応じて設定
• Hole Positioning Sketch に必ず寸法を付与
• 対称部品は Mirror + Assemble で片側のみ保守