Siemens NX モデリング・Synchronous・Freeform・Class-A

NX · Modeling & Synchronous

概要

Siemens NX のパートモデリング軸を構成する 4 領域 — Direct Sketch、フィーチャーベースの Modeling(Extrude/Revolve/Sweep/Boolean/Detail Feature/Pattern)、履歴なしで面を直接操作する Synchronous Modeling、そして Shape Studio・Freeform ベースの Class-A サーフェス — を 1 ページで整理する。

他社 CAD から流入した STEP データ を素早く修正すべき設計者、自動車外板 A 級サーフェス を検査するスタイリスト、いずれも対象となる。

Direct Sketch(スケッチャー)の基本

NX は 2 種類のスケッチモードを提供する。

Sketch on Plane(Task Environment): Datum Plane または Face を選択後、別個の Sketcher 環境に入り Ctrl+Q で抜ける。複雑・大型スケッチに有利。
Direct Sketch(NX 8.5 以降デフォルト): リボンで Sketch ボタンを押し平面をクリックするだけで Modeling 環境内でそのままスケッチ できる。現在の 標準ワークフロー。

メニューパス: Menu → Insert → Sketch または Menu → Insert → Sketch in Task Environment

Constraint・Dimension

Geometric Constraint: Coincident、Horizontal/Vertical、Parallel/Perpendicular、Tangent、Equal Length/Radius、Concentric、Collinear、Midpoint、Fix/Fully Fix、Symmetric など。
Rapid Dimension(D)が最も汎用的で、2 つのオブジェクトを選択すると状況に応じた寸法タイプが 自動提案 される。
Driving vs Reference: 参照寸法は 括弧表記 となり計算にのみ使用される。
寸法を Expression に連結すれば p12 = p10 * 2 + 5 のような 数式駆動 が可能。

> ヒント: 「幾何拘束 → 寸法拘束」の順序が原則 である。逆順で作業すると既に入れた寸法が拘束衝突で崩れ幾何が暴れる。

Studio Spline と曲率品質

Degree 3~7(基本 5 推奨)、Pole または Through Point 方式。
Continuity: G0(接触)、G1(接線)、G2(曲率)、G3(曲率変化率)。
自動車 A-surface は G2 最低、外観 A 級は G3 必須。
View → Visualization → Curvature Comb で曲率を 櫛状に可視化。

> ヒント: Studio Spline は Pole 数を最小限に保つ こと。Pole が多いと下流工程(Offset/Sweep)で曲率が波打つ。A 級外板は 5~7 pole が現実的な上限である。

スケッチ実務 Tip の要点

Reference Line(中心線・構築線)を積極活用して対称・拘束の基準を確保。
複雑形状は「ベース Sketch」+「プロファイル Sketch」で 2 段分離 — 可読性・修正性がともに向上する。
Fully Constrained 状態を目標とし、未拘束は Preferences → Sketch → Show Degree of Freedom Arrow で可視化。
大型スケッチでは Sketch Preferences の Continuous Auto Dimensioning をオフ にして性能負荷を軽減。
平面を誤選択した場合は Menu → Edit → Feature → Reattach Sketch で 作り直しなしに平面のみ差替。
Project Curve / Intersection Curve で他のボディエッジ・曲線をスケッチに投影できる。

> 注意: Trim で切断したオブジェクトは即座に消えず グレーの点線 Reference Curve として残る。蓄積するとスケッチが重くなるので定期的に整理する。

フィーチャーベース Modeling

基本フィーチャーのパス

フィーチャー	パス
Extrude	`Menu → Insert → Design Feature → Extrude` (X)
Revolve	`Menu → Insert → Design Feature → Revolve`
Sweep Along Guide	`Menu → Insert → Sweep → Sweep Along Guide`
Swept(Advanced)	`Menu → Insert → Sweep → Swept`
Variational Sweep	`Menu → Insert → Sweep → Variational Sweep`
Tube	`Menu → Insert → Sweep → Tube`
Block/Cylinder/Cone/Sphere	`Menu → Insert → Design Feature → Primitive`

Boolean

Unite、Subtract、Intersect の 3 つは大半のフィーチャーダイアログ内に内蔵されており、独立実行は Menu → Insert → Combine から呼び出す。

Subtract 時の Save Target / Save Tool チェックボックスで 原本保存可否 を選択できる。

Detail Feature(仕上げ)

Edge Blend(B): Constant、Variable、Corner setback 対応。大きいブレンドを先、小さいブレンドを後 の順序が R 干渉を低減する。
Face Blend: 2 面間の接線ブレンド。自動車/家電外観で必須。
Chamfer: Symmetric、Asymmetric、Offset-Angle。
Hole: Simple / Counterbored / Countersunk / Tapped(Thread Data 内蔵: ISO、ANSI、JIS)。
Thread: Symbolic(軽量で図面自動認識)vs Detailed(精密解析用)。
Draft: From Plane / From Edge / Tangent to Face / Parting Edge。
Shell(Hollow): 厚み + Pierced Face の組合せ。

Pattern Feature

Menu → Insert → Associative Copy → Pattern Feature で Linear、Circular、Polygon、Spiral、Along(曲線)、General(条件式)、Reference(他フィーチャーパターンの複製) のレイアウトを提供する。

Instance Points 機能で特定インスタンスのみ Suppress または寸法変動が可能。

Pattern Feature = フィーチャーツリー再現 → 復元・編集が容易
Pattern Face = 面のみコピー → 軽量だが編集脆弱

Datum・WCS・CSYS・Expression

Datum Plane/Axis/Point/CSYS は基準フィーチャーとしてツリーに 永続的に存在 する。WCS(Work Coordinate System)は 一時的 で W でトグルする。

数式管理は Menu → Tools → Expression(Ctrl+E)で行い、単位を明示(p10 = 50 mm)できる。"other_part::p12" 形式で別パートの値を参照する Interpart Expression も可能。

フィーチャーの Suppression 自体を if(p10>100, 1, 0) のような 式で制御 することもできる。

> ヒント: 主要寸法はすべて意味のある名前(L_Shaft、D_Bore、T_Wall)で命名する。p12 のような自動生成名のみが残ると数ヶ月後の修正時に追跡不能となる。

Measure & Analysis

Measure Distance / Angle / Minimum Distance / Area / Volume / Weight
Analysis → Mass Properties で 質量・COG・慣性テンソルを算出(材料は Menu → Tools → Material → Assign Material)。
Deviation Gauge: 2 面間偏差カラーマップ。
Draft Analysis: 射出金型の抜き勾配チェック(緑 OK、赤 Undercut)。
Zebra Analysis: A 級サーフェスの連続性検査。

Synchronous Modeling

2008 年の NX 6 で導入された NX の差別化機能である。履歴を持たない "dumb geometry"(STEP インポート、他社 CAD)の面を直接押し引きして編集し、フィーチャーベースモデルの上でも動作 する。

次のような状況で特に価値が大きい。

STEP/Parasolid/JT で受領した他社 CAD モデル をフィーチャーツリーなしで修正
NX 3 時代に作られた 10 年物のレガシーパート の寸法変更
他チームが作成した複雑パートを簡易的に修正する時(補強追加、穴拡大)
Feature Suppress なしの高速な What-if 編集

主要コマンド

コマンド	パス	用途
Move Face	`Menu → Insert → Synchronous Modeling → Move Face`	面(または集合)を移動、隣接面が自動拡張/縮小
Pull Face	`Menu → Insert → Synchronous Modeling → Pull Face`	面形状を保ったまま突出・削減
Offset Region	`Menu → Insert → Synchronous Modeling → Offset Region`	選択面の法線オフセット
Replace Face	Replace Face	面を別の面に置換(平面→曲面)
Delete Face	Delete Face	面削除 + Heal オプションで隣接面を延長
Resize Face	Resize Face	円筒・球・円錐の直径変更
Resize Blend	Resize Blend	ブレンド半径調整
Label Chamfer	Label Chamfer	Dumb チャンファーをパラメトリックに昇格
Relate → Make Coplanar/Coaxial/Parallel/…	Relate 配下	関係拘束
Copy/Cut/Paste Face	同じ	面の切取/貼付
Group Face	Group Face	複数面を一つのセットとしてグループ化

Move Face の実践

Distance モード: 矢印ドラッグまたは値入力。
Direction モード: Delta XYZ またはベクトル指定。
Angle モード: 軸中心に回転移動。
Point to Point モード: 2 点を連結。
Heal チェック: 移動時に隣接面を 接線延長で自動復元(デフォルトチェック推奨)。
Project onto Plane: Move 結果を特定平面に投影。

Pull Face の実践

Pull Face は面輪郭を Extrude のように突出 させ、負値を与えると材料が除去 される。周囲にブレンドがあればブレンドが自動再生される。

> ヒント: STEP インポートモデルの 穴径だけを変更したい場合は Resize Face が最速。Edit Feature → Hole のやり直しは不要。

Synchronous Modeling の注意点

履歴は残るが元のフィーチャーが無いため ロールバックが難しい。作業前に Save As でバックアップ を残す習慣が必須。
複雑な合成面(スプライン・ブレンド交差部)では Heal が失敗 する場合がある。Delete Face 後 Patch(Sheet)で手動仕上げ するルートが現実的。
NX バージョン差で同一コマンドの挙動が微妙に異なるため、チーム内 バージョン同期 が重要。

Freeform・Shape Studio・Class-A

Freeform カテゴリ

コマンド	用途
Through Curves	複数の断面曲線を通る Loft サーフェス
Through Curve Mesh	縦×横格子の曲線 — 自動車 A サーフェス基本形
Swept(Advanced)	1~3 ガイド + 多断面スイープ
Studio Surface	最も柔軟な高度サーフェス、G3 連続性
Ruled(N-side)	2 曲線間の直線補間
Styled Blend	Rail・Tangent 制御付きブレンド
Four Point Surface	4 点パッチ
Law Extension	エッジを法則(Law)で延長 — 航空リーディングエッジ
Bridge Surface	サーフェス間接続(G0~G3)
N-sided Surface	多辺(3~9)埋め
Fill Surface	N-side 代替、自動連続性

Law Curve

Menu → Insert → Curve → Law Curve で 線形・3 次・正弦波・スプライン Law により数式ベースの曲線を定義する。

インペラブレード、スクリュー、螺旋カム の設計で主に活用される。

A-Surface の品質解析

Zebra Analysis: 反射ストライプ。G1 では縞が連続、G2 では縞幅が滑らかに変化。
Reflection Analysis: 仮想照明反射で 金型の映り込み をシミュレーション。
Highlight Line Analysis: 光源投射ハイライト。
Curvature Comb / Gaussian Curvature Map: 数値 + カラーマップ。
Deviation Check: 基準サーフェス対比の偏差計測。

Shape Studio(Industrial Design)

Realize Shape は Sub-D モデリング ツールで、SolidWorks Power Surfacing や Rhino T-Splines と同様のポジション。

Cage Mesh ボックス を push/pull で彫刻すると NURBS に自動変換 される。

サーフェス → ソリッド変換

Sew(Stitch): Menu → Insert → Combine → Sew。複数サーフェスを結合、閉じたボリュームなら自動で Solid となる。
Patch: ソリッド面の一部をサーフェスに置換 — 金型修正で常時使用。
Thicken: サーフェスに厚みを付与(板金の代替)。
Trim and Extend / Trim Sheet: サーフェスの切取・延長。

> ヒント: 自動車外板は 「Class-A Studio Surface → Sew → Thicken → Sheet Metal」 が典型的ワークフロー。2026 年現在 NX の Class-A 品質は Alias/ICEM と比較しても競争力 がある。

実務チェックリスト

スケッチは幾何拘束が先 → 寸法拘束が後の順序を維持
主要寸法は意味のある Expression 名に置換
Studio Spline の Pole 数を最小化、G2 以上を目標
Edge Blend は大半径 → 小半径の順で配置
STEP インポート修正時は Resize Face / Move Face を優先試行
Synchronous 作業前に Save As でバックアップ
A-Surface は Zebra + Reflection + Curvature Comb の 3 種解析を併用
自動車外板 Pole 5~7 個、G3 連続性を確認