SOLIDWORKSの鋼材レイアウトで形鋼フレームをモデリングする手順

SOLIDWORKSで形鋼フレームをモデリングするときは、「鋼材レイアウト」を使ってください。

板金でも形鋼でも、フレーム形状を作るときに『押し出し』や『シェル』を組み合わせて力技で作っていると、修正のたびに大量のフィーチャーをやり直すことになります。鋼材レイアウトを使えば、ワイヤーフレーム（骨組みの線）に対して断面プロファイルを流し込むだけなので、作業時間を大きく短縮できます。

この記事では、前後の中央にも柱が立つフレーム（下の画像）を例に、ワイヤーフレームの作成から形鋼の挿入、トリム/延長までの手順を解説します。

※ この記事はスケッチ編集を問題なくできる方を対象としています。

ワイヤーフレームを作成する

鋼材レイアウトを使うには、まず骨組みとなるワイヤーフレームを3Dスケッチで作る必要があります。形鋼は、このワイヤーフレームの線に沿って配置されます。

STEP 1：新規部品を作成する

「新規」から使用する部品テンプレートを選択し、「OK」をクリックします。

STEP 2：平面に矩形をスケッチする

平面をアクティブにして、「スケッチ」タブから「スケッチ」を選択します。

「矩形中心」コマンドで原点に中心を一致させ、1000×800の矩形を描きます。

「スケッチ終了」をクリックして編集を終えます。

STEP 3：参照平面を追加する

フィーチャータブの「参照ジオメトリ」から「平面」を選択します。

平面から距離500mmの位置に参照平面を挿入します。

1. 第1参照に平面を指定
2. 距離を 500mm に設定
3. OK ボタンをクリック

STEP 4：参照平面に矩形をスケッチする

STEP 3で追加した参照平面にスケッチを作成します。

「エンティティ変換」を選択します。

STEP 2で描いた矩形を構成する実線4本を選択し、エンティティ変換します。

1. 矩形の直線（実線）4本を選択
2. OK ボタンをクリック

「スケッチ終了」をクリックして編集を終えます。

STEP 5：3Dスケッチで上下の矩形をつなぐ

「溶接」タブから「3Dスケッチ」を選択します。

「直線」コマンドを選択します。

上下2つの矩形の4つの角を一致拘束で結び、4本の直線を3Dスケッチで描きます。

続けて、矩形の中点と中点を直線で結びます。正面側と背面側で計2本の直線を追加してください。

「3Dスケッチ」をクリックして編集を終えます。これでワイヤーフレームは完成です。

鋼材レイアウトで形鋼を挿入する

ワイヤーフレームの直線に対し、断面プロファイル（溶接輪郭）を割り当てて形鋼を生成していきます。ここではSOLIDWORKSに標準でインストールされている『山形鋼 40×40×5』を使います。

≫ 溶接輪郭の追加や編集方法はこちらを参照

STEP 1：溶接輪郭を選択する

「溶接」タブから「鋼材レイアウト」を選択します。

PropertyManagerで溶接輪郭を以下のように設定します。

1. 規格：JIS
2. Type：等辺山形鋼（l-e）
3. サイズ：40 × 40 × 5

STEP 2：底面の形鋼を挿入する

1. 「グループ」をクリックしてアクティブ（水色）にする
2. 底面の直線を、隣接している順番でクリックしていく
3. コーナーの処理は「とめ加工」を選択する

STEP 3：上面の形鋼を挿入する

1. 「新規グループ」をクリック
2. 上面の直線を隣接している順番でクリック
3. コーナーは「とめ加工」
4. 「輪郭をミラー」にチェックを入れる

STEP 4：4本の柱を挿入する

1. 「新規グループ」をクリック
2. 4隅の縦線をクリック（柱は一本ずつ新規グループで作成）
3. 「輪郭をミラー」や「角度」を調整して、向きを正しく整える

STEP 5：中央の2本の柱を追加する

1. 「新規グループ」をクリック
2. 真ん中の直線をクリック
3. 「輪郭をミラー」や「角度」で正しい向きにする
4. 「輪郭配置」をクリック
5. 輪郭の中心にある点をクリックして配置基準を変更する

トリム/延長で形状を整える

鋼材レイアウトを終えると、柱が他の形鋼にめり込んだり、突き抜けたりして形状がおかしくなっていることがあります。これを「トリム/延長」コマンドで整えます。

「溶接」タブから「トリム/延長」コマンドを選択します。

「トリムするボディ」に 4本の柱 を選択します。

続いて、トリム境界を設定します。

1. 「トリム境界」のラジオボタンを「面/平面」に切り替える
2. 要素として、柱と接している面を上下ともクリック
3. OK ボタンをクリック

余計な部分が削除され、正しい形状になります。

トリム境界：「面/平面」と「ボディ」の違い

トリム境界の選択肢には「面/平面」と「ボディ」があり、結果が異なります。意図と違う形状になったときは、もう一方を試してみてください。

これでフレームの完成です。

異なる種類の鋼材を組み合わせるには

この記事では一種類の鋼材しか使っていませんが、異種鋼材の組み合わせも可能です。

OKボタンで鋼材レイアウトをいったん終了し、もう一度「鋼材レイアウト」コマンドから別の溶接輪郭を選択すれば、同じパーツファイル内で混在させられます。

まとめ｜溶接構造のフレームは鋼材レイアウトで作る

形鋼フレームのモデリングは、押し出しやシェルを組み合わせるより、鋼材レイアウトを使ったほうが圧倒的に手数が少なく済みます。手順を整理すると次のとおりです。

溶接輪郭にはよく使うフレーム断面を自作で登録しておくこともでき、JIS規格の構造部材以外にも柔軟に対応できます。

SheetWorks をお使いの場合は、ここからアセンブリ作成や鋼材解析へも展開できますので、溶接フレームを扱う機会が多い方はぜひ活用してみてください。