3D CADで金型のアンダーカット確認が重要な理由
3D CADを使って樹脂成形品や金型を設計するとき、早い段階で確認しておきたい項目の一つがアンダーカットです。アンダーカットとは、想定している型開き方向や成形品の抜き方向に対して、そのまま移動させると金型の一部と成形品が引っ掛かる形状を指します。代表的な例として、側面穴、内向きの爪、横方向へ張り出した突起、溝の裏側、凹部の内側に設けられた段差などがあります。
ただし、アンダーカットがあること自体が必ず設計不良を意味するわけではありません。製品の機能や組み付け、意匠を成立させるため、あえてアンダーカット形状を採用する場合もあります。その場合は、金型側に横方向などへ動く可動部分を設ける、金型の分割方法を工夫する、成形品側の変形を利用できるか検討するなど、形状に応じた対応が必要です。
問題になりやすいのは、設計者が意図していないアンダーカットが形状変更の途中で生じ、そのまま金型設計へ進んでしまうケースです。3D CADでは自由な方向からモデルを見られるため、形状そのものは理解しやすくなります。一方、斜め方向から見たときに自然な形状でも、決められた抜き方向に限定して考えると金型から抜けない場合があります。
たとえば製品側面に小さな段差を追加した場合、設計画面では単なる補強や意匠に見えるかもしれません。しかし、その段差の下面が型開き方向とは逆向きに張り出していれば、金型側が引っ掛かります。リブ、ボス、フック、クリップ形状などでも同じことが起こります。
そのため、3D CADによるアンダーカット確認では、モデルを自由回転させて目視するだけではなく、確認の基準となる抜き方向を決め、その方向に対して複数の方法で検証することが重要です。
製品設計の早い段階でアンダーカットを把握できれば、製品機能を保ちながら形状をわずかに変更するだけで問題を解消できる場合があります。一方、金型構造がほぼ決まった後で見つかると、分割位置や可動部分、金型内部のスペースなどまで再検討が必要になる可能性があります。
ここでは、3D CADを利用してアンダーカットを見抜くための代表的な7つの確認方法を、設計実務の流れに沿って解説します。
確認方法1 抜き方向を固定して形状全体を確認する
アンダーカットを確認するときに最初に行いたいのが、基準となる抜き方向を明確にすることです。抜き方向が決まっていなければ、同じ形状であってもアンダーカットかどうかを判断できません。
3D CADでは、モデルの正面、上面、側面といった基本方向だけでなく、任意の角度から表示できます。この自由度は設計には便利ですが、アンダーカット確認では注意が必要です。確認するたびに視点を変えていると、どちらへ金型を開くのかという基準が曖昧になりやすいためです。
まず、金型の主となる型開き方向を3D CAD上で明確にします。製品モデルの座標軸と型開き方向が一致している場合は比較的分かりやすいですが、実際には製品を傾けた姿勢で金型内へ配置することもあります。そのため、単純にモデルの上下方向を抜き方向と考えるのではなく、実際の金型構想を基準に確認する必要があります。
抜き方向を設定したら、その方向から製品全体を観察します。外周形状を上から下まで追い、途中に急な張り出しやくびれがないかを確認します。特に、側面へ追加された突起や段差、穴周辺、爪形状の下面などは注意したい部分です。
製品外側だけでなく、内側も同じ基準で確認します。ケース状の製品では、内側のリブ、ボス、壁面、係合爪などによって、金型のコア側が抜けなくなることがあります。外観から問題がないように見えても、内部に大きなアンダーカットが存在することは珍しくありません。
抜き方向は、できれば3D CAD上で矢印や基準軸などとして分かる状態にしておくと確認しやすくなります。設計レビューでも、担当者それぞれが異なる方向を想像するのではなく、「この方向を主抜き方向として確認する」という条件を共有できます。
また、抜き方向の候補が複数ある場合は、それぞれを比較することも重要です。ある方向では多数のアンダーカットが生じる一方、製品をわずかに傾けることで単純な形状になる場合があります。ただし、一つのアンダーカットを解消するために方向を変更すると、別の場所に逆勾配が生じる可能性があります。
そのため、抜き方向を変える場合は一部分だけで判断せず、製品全体を再確認します。意匠面、機能面、パーティング位置、金型構造なども関係するため、3D CAD上で候補を比較しながら決めることが有効です。
アンダーカット確認で最も重要な基準の一つが抜き方向です。後に行う抜き勾配解析やパーティング検討も、この方向が正しく設定されていることを前提としています。最初の段階で基準を明確にすることが、見落としを減らす第一歩になります。
確認方法2 抜き勾配解析で逆勾配と境界を確認する
抜き方向を決めた後は、3D CADの形状解析機能などを利用し、各面が抜き方向に対してどのような角度になっているかを確認します。一般的に抜き勾配を解析できる機能を利用すると、正方向へ傾いている面、ほぼ抜き方向と平行な面、逆方向へ傾いている面などを視覚的に区別しやすくなります。
この方法が有効なのは、人の目だけでは分かりにくい小さな逆勾配を発見しやすいためです。平面であれば傾きの方向を比較的判断しやすいものの、自由曲面や大きなフィレットが連続する部分では、見た目だけでは勾配の方向を判断しにくくなります。
特に意匠曲面では、一つの面の中で抜き勾配が変化することがあります。上側では抜き方向に対して正方向へ傾いているものの、途中でほぼ垂直となり、その下側では逆勾配になるような形状です。この場合、一つの曲面として滑らかにつながっていても、金型から見ると途中からアンダーカットになる可能性があります。
解析時には、最初に抜き方向の指定が正しいことを確認します。方向を反対に設定すると解析結果の意味も反転してしまいます。画面上の色分けだけを見るのではなく、どちらを固定側、どちらを可動側として考えているのかを合わせて確認することが重要です。
また、逆勾配部分だけを見るのではなく、抜き方向とほぼ平行になっている面にも注意します。幾何学的には逆勾配でなくても、勾配が小さい部分については、実際の離型性や表面状態などを含めた検討が必要になる場合があります。
抜き勾配解析の結果は、設定した基準角度などによって表示が変わることがあります。そのため、特定の色になったから即座に問題と判断するのではなく、解析条件と実際の形状を合わせて見ることが大切です。
フィレットや面取りも確認しておきたい部分です。元の壁面に問題がなくても、後から追加した曲面によって局所的な逆勾配が生じることがあります。特に形状変更を繰り返したモデルでは、設計者が直接編集した面だけでなく、その周囲の接続面まで確認します。
また、解析結果を利用すると、パーティングラインの候補を考える手掛かりにもなります。抜き方向に対して面の向きが変わる境界付近は、固定側と可動側を分ける位置として検討されることがあります。ただし、実際の分割位置は製品形状や金型構造なども考慮する必要があるため、解析結果だけで確定させないことが重要です。
3D CADの抜き勾配解析は、目視では気付きにくい逆勾配を効率的に探すための有力な方法です。ただし万能ではないため、断面確認や分割検討と組み合わせることで、より確実なアンダーカット確認につながります。
確認方法3 断面表示で内部の引っ掛かりを確認する
アンダーカットの中には、製品を外側から眺めるだけでは発見しにくいものがあります。特にケース内部の爪、深い溝、段付きのボス、凹部の奥などは、自由回転しても周囲の形状に隠れて見えにくい場合があります。
そこで有効なのが、3D CADの断面表示を利用した確認です。
まず、抜き方向を含む断面を作り、製品内部の輪郭を確認します。断面で見ると、抜き方向に沿ってどの部分が太くなっているか、途中でどの部分が張り出しているかが把握しやすくなります。
たとえば、製品内側に係合用の爪がある場合、外観では小さな突起にしか見えないことがあります。しかし断面にすると、爪の先端が内側へ張り出しており、その背後に金型側の部材が入り込む形状であることが明確になります。
断面表示を使う際には、一つの断面だけで判断しないことが重要です。三次元形状では、断面位置が少し変わるだけで輪郭が大きく異なる場合があります。製品中央の断面では問題がなくても、端部へ移動するとアンダーカットが現れることがあります。
そのため、複雑な形状では断面位置を一定間隔で移動させながら確認すると効果的です。特に長い溝、複数のリブが並ぶ場所、自由曲面の周辺などは、複数断面で見ると局所的な形状変化に気付きやすくなります。
断面表示では、単に製品形状を確認するだけでなく、その部分を成形する金型側の形状も想像します。製品に凹みがあれば、その凹みを作るために金型側には対応する凸形状が必要です。その凸形状が主抜き方向へ移動できるかを考えることで、アンダーカットを判断しやすくなります。
断面上で仮想的に金型部品の形状を描いてみる方法も有効です。簡単なブロック形状でもよいため、製品との関係を3D CAD上で可視化すると、どちらへ動けば外れるのかを具体的に検討できます。
また、断面表示はアンダーカット量を把握するときにも役立ちます。張り出し部分の高さや幅を測ることで、製品形状を変更すれば解消できるのか、横方向へ可動する機構が必要なのかを比較しやすくなります。
製品の変形を利用してアンダーカットから抜く構造を検討する場合でも、まず幾何学的な引っ掛かり量を把握しておくことが重要です。材料の変形だけを前提にして問題なしと判断するのではなく、実際にどの程度の形状差があるかを3D CADで確認し、その後に製品仕様や成形条件を含めて検討します。
断面表示は、外観から見えないアンダーカットの発見だけでなく、「なぜこの形状が抜けないのか」を理解するためにも有効な確認方法です。
確認方法4 抜き方向から投影して隠れ形状を確認する
アンダーカットは、抜き方向から見たときの形状の重なりとして捉えることもできます。抜き方向に沿って製品の輪郭を投影したとき、奥側にある形状が手前側より外へ張り出していれば、金型の一部が抜けない可能性があります。
3D CAD上で確認する場合は、まず抜き方向に正対した表示を作ります。自由な斜視表示ではなく、抜き方向からまっすぐ見た状態にすることで、形状の重なりを判断しやすくなります。
たとえば、主抜き方向が上下方向で、製品側面に横向きの穴が開いている場合を考えます。側面から見れば単純な穴ですが、その穴を形成するための金型部材は横方向から製品内部へ入る必要があります。上下方向から見ることで、主抜き方向だけでは形成できない部分があることを理解しやすくなります。
同じ考え方は、側面の溝、横向きの爪、内部へ向いたフックなどにも適用できます。製品形状だけを見るのではなく、その空間をどの金型部材が作るのかを考えることが重要です。
正面だけでなく、背面、左右の側面など、複数方向へ視点を切り替えることも有効です。正面からは完全に隠れている小さな突起が、側面から見ると大きく張り出していることがあります。
3D CADで自由回転しながら探すこともできますが、レビュー時は基準となる表示方向を決めておく方が確認漏れを減らしやすくなります。正面、背面、右側面、左側面、上面、下面などの基本表示を順番に確認すれば、担当者によって見る場所が大きく変わることを防ぎやすくなります。
複雑なモデルでは、周囲の部品や形状を一時的に非表示にすることも有効です。透明表示でも内部を確認できますが、面が何層も重なると輪郭を判断しにくくなる場合があります。必要な部分だけ表示し、アンダーカット候補となる形状の前後関係を確認すると分かりやすくなります。
また、抜き方向からの投影確認では、局所的な小さな張り出しに注意します。全体輪郭から見れば目立たない形状でも、その部分だけを見ると数段階の段差になっている場合があります。このような局所形状は、抜き勾配解析と組み合わせて確認すると発見しやすくなります。
投影方向から確認する習慣を持つことで、「この形状は見えるか」ではなく、「この方向へ金型を移動したときに途中で輪郭が引っ掛からないか」という視点でモデルを見ることができます。
確認方法5 パーティングラインと分割面を仮設定する
アンダーカットの判断は、抜き方向だけでなく、金型をどこで分割するかにも影響されます。そのため、3D CAD上でパーティングラインや分割面を仮設定して確認することが重要です。
製品外周に段差がある場合でも、その段差付近で固定側と可動側を適切に分けることができれば、主抜き方向だけで成立する場合があります。一方、一見単純な形状でも、分割位置によっては一方の金型側が深く入り込み、アンダーカットになることがあります。
まず、主抜き方向から見た製品の輪郭や面の向きを確認し、固定側で形成する面と可動側で形成する面を考えます。3D CAD上で面を分類したり、一時的に表示状態を変えたりすると、どの面がどちら側に属するのかを理解しやすくなります。
次に、仮の分割面を作ります。この段階では詳細な金型設計まで行う必要はありません。製品周囲をどのように分けるかが分かる簡易的な面でも、アンダーカット確認には役立ちます。
仮分割した状態で、それぞれの金型側を抜き方向へ移動させたときに、製品と干渉しないかを確認します。ここで引っ掛かる部分があれば、パーティング位置を変更するのか、製品形状を変更するのか、別方向へ移動する部品が必要なのかを検討します。
ただし、アンダーカットを解消するためにパーティングラインを複雑にすればよいとは限りません。複雑な分割面には別の設計上の検討事項が生じます。したがって、アンダーカットだけを単独で評価するのではなく、金型全体として成立しやすい分割になっているかを見ることが大切です。
製品外観への影響も考慮が必要です。パーティングラインの位置によっては、成形後の外観上に合わせ部分が現れることがあります。外観要求が高い面であれば、単純にアンダーカットを避けられる位置だからという理由だけで分割を決めることはできません。
また、パーティングラインを仮設定すると、製品設計担当者と金型設計担当者のレビューが具体的になります。「この部分にアンダーカットがあります」と説明するだけではなく、「この抜き方向とこの分割面の場合、この形状がこちら側へ引っ掛かります」と3D CAD上で示せます。
設計初期に簡易的なパーティング検討を行うだけでも、製品単体での確認では気付きにくかった問題を発見できる可能性があります。アンダーカット確認を実際の金型構造へ近づけるために、有効な工程といえます。
確認方法6 スライドなどの可動方向と退避量を確認する
製品機能上、アンダーカットを形状変更でなくせない場合は、主抜き方向とは異なる方向へ移動する金型部品を設ける方法などを検討します。
このとき重要なのは、「横方向へ動かせば抜ける」と大まかに判断するだけでなく、どの部分を、どの方向へ、どの程度移動させれば完全に成形品から離れるのかを3D CAD上で確認することです。
まず、アンダーカットを形成する範囲を明確にします。側面穴であれば、その穴を形成する部分がどこまで製品内部へ入るかを確認します。フック形状であれば、フック下面を形成する金型部分がどの範囲まで入り込むかを見ます。
次に、その金型部品を退避させる方向を設定します。単純な水平方向で成立する場合もありますが、周囲の製品形状や金型部品の配置によっては、別方向を検討する必要があります。
退避方向を決めたら、必要な移動量を確認します。移動量が不足すると、可動部が動いてもアンダーカット部分から完全に外れません。3D CAD上で移動前と移動後を表示し、最も張り出している部分が確実に解除されているかを確認します。
さらに重要なのが移動途中です。開始位置と終了位置だけを見ると問題がなくても、その中間で製品や別の金型部品と干渉する可能性があります。可能であれば可動部を段階的に動かし、経路上の干渉を確認します。
アンダーカットが複数存在する場合は、一つの可動部でまとめて処理できるかを検討します。同じ側に複数の側面穴があり、同一方向へ退避できるのであれば、一つの構造で対応できる場合があります。一方、近い位置にあっても必要な退避方向が異なる場合は、個別の検討が必要です。
また、可動部分を配置するためには金型内部のスペースが必要です。製品のすぐ外側だけを見て成立すると判断せず、周辺の金型構成を含めて確認します。アンダーカット量が大きいほど、必要な移動量も大きくなる傾向があるため、周辺スペースへの影響も考えます。
この段階で製品形状へ戻って再検討することも有効です。たとえばアンダーカットの張り出しを少し小さくするだけで必要な退避量を減らせる場合があります。機能上許容できるのであれば、製品側の小さな変更によって金型構造を簡素化できる可能性があります。
3D CADを使えば、製品形状と金型側の概略部品を同じ空間で比較できます。アンダーカットを発見した後は、存在の有無だけで終わらせず、実際にどの方向へ解除するのかまで検討すると、後工程での手戻りを減らしやすくなります。
確認方法7 型開きから取り出しまでの動作を確認する
7つ目の確認方法は、実際の金型の動きを想定し、型開きから成形品の取り出しまでを3D CAD上で確認することです。
静止状態でアンダーカットが解消されているように見えても、実際に金型部品を動かす途中で干渉する場合があります。そのため、最終的には動作として成立することを確認する必要があります。
まず、製品、固定側、可動側、アンダーカット対応用の可動部などを分けて考えます。そして、実際の工程を想定した順番で動かします。
たとえば、最初に横方向の可動部を退避させ、その後で主型開きを行う構造を考える場合、横方向の移動が完了する前に製品や周辺部品へ接触しないかを確認します。その後、固定側と可動側を離し、成形品を取り出せる状態になるまで移動させます。
ここで注意したいのは、開始位置と最終位置だけを確認しないことです。途中経路に干渉があれば、最終的に部品同士が離れていても実際の動作としては成立しません。
3D CAD環境によっては、部品を一定方向へ移動させたり、干渉を検出したりする機能を利用できます。機能名称や操作方法は異なりますが、重要なのは実際の動きを想定し、移動途中を含めて確認することです。
成形品の取り出し方向も確認対象です。金型が完全に開いた状態でアンダーカットがなくなっていても、成形品を取り出す経路上に別の部品があれば問題になります。
深いリブや長いボスがある製品では、少し移動しただけでは完全に抜けません。どの程度のストロークが必要なのかを確認し、周囲の構造との関係を見ることが重要です。
また、可動部同士の動作順序にも注意します。一つの部品が退避してから次の部品が動く必要がある場合、順序を誤ると干渉する可能性があります。3D CAD上で順番を再現すると、構造の理解が深まり、設計レビューでも説明しやすくなります。
製品設計側の担当者にとっても、この動作確認は有効です。金型設計者が「この形状には可動部が必要」と説明するだけでなく、3Dモデル上でどこが引っ掛かり、何をどの方向へ動かす必要があるのかを示せるためです。
最終的なアンダーカット確認は、静的な形状判定だけでなく、動的な取り出し確認まで行うことで、実際の金型構造に近い検証になります。
アンダーカットを発見した後の設計判断
3D CADでアンダーカットを見つけたら、次に対応方針を決めます。このとき、すべてのアンダーカットを同じ方法で処理するのではなく、製品機能と金型構造の両面から検討することが重要です。
最初に考えたいのは、その形状が本当に必要かどうかです。意匠上ほとんど影響しない小さな段差や、機能に関係しない張り出しであれば、抜き方向へ素直に抜ける形状へ変更できる可能性があります。
製品側の形状変更だけで解消できれば、金型構造の複雑化を避けられる場合があります。そのため、アンダーカットを発見した時点ですぐに可動機構を追加するのではなく、まず形状変更の可能性を検討することが大切です。
一方、係合爪や組み付け機能などに必要な形状であれば、アンダーカットを残す必要があります。この場合は、金型側でどのように形成するかを検討します。
判断するときは、単純にアンダーカット量の大小だけを見ないようにします。小さなアンダーカットでも、金型内部の狭い場所にあると構造上の検討が増えることがあります。反対に、比較的大きなアンダーカットでも、広いスペースがあり単純な方向へ退避できるなら、対応しやすい場合があります。
抜き方向そのものを変更する方法もあります。ただし、一つの部分を改善するために抜き方向を変えると、別の部分に逆勾配が生じることがあります。そのため方向変更後は、抜き勾配解析を製品全体に対してやり直すことが必要です。
パーティング位置の変更についても同様です。一つのアンダーカットを解消できても、別の場所で分割形状が複雑になる可能性があります。3D CADで複数の候補を比較し、製品全体として合理的な構成を選びます。
また、アンダーカット箇所を識別できるようにしておくとレビューしやすくなります。意図したアンダーカットなのか、修正予定なのか、金型側で対応するのかを区別できれば、担当者間の認識差を減らせます。
アンダーカット確認の目的は、単純に「あるか、ないか」を判定することではありません。製品設計の段階で必要な対応を明確にし、金型設計へ適切な情報を渡すことにあります。
3D CADでアンダーカット確認を標準化する方法
アンダーカット確認を担当者の経験だけに頼ると、確認品質に差が出やすくなります。そこで、3D CADを使った確認手順を社内である程度標準化しておくと有効です。
基本的な流れとしては、最初に主抜き方向を設定します。次に抜き勾配を解析し、逆勾配や境界部分を確認します。その後、断面表示によって内部形状を確認し、抜き方向からの投影によって隠れ形状を探します。
さらに、パーティングラインと分割面を仮設定し、主抜き方向だけでは処理できない領域を整理します。必要なアンダーカットには可動方向と退避量を設定し、最後に型開きから取り出しまでの動作を確認します。
このように順番を決めておけば、担当者が単にモデルを数回回転させただけで確認完了と判断することを防ぎやすくなります。
また、レビュー用の表示方向を決めておく方法も有効です。主抜き方向、反対方向、左右側面、代表的な断面、アンダーカット候補部の拡大表示などを一定のルールで確認すれば、担当者が変わっても同じ観点でモデルを見られます。
アンダーカットが発生しやすい形状を設計上の注意点として共有することも重要です。側面穴、係合爪、内側の段差、深い溝、長いリブ、複雑な自由曲面、後から追加したフィレットなど、過去に見落としやすかった形状をレビュー時に重点確認します。
確認した結果を記録しておけば、次回の類似設計にも活用できます。たとえば、どの部分でアンダーカットが生じ、製品形状をどのように変更したのか、またはどの方向へ可動部を設定したのかという情報は、設計ノウハウになります。
標準化の目的は、すべての製品を同じ形状にすることではありません。意図しないアンダーカットを早く見つけ、必要なアンダーカットについては金型構造との関係を早い段階で検討できる状態にすることです。
3D CADによる検証手順を共通化すれば、製品設計担当者と金型設計担当者のコミュニケーションにも役立ちます。何を基準に問題と判断したのかを三次元モデル上で共有できるため、形状の説明が具体的になります。
設計変更後にアンダーカットを再確認するポイント
アンダーカット確認で特に見落としやすいのが、設計変更後です。初期形状で問題がなかったからといって、最終形状にもアンダーカットがないとは限りません。
たとえば、製品強度を高めるためにリブを追加した結果、その端部が別の壁面へ入り込み、局所的なアンダーカットになることがあります。係合性を改善するために爪を長くすると、爪下面の張り出し量が増える場合があります。
穴位置の変更でも状況が変わります。もともとパーティング付近にあった穴を少し内側へ移動したことで、主抜き方向では形成できなくなることがあります。
フィレット半径を変えただけでも注意が必要です。壁面自体は変更していなくても、曲面のつながりが変わることで一部に逆勾配が生じる場合があります。
そのため、変更箇所だけを拡大して目視するのではなく、変更後モデルに対して再度抜き勾配解析を行うことが重要です。
再確認では、初回確認と同じ抜き方向を使います。解析条件が変わると、新旧モデルの比較が難しくなるためです。基準となる方向や表示条件を保存しておけば、変更前後の比較を行いやすくなります。
パーティングに影響する変更については、分割面も再確認します。外形変更によって、従来の分割面と製品形状との関係が変化している可能性があります。
アンダーカット対応用の可動部が既に設計されている場合は、製品変更によって必要な退避量が増えていないかも確認します。製品形状だけを修正して金型側を更新しないと、動作途中で干渉が生じる可能性があります。
金型設計が進んだ後に製品変更が発生した場合は、成形品モデルを差し替えるだけでなく、型開きから取り出しまでの動作確認もやり直すことが重要です。
設計変更管理とアンダーカット確認を関連付けると、確認漏れを減らしやすくなります。変更内容が形状に関係する場合は、抜き方向、勾配、断面、パーティング、可動部、取り出し動作のどこに影響するかを考えます。
3D CADの大きな利点は、変更後の形状を立体的に確認し、周辺への影響まで追えることです。設計変更を単なる寸法修正として扱わず、金型から取り出せる状態が維持されているかという視点で再確認することが重要です。
アンダーカット確認で起こりやすい見落とし
3D CADを使っていても、確認方法が偏るとアンダーカットを見落とす可能性があります。実務では、特定の操作だけに依存しないことが重要です。
まず起こりやすいのが、自由回転による目視だけで確認を終えることです。モデルを斜めから見ると形状は理解しやすい一方、抜き方向に対する引っ掛かりは分かりにくくなります。必ず基準となる抜き方向へ表示を戻して確認します。
次に、抜き勾配解析だけで完全に判断することにも注意が必要です。解析は非常に有効ですが、金型の分割方法や可動部の構成まですべて自動的に決めるものではありません。解析結果と断面、パーティング、動作確認を組み合わせます。
小さなフィレットや微小な段差も見落としやすい部分です。モデル全体を表示した状態では見えないため、解析で候補を見つけたら拡大して確認します。
内部形状も注意が必要です。ケース外側に問題がなくても、内側の爪やリブがアンダーカットになることがあります。外観面だけを重点的に見るのではなく、内部を断面表示で確認します。
また、製品だけを見て金型側の形状を考えないことも見落としにつながります。製品の凹部には、それを形成する金型側の凸部があります。その金型部分がどこへ動くのかまで考えることが必要です。
複数方向のアンダーカットが近接している場合も慎重な検討が必要です。正面から見ると一つの形状に見えても、実際には異なる方向へ退避しなければならない場合があります。
さらに、製品モデルの更新後に解析を実施しないことも大きなリスクになります。一度確認済みだからと安心せず、形状変更のたびに影響範囲を再確認する運用が重要です。
確認結果を口頭だけで共有すると、意図したアンダーカットなのか、修正漏れなのか分からなくなる場合があります。3D CAD上の表示状態や設計記録などを利用し、判断内容を後から追えるようにしておくと安全です。
アンダーカットの見落としを減らすには、高度な一つの機能に頼るより、抜き方向、解析、断面、投影、分割、可動方向、動作という複数の視点から同じモデルを確認することが効果的です。
まとめ
3D CADで金型のアンダーカットを見抜くためには、単に完成したモデルを回転させて眺めるのではなく、型開きと成形品の取り出しを意識した手順で確認することが重要です。
最初に行いたいのは、主となる抜き方向を明確にすることです。抜き方向という共通基準が決まれば、その方向に対してどの形状が張り出しているのかを判断できます。
次に抜き勾配解析を利用し、目視だけでは分かりにくい逆勾配や勾配の境界を探します。自由曲面やフィレット付近では局所的に面の向きが変わることがあるため、解析結果を拡大して確認することが重要です。
断面表示を使えば、外観から見えない内部の爪、ボス、溝などを確認できます。さらに抜き方向から投影して形状の前後関係を見ることで、周辺形状に隠れた張り出しにも気付きやすくなります。
パーティングラインと分割面を仮設定すれば、製品単体ではなく実際の金型構造を意識したアンダーカット確認へ進めます。主抜き方向だけでは形成できない部分がある場合は、可動部分の方向と必要な退避量を確認します。
そして最終的には、型開きから成形品の取り出しまでの動作を3D CAD上で確認します。開始位置と終了位置だけでなく、移動途中の干渉まで見ることで、静止状態では気付きにくい問題を見つけやすくなります。
アンダーカットは必ず除去すべき形状ではありません。製品機能のために必要な場合もあります。重要なのは、意図して残したものなのか、見落として残ったものなのかを区別し、必要な場合は金型構造まで含めて対応方法を決めることです。
また、初期設計時に確認して終わりではなく、設計変更後にも同じ条件で再確認することが重要です。リブ追加、穴位置変更、爪形状変更、フィレット変更など、一見小さな修正によって新しいアンダーカットが生じる可能性があります。
3D CADを活用し、抜き方向の固定、抜き勾配解析、断面確認、投影確認、パーティング検討、可動部の確認、取り出し動作確認という流れを標準化すれば、担当者ごとの確認品質の差を小さくし、製品設計と金型設計の間で認識を合わせやすくなります。
さらに、設計対象と実際の設備や現場状況を照合する業務では、3D CAD上の設計情報だけでなく、現地で確認した位置や写真を後から追えるよう整理することも重要です。現地の対象物を位置情報付きで記録し、設計データとの照合に利用したい場合には、LRTK Phoneを活用して位置と現場記録を一体的に管理する方法も検討できます。