理工学部Faculty of Science and Engineering
MEC300XB（機械工学 / Mechanical engineering 300）ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥCAD/CAM/CAE
平野 元久、吉田 一朗
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5076 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 月1/Mon.1 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | ○ |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
機械工学科機械工学専修 学科専門科目 |
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Outline (in English)
【Course outline】
The objectives of this class are to learn how to use the fundamental methods of CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), and CAE (Computer Aided Engineering) application programs supplied by widely-used SolidWorks, and to acquire skills for developing product modeling and finite element methods through making use of the application functions.
【Learning Objectives】
At the end of the course, students are expected to understand and acquire the product modelings and finite element methods using CAD, CAM, and CAE.
【Learning activities outside of classroom】
Before/after each class meeting, students will be expected to spend 4 hours to understand the course content.
【Grading Criteria /Policy】
The total score score of 60 or more out of 100 is considered acceptable. At least 2/3 attendance is required.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
CAD(Computer Aided Design)/CAM(Computer Aided Manufacturing)/CAE(Computer Aided Engineering)の概要を理解し，製品のモデリングやエンジニアリングシミュレーションなどの基礎的手法を学ぶ。
到達目標Goal
汎用のCAD/CAM/CAE 統合ソフトウエアを使用して，基礎的な課題を実習により解決し，まとまった設計解析事例を経験することにより，実務的な能力を身につける。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
本授業では，CAD ソフト「Solid Works」およびCAM ソフトウェアを利用した実習をとおして以下の技術を学ぶ．
（１）３Ｄ（ソリッド）モデリング
（２）機械加工シミュレーション
（３）工学シミュレーション
（１）（２）は吉田が担当し，（３）は平野が担当する。実習は２クラスに分けて行う。学生は，下記の計画に従って，吉田の実習を７回，平野の実習を７回受講する。前半に吉田の授業を受けたクラスの学生は，後半，平野の授業を受ける。前半，平野の授業を受けたクラスの学生は，その逆となる。適時，課題の解説などや質疑応答やアクティブラーニングなどを通じてフィードバックを行なう。
新型コロナウイルスの状況や政府からの非常事態宣言および東京都からの緊急事態措置等が発出される状況となった場合は，秋学期中，必要に応じてオンラインでの開講となる。それにともなう各回の授業内容や計画の変更，成績評価の方法などの変更等については，学習支援システムでその都度提示する。また，本授業の開始日も必要に応じて学習支援システム：Hoppii等から通知する。本シラバスに記載の全事項は新型コロナ禍前や非常事態宣言時以外を想定して作成されているため，オンライン式，対面式を含め具体的な授業の進め方などは，学習支援システム：Hoppii等で提示する。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1（合同）[対面/face to face]：CAD/CAM/CAE概論
「ものつくり」とCAD/CAM/CAE，事例紹介
1（吉田）[対面/face to face]：２次元スケッチ
①SolidWorksの基本機能の理解と実習
②２次元スケッチ機能の理解と実習
課題１：２次元スケッチにおける拘束条件の活用
2（吉田）[対面/face to face]：３次元モデリング
①３次元モデリング基本機能の理解と実習
②ToolBox等を利用した複雑形状のモデリング実習
③３次元複雑形状のモデリング
3（吉田）[対面/face to face]：アセンブリモデリング
①アセンブリモデリング基本機能の理解と実習
②複雑なアセンブリモデリングの実習
③リンク機構のモデリング
4（吉田）[対面/face to face]：モーションシミュレーション
①モーションシミュレーション基本機能の理解と実習
②様々な拘束条件や運動条件の与え方の実習
③リンク機構の様々な運動状態の解析
5（吉田）[対面/face to face]：CAMの基礎（１）
①機械加工・工作機械・CAMの基本知識の学習
②CAMソフトウェアのインストールと基本機能の理解
③3D CAD自由課題プレゼンテーション
6（吉田）[対面/face to face]：CAMの基礎（２）
①CAMソフトウェアによる加工情報生成実習
②CAMソフトウェアによる工作機械の加工パスシミュレーション
③3D CAD自由課題プレゼンテーション
7（平野・吉田）[対面/face to face]：総合課題
工学シミュレーションの確認課題およびCAD/CAMに関する統合的な能力の確認課題
1（平野）[対面/face to face]：1.SolidWorks基本操作
(1)SolidWorks Simulation解析手順
(2)SolidWorks Simulation の操作
(3)解析結果の評価
課題1 集中荷重が作用する片持ち梁のたわみ変形
2（平野）[対面/face to face]：2.静力学解析
課題2 片持ち梁の断面形状と変形・応力
3（平野）[対面/face to face]：3.静力学解析における最適設計
(1)最適化の目的・設計変数・制約条件の設定
(2)SolidWorks Simulation による寸法最適化の実施手順
課題3 分布集中荷重が作用するＩ型断面の片持ち梁の最適設計
4（平野）[対面/face to face]：4.振動モード解析
(1)SolidWorks Simulation による固有値解析の手順
(2)解析結果（アニメーション）の評価
課題4 拘束条件と振動特性
5（平野）[対面/face to face]：5.熱伝導解析
(1)SolidWorks Simulation による熱伝導解析の手順
(2)解析結果の評価（温度等高線図の作成）
課題5 丸棒の熱伝導解析
6（平野）[対面/face to face]：6.流体解析
(1)SolidWorks Flow Simulationの設定
(2)SolidWorks Flow Simulationの操作
(3)シミュレーション結果の評価（ベクトル図，流跡線）
課題6 空力特性を考慮した車のデザイン
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】
１．配付資料を，授業支援システムにアップするので，各自，事前にダウンロードし持参すること。事前に実習内容を確認し，教科書や配付資料に記載されている操作方法に目をとしておくこと。
２．各授業テーマに関する資料の予習・復習。
３．あらゆる科目で共通であるが，授業で学んだだけでは真の理解に至らない。自発的に学ぶ学習態度が望まれる。
テキスト（教科書）Textbooks
【吉田担当分：CAD/CAMについての教科書】
教科書については，初回のガイダンスで説明する。
１．門脇 重道，藤本 浩，高瀬 善康，黒田 浩晟： SolidWorksによる３次元CAD，実教出版（2012），2,310円（税込）．
２．アドライズ：よくわかる 3次元 CADシステム SOLIDWORKS入門― 2017/2018/2019対応，日刊工業新聞社（2019），3,520円（税込）．
参考書References
【CAEについての参考書】
１．竹内・樫山・寺田：計算力学，森北出版
２．金田： SolidWorksアドオン解析ツール利用入門，技術評論社
【CAD/CAMについての参考書】
３．水越紀弥：やさしく学ぶ SOLIDWORKS (特別付録DVD-ROM 手順動画+練習用ファイル) ，エクスナレッジ（2017），3,520円（税込）．
４．浅川直紀，他：３次元 CAD・CAE・CAMを活用した創造的な機械設計，日刊工業新聞社（2009），3,300円（税込）．
５．コンピュータ教育振興協会：2020年度版CAD利用技術者試験3次元公式ガイドブック，日経BP社（2019），3,740円（税込）．
成績評価の方法と基準Grading criteria
成績は，平野元久50点，吉田50点の合計100点で評価する．配点は以下のとおり．
課題提出状況（30%），モデリングやシミュレーションの実行に必要な基礎的な知識を評価する課題（70%） 与えられた課題に対するモデリングやシミュレーション能力を評価する
ただし，平野・吉田とも60%以上取得しなければならない。どちらかが60%未満の場合，不合格となる。また，平野担当分，吉田担当分あるいは全体の出席日数が２／３に満たない学生は評価の対象外(E)とする．
なお，１時限目に３０分以上遅れて入室した学生に関しては，特別な理由が無い限り，２時限目を含めてその日は欠席扱いとする．
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
授業支援システムを活用して実習が進められるので，SolidWorksの操作に習熟しておくこと．
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
大学の情報処理教室に設置されたPCとインストールされたソフトウェア（SolidWorks）を使用する。CAMソフトウェアについては，各自の貸与ノートPCにインストールする。
その他の重要事項Others
本授業は，「実務経験のある教員による授業」である。授業担当者は，精密機器メーカで約８年間，実際に販売する製品の設計・製図および研究開発における超精密機器の設計・製図の実務経験がある。また，大学においては1990年代後半から手書き製図・設計とCAD/CAM/CAEに触れ，研究開発業務においても実際に使用してきた。
これらの経験を評価され，前職の精密機器メーカにおいて，設計・製図・CAD/CAM/CAEに関する社内教育訓練の企画・運営にも携わっていた経験がある。CAD/CAM/CAEのソフトウェアに関しては，CADSuperFX，AutoCAD，ANSYS，ANSYS DesignSpace，SolidEdge，NX，Unigraphics，Jw Cad，Pro/ENGINEER，ME10，SolidWorksなど横断的に多くの経験を有する。本シラバスに記載の内容および本講義で説明する内容は，これらの設計・製図・CAD/CAM/CAEの経験と考察に基づいたものである。
大学生活は，社会に出て就職する前の最後の準備期間(学習期間) である。社会人となると，学生時代のような手厚い教育を受ける機会は激減する。そのため，社会に出るまでに，独力で学習できる技術・能力・心構えを身に付けられると良い。この能力と技能は生涯に渡って必要なものであり，社会に出た後，どの分野に進んだとしても必ず役に立つ。