今回は、東京マルイガスブローバックMP7の軽量樹脂ボルトを設計したので、基本的な設計の考え方を書いてみます。
一回目の記事を見ているとより楽しめると思います！
ぜひご覧ください！
まずは純正のボルトを眺めてみる。
純正のボルトになります。
大きく２つの部品に分けられます。
なぜ２分割構造かというと、ピストンを入れるためです。
こんな感じで、大きい側に入れて、小さいほうで蓋をする。といった感じです。
重量は183gです。
純正を再現してみる。
これが完成したものです。
成功した手順と失敗した手順
ボルトは構造的には単純ですが、ガスブローバックの動作部分なので1mmずれると干渉して動きません。
精度良くモデリングしましょう。
成功した手順
写真を撮って、平面に張り付けてトレースしましょう。
わかりやすく画像は斜めから映していますが、実際には平面に張り付けています。
基準になる長さを引いておいて、それに合わせて写真を拡大縮小して調節しましょう。
写真を元に、おおよその長さで作って、きれいに測れるところは測って作ります。
できたら印刷してチェック。
干渉したときは、長さ大きさだけを見るんじゃなくて、
どういう動きの時に、どの部品と干渉するか。を考えましょう。
失敗した手順
１から寸法を測って、モデリングをしました。
1[mm]単位ならまだしも、0.x[mm]単位が測れないような奥まったところにあると、積み重ね誤差で再現できなくなりました。
出来上がったモデル
このように、純正とは異なり一体型で構成しました。
樹脂で作る前提なので、ピストンを入れる穴を少し押し広げて入れています。
シリンダースプリングを抑えているストッパーは、精度を出したいので、後加工にしました。
ピストン周りも問題がなかったので一体化しました。
重量は44gでした。
139gの軽量化です！
動作確認
とりあえずは、セミもフルも動作して100発は耐えました。
初速も純正と同じくらいに出ています。
形状的には問題ないことが確認できました。
壊れる箇所を考える
100発撃ったあとに、樹脂ボルトを観察してみました。
すると赤丸の位置でクラックが確認できました。
今回の試作品は、家庭用の積層型の3DPです。
積層の方向は矢印に沿っているので、クラックは積層の面に沿っています。
荷重の場所と向きを考える
先ほどのクラックが起きた場所と、ボルトに入る荷重について考えてみましょう。
ボルトは、BB弾発射後に
ガス圧で青の矢印の方向へ押し出されます。
青のガス圧でボルトが押し出されると、リコイルスプリングによって赤の方へ押し出されます。
加えて、先端に引っかかる部品があると予測され、上側へ荷重がかかります。
緑のライン辺りで断面が大きく変わるので、ここで破断する可能性が高いと思われます。
実際には、リコイルスプリングは赤丸の突起で荷重を受けます。
ガス圧は先端で荷重を受けます。
壊れないための解決策（ここから設計）
今までのはただのトレースです。設計ではありません。
ここからが頭を使って行う設計です！
ちょっと前にはまっていたポッドキャストで、
問題が起きたら、ディバイド＆コンカー、細分化して解決しよう。
と言っていました。
そんな感じで今回も設計をしてみましょう。
構造を細分化してみる。
ボルトは、一塊の部品ですが場所ごとに私は場所ごとに役割があると考えています。
大きく分けると、強度部材とそれ以外です。
強度部材は先ほどの荷重を受ける場所。それ以外は、ほかの部品との接触面です。
ほかの部品との接触部分（取り合い部）
上部のスリットは、チャージングハンドルの位置を出す部品。
断面で見ると、溝の裏面はチャージングハンドルだけじゃなくてリコイルスプリングの位置を出す場所でもあります。
そう考えると、スリットが下まで貫通していてもいいかもしれません。
ボルトを後ろ側から見た断面です。
穴の両側の突起上面で、スプリングガイドの上下を保持しています。
今度は突起の別の面です。
左側の突起の右面、右側のくの字の左面と下面はピストンに接触します。
ボルト前側からみると、赤丸の内側でピストンを保持しています。
ここは、カバーがついて、ピストンのリコイルスプリングが保持されます。（スプリングの反力により少し力を受ける。）
ボルト外周は、フレームとの接触面です。
強度部材
大きく３つに分かれます。
一番右は何かが引っかかるけどよくわかっていない！
結果的に考えると、上方向に力を受けてそう！
左の上側は、リコイルスプリングを受けるところ。
左の下側は、ガス圧を受けるところ。
力の伝わる範囲を考えてみると、赤枠でリコイルの荷重は完結しています。
あとは先端の上方向への荷重です。
この辺りで工夫をしてみたいと思います。
設計的な改善策
私の考えた設計はこれです！
リコイルスプリングとガス圧の荷重を曲げ板で結びます。
今回クラックが入った曲げも鉄板を入れて強くしました！
これを3DPの樹脂パーツに挿入することで強度を上げられると考えました。
ピストンリターンスプリングの抑えはあとで考える！
おわりに
人それぞれ、いろいろな考えがあると思います。
何かの参考になれば幸いです。
筆者について
筆者 のびた
3DPなどを使って創作活動をしています。
BASEで販売をしています。
Xはこちら
コメント