Mastercam CAD/CAM van Tops Capstone Indy Car Engineering Project

Als het gaat om een ​​echt technisch programma dat de spijker op zijn kop slaat, zou het moeilijk zijn om het IUPUI Mechanical Engineering Technology-programma aan de School of Engineering and Technology te overtreffen. Het bevindt zich op een gedeelde campus, Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI).

Programmadocent Ed Herger brengt een sterke productie-achtergrond in het veld naar zijn klaslokaal. Zijn carrière begon met een aantal jaren in de industrie, waar hij werkte op het gebied van R&D van materiaalwetenschap, en ging verder met de productie van producten variërend van thermische instrumenten tot fitnessapparatuur. Daarna begon hij een loopbaan in het onderwijs als adjunct-professor in een aan Haas Automation Inc. gelieerde gemeenschapsschool in Californië, die de nadruk legde op hands-on leren met Haas CNC-bewerkingsmachines en bewerkingen met software van CNC Software Inc., Tolland, Conn., ontwikkelaar van Mastercam CAD/CAM-software.

"De studenten die ervoor kiezen om werktuigbouwkundige technologie te studeren aan IUPUI, in tegenstelling tot werktuigbouwkunde, worden blootgesteld aan meer van wat er op de productievloer gebeurt, buiten de ontwerpdisciplines", zegt Herger. "Ze krijgen veel praktische vaardigheden die ze meteen kunnen toepassen na hun studie, of het nu Mastercam of Solidworks is of een van de andere softwareprogramma's die we hier onderwijzen."

Studenten in het programma besteden de eerste twee jaar aan een reeks academische onderwerpen voordat ze vanaf hun eerste jaar zwaar in de technologie zelf gaan. Tot voor kort gebruikte het programma weinig online materiaal en concentreerde het zich op een traditioneel curriculum van klassikale lezingen en praktische projecten. Als het om CAM-software ging, werd Mastercam voor Solidworks aangeleerd als een invoegtoepassing voor het programma.

"De richting die we wilden inslaan," zei Herger, "was om meer CAM-ervaring te bieden, evenals online en externe certificaatmogelijkheden. Dit betekende dat we ons moesten concentreren op Mastercam en de online voordelen van Mastercam University. Dit zou onze studenten de mogelijkheid geven om naast een Bachelor of Science-graad een bekwaamheidscertificaat te behalen, met online lessen, zowel in ons lab als op de eigen laptops en thuiscomputers van de studenten."

Herger zou twee of drie eenheden van Mastercam University nemen en studenten die eenheden zelf laten doorlopen en hen vervolgens een opdracht geven op basis van de CAM-bewerkingen of functies die in die materialen worden getoond. “In de klas zet ik de Mastercam-les en mijn eigen opdrachten op de computer en projecteer ik ze op een groot scherm om verschillende handelingen met verschillende werkgroepen te delen. In mijn klas volgen studenten gewoon de online cursus van begin tot eind. Ik volg ze terwijl ze de lessen doorlopen en ik ben tevreden over de manier waarop hun certificaatwerk is gevorderd. Ze zijn behoorlijk succesvol geweest bij het voltooien van de opdrachten van Mastercam University en mijn eigen opdrachten.”

Voordat studenten de CAM-lessen van Ed Herger volgen, volgen ze eerst verschillende cursussen in 3D-modellering, printlezen en praktische productieprocessen. Dit wordt gevolgd door een focus op parametrische modellering met behulp van Solidworks. Eenmaal in de klas van Herger beginnen de studenten een sterk dieet van Mastercam te krijgen. “Ik geef ze meestal een groot project om aan te werken, zoals matrijswerk of matrijzen voor bepaalde onderdelen. Mijn algemene aanpak is om ze een meer allesomvattend type project te geven in plaats van verschillende kleine, specifieke oefeningen die weinig praktische toepassing bieden”, legt Herger uit.

Herger liet ze bijvoorbeeld een micrometer reverse-engineeren, een precisiemeetapparaat. Studenten ontwierpen verschillende programma's voor het maken van onderdelen voor de micrometer. Vervolgens bedachten ze hoe ze geavanceerde functies van Mastercam konden gebruiken om de machinebewerkingen in het computerlokaal te programmeren. “Ik probeer ze een project te geven met een toepassing uit de echte wereld en ik probeer ze niet te veel harde richtlijnen te geven over hoe ze het moeten doen. Ze leren effectiever wanneer ze dingen zelf proberen uit te zoeken voordat ik erin spring", zei Herger.

Veel van de functies van Mastercam, zoals Dynamic Milling, maken het volgens Herger mogelijk om het maximale uit de mogelijkheden van CNC-machines te halen. "We hebben veel grote, gecompliceerde onderdelen gemaakt van aluminium blokken, en veel van waar we ons op concentreren is 3D-oppervlaktefrezen om complexe vormen voor mallen en matrijzen te maken. Een goed voorbeeld hiervan is het U-vormige frame van de schroefmaat. Het is ongeveer een programma van zes uur en de dobbelsteen kwam geweldig uit. Natuurlijk doen we alle contouren en cirkelvormige toolpaths die nodig zijn om het onderdeel met Mastercam van begin tot eind te voltooien. Ik kan niet echt een drie-assige CAM-functie bedenken die we niet op zijn minst hebben besproken. De micrometer gemeten in het bereik van 0-1″ (0-25,4 mm) en de totale lengte van het apparaat was ongeveer 3″ (76,2 mm) of zo. We maakten een set matrijzen in gereedschapsstaal om het U-vormige frame te maken en we maakten een kleine stempel, ook in gereedschapsstaal, om de huls van de schroefmaat te markeren met alle verschillende nummers en markeringen.”

Ook inbegrepen in het micrometerproject was een kleine mal voor de roterende vingerhoed. Het bevatte kleine oplopende cijfers en positiemarkeringen in de mal. "Ze moesten een aantal verschillende filets in het CAD-programma plaatsen en er vervolgens voor zorgen dat ze die kleine markeringen in de matrijs konden bewerken", zei Herger. "De studenten namen een paar iteraties om erachter te komen welke van de 3D-freesoppervlakbenaderingen effectief zouden zijn en zeker een paar van hen slaagden er niet in om toolpaths te genereren." Herger rapporteerde dat studenten leerden dat een parallel type oppervlaktegereedschapspad iets minder gevoelig was voor de "rare" geometrieën die ze moesten programmeren.

De klasse produceerde ook een markeringsmatrijs voor alle 0,05″ (1,2 mm) markeringen op de micrometerhuls, uitgevoerd als een omgekeerd graveerprogramma. "Ze bewerkten alle buitengebieden," zei hij, "en lieten de verhoogde markeringen achter met een 1/8" (3,175 mm), 60o graveergereedschap. Ik probeer ze ervan te doordringen dat ze elk stukje van deze geweldige technologie die voor hen beschikbaar is, in hun voordeel moeten gebruiken."

Herger is vooral enthousiast als het gaat om het grote Indy Car Capstone-project voor zijn studenten. "Omdat we in Indianapolis zijn," zei hij, "is het niet meer dan normaal dat we contact hebben met de autoracewereld en zelfs ons eigen motorsportprogramma hebben."

De Indianapolis Motor Speedway heeft een demonstratietransmissie van een Indy-auto in het museum. Het is op een aantal plaatsen weggesneden, zodat iedereen kan zien wat er binnen gebeurt. Tot afgelopen herfst was het een statische weergave.

“We hadden het geluk om het project van het museum te krijgen, waar we de transmissie zouden animeren en automatiseren, zodat het een interactief display zou zijn dat met een lage snelheid zou draaien en bezoekers het zouden kunnen verplaatsen met een model van het stuur van dezelfde auto. Alle beugels die de kleine elektromotor met elkaar verbonden om de transmissie te laten draaien, evenals vele kleinere componenten en een lineaire actuator om de koppeling daadwerkelijk te verschuiven, werden machinaal bewerkt met Mastercam.”

Met behulp van de Dynamic Milling-functie van Mastercam kunnen studenten de machines behoorlijk snel duwen. "Bijvoorbeeld, als het ging om de beugels," zei Herger, "begonnen we met een blok aluminium van 2 x 2 x 2 "(50,8 x 50,8 x 50,8 mm) voor een onderdeel dat eindigde als een 5/8" (15,8 mm) dikke plaat met een paar cilindrische nokken aan de achterkant die ergens tussen ½” en ¾” (12,7-19 mm) uitstaken, afhankelijk van de locatie.” Deze nokken zorgden ervoor dat de plaat aan de transmissie kon worden vastgeschroefd, terwijl er toch enige afstand tot de grond bleef.

“Bij het programma Dynamic Milling hebben we een ½” (12,7 mm) vingerfrees en volledige snedediepte gebruikt om het meeste materiaal te verwijderen. In wezen verwijderden we al het materiaal tot ongeveer 31,75 mm (1¼"), met uitzondering van de drie cilindrische nokken," zei hij. Vervolgens gebruikten ze een ½” (12,7 mm) kogelfrees om een ​​filet op de bodem van de nokken achter te laten. “We hebben Mastercam de toolpaths en Dynamic Milling geoptimaliseerde snijbewerkingen laten bedenken. De Verify-simulatiefunctie van Mastercam gebruiken we voor elk afzonderlijk programma, vlak voordat we het uitvoeren.” Door alle stappen van elk programma te bevestigen, zorgden ze ervoor dat er geen potentieel probleem was.

"Ik moet zeggen dat dit sluitstukproject, evenals vele andere projecten, fantastisch zijn geweest voor onze studenten en ons programma", zei Herger.

Ga voor meer informatie van Mastercam-CNC Software Inc. naar www.mastercam.com of bel 860-875-5006.