Мастерство Mastercam CAD/CAM в дипломном проекте IUPUI по инженерии IndyCar

Когда речь заходит о действительно «попадающем в цель» инженерном учебном плане, трудно найти что-то лучше программы механической инженерной технологии IUPUI в Школе инженерии и технологий. Она расположена на общем кампусе Университета Индиана — Пердью Университет Индианаполис (IUPUI).

Лектор программы Эд Хергер приносит в класс сильный производственный бэкграунд. Его карьера началась с нескольких лет в промышленности в области НИОКР материаловедения, затем он перешел к производству продукции — от термических приборов до фитнес-оборудования. После этого он начал педагогическую карьеру как доцент в колледже сообщества в Калифорнии, аффилированном с Haas Automation Inc., где делался акцент на практическом обучении на станках Haas CNC и работе с ПО от CNC Software Inc. (Толланд, Коннектикут) — разработчика Mastercam CAD/CAM.

«Студенты, выбирающие механическую инженерную технологию в IUPUI, а не просто механическое инженерирование, сталкиваются с тем, что происходит на производственном полу, выходя за рамки дизайна», — говорит Хергер. — «Они получают множество практических навыков, которые могут сразу применить после колледжа, будь то Mastercam, Solidworks или другое ПО, которое мы преподаем».

Первые два года студенты охватывают ряд академических дисциплин, прежде чем глубоко погрузиться в технологии начиная с третьего курса. До недавнего времени программа мало использовала онлайн-материалы и концентрировалась на традиционном курсе лекций и практических проектах. Что касается CAM-ПО, то Mastercam for Solidworks преподавался как надстройка.

«Направление, которое мы хотели выбрать, — дать больше CAM-опыта, а также возможности онлайн-сертификации», — говорит Хергер. — «Это означало фокус на Mastercam и онлайн-возможностях Mastercam University. Это дало бы студентам возможность получить сертификат компетенции в дополнение к степени бакалавра наук, с онлайн-уроками как в нашей лаборатории, так и на их личных ноутбуках и домашних компьютерах».

Хергер брал два-три модуля из Mastercam University и заставлял студентов пройти их самостоятельно, а затем давал задание, основанное на показанных CAM-операциях или функциях. «На занятии я выкладываю урок Mastercam и свои задания на компьютер и проецирую на большой экран, чтобы разобрать различные операции с разными рабочими группами. В моем классе студенты просто следуют онлайн-курсу от начала до конца. Я наблюдаю за их прогрессом и доволен тем, как продвигается их сертификационная работа. Они довольно успешно выполняют задания Mastercam University и мои собственные».

Прежде чем попасть на CAM-занятия Хергера, студенты проходят несколько курсов 3D-моделирования, чтения чертежей и практических производственных процессов. Затем фокус смещается на параметрическое моделирование в Solidworks. На занятиях Хергера они начинают получать мощную дозу Mastercam. «Обычно я даю им крупный проект, например, работу с формовочным инструментом или штампами для определенных деталей. Мой общий подход — дать всеобъемлющий проект, а не ряд мелких упражнений с малым практическим применением», — объясняет Хергер.

Например, он заставил их реверс-инжинирить микрометр — прибор точных измерений. Студенты спроектировали несколько программ обработки для изготовления деталей микрометра. Затем они разобрались, как использовать продвинутые функции Mastercam для программирования операций в компьютерном классе. «Я стараюсь дать проект с реальным применением и не задаю слишком жестких правил, как это сделать. Они эффективнее учатся, когда пытаются разобраться сами, прежде чем я вмешиваюсь», — говорит Хергер.

Многие функции Mastercam, такие как Dynamic Milling, позволяют выжать максимум из возможностей CNC-станков, по мнению Хергера. «Мы изготовили много больших сложных деталей из алюминиевых блоков, и основной фокус — 3D-поверхностная фрезеровка для создания сложных форм формовочного инструмента и штампов. Хороший пример — U-образная рама микрометра. Это около шестичасовой программы, и штамп получился отлично. Конечно, мы делаем все контурные и круговые траектории, необходимые для завершения детали, используя Mastercam от начала до конца. Не могу вспомнить ни одной трехосевой CAM-функции, которую мы бы не затрагивали. Микрометр измерял в диапазоне 0-1 дюйм (0-25,4 мм), общая длина прибора около 3 дюймов (76,2 мм). Мы изготовили комплект штампов из инструментальной стали для U-образной рамы и небольшой штамп, также из инструментальной стали, для нанесения маркировки на втулку микрометра со всеми цифрами и отметками».

В проект микрометра также входила небольшая формочка для вращающегося дзвижка. Внутри формочки были крошечные возрастающие цифры и позиционные метки. «Им пришлось добавить ряд фасок в CAD-программу и убедиться, что они могут реально обработать эти крошечные марки в штампе», — говорит Хергер. «Студентам потребовалось несколько итераций, чтобы понять, какой из подходов 3D-поверхностной фрезеровки будет эффективен, и некоторые не смогли сгенерировать траектории». Хергер сообщил, что студенты узнали, что параллельный тип траектории обработки поверхностей менее чувствителен к «странным» геометриям, которые им нужно было запрограммировать.

Класс также изготовил маркировочный штамп для всех отметок 0,05 дюйма (1,2 мм) на втулке микрометра, выполненный как программа инверсной гравировки. «Они выфрезали все внешние области, оставив возвышенные метки с помощью гравировочного реза 1/8 дюйма (3,175 мм), 60°. Я стараюсь вдохновить их использовать каждую крупицу этой замечательной технологии, доступной им, в свою пользу».

Хергер особенно восторжен когда речь идет о большом дипломном проекте IndyCar для его студентов. «Поскольку мы в Индианаполисе, естественно, что мы в контакте с автогонками и даже имеем свою моторспортивную программу».

В музее Индианаполисского моторного спидвея выставлена демонстрационная трансмиссия инди-кара, разрезана в нескольких местах, чтобы каждый мог увидеть внутреннее устройство. До прошлой осени это был статический экспонат.

«Нам повезло получить проект от музея: оживить и автоматизировать трансмиссию, чтобы она стала интерактивным экспонатом, медленно вращающимся и позволяющим посетителям переключать передачи с моделью руля от того же автомобиля. Все кронштейны, соединяющие небольшой электродвигатель для вращения трансмиссии, а также множество мелких компонентов и линейный привод для переключения связи, были обработаны с помощью Mastercam».

Используя функцию Dynamic Milling Mastercam, студенты могут толкать станки довольно быстро. «Например, когда речь шла о кронштейнах, мы начинали с блока алюминия 2x2x2 дюйма (50,8x50,8x50,8 мм) для компонента, который в итоге стал пластиной толщиной 5/8 дюйма (15,8 мм) с парой цилиндрических упорей на задней стороне, выступающими где-то между 1/2 и 3/4 дюйма (12,7-19 мм) в зависимости от расположения». Эти упоры позволяли закрепить пластину к трансмиссии, сохраняя зазор.

«С программой Dynamic Milling мы использовали торцевую фрезу 1/2 дюйма (12,7 мм) и полную глубину резания, чтобы убрать большую часть материала. По сути, мы удаляли весь материал до примерно 1 1/4 дюйма (31,75 мм), за исключением трех цилиндрических упорей», — говорит он. Затем использовали шаровую торцевую фрезу 1/2 дюйма (12,7 мм) для оставления фаски у основания упорей. «Мы позволяли Mastercam генерировать траектории, а Dynamic Milling оптимизировал режущие операции. Функция верификации симуляции Mastercam — это то, что мы используем для каждой программы перед запуском». Подтверждая все шаги каждой программы, они гарантировали отсутствие потенциальных проблем.

«Должен сказать, этот дипломный проект, как и многие другие, был фантастическим для наших студентов и нашей программы», — говорит Хергер.

Для получения дополнительной информации от Mastercam — CNC Software Inc., посетите www.mastercam.com или звоните 860-875-5006.