用于預(yù)平衡曲軸的計算機(jī)程序和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于預(yù)平衡曲軸的程序和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]往復(fù)式發(fā)動機(jī)具有高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)加工曲軸，并且還具有隨著機(jī)加工曲軸的每次旋轉(zhuǎn)而上下擺動的活塞和連桿。這些部件稱為發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)組件。機(jī)加工曲軸需要很好地被設(shè)計，以使得能量轉(zhuǎn)換過程的效率最大化，并且還防止沖擊載荷問題和疲勞衰壞。此外，機(jī)加工曲軸需要輕質(zhì)化和小型化，以提供快速響應(yīng)時間并且足夠緊湊以裝配在發(fā)動機(jī)缸殼內(nèi)。
[0003]在任何給定的旋轉(zhuǎn)部件中通過失衡生成的力的數(shù)值取決于兩個概念:第一，不平衡旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)部件的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(“RPM”)，和第二，失衡的等級。部件越大并且越重以及部件旋轉(zhuǎn)得越快，通過任何失衡所生成的力越大。關(guān)于旋轉(zhuǎn)中的機(jī)加工曲軸，主軸承處的力與發(fā)動機(jī)速度的平方成比例。并且，另外，產(chǎn)生失衡的重量距離重心越遠(yuǎn)，在旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)時，該重量對于旋轉(zhuǎn)部件的影響越大。通常地，較大的且較重的平衡物用于抵消通過活塞和桿的往復(fù)重量生成的力。隨著機(jī)加工曲軸在缸殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該機(jī)加工曲軸必須不僅保持其自己的平衡，而且隨著活塞和桿上下栗送，該機(jī)加工曲軸還必須抵消通過活塞和桿的質(zhì)量生成的力。
[0004]僅作為一個示例，曲軸可以通過變形工藝而被制成，在該變形工藝中產(chǎn)品被壓縮在一對模具之間，使用撞擊壓力或漸變壓力以形成部件。經(jīng)過一段時間，模具改變并在相應(yīng)的曲軸之間導(dǎo)致潛在的改變。僅作為一個示例，當(dāng)模具形成曲軸時，可能具有在該模具上留下的較薄的連結(jié)板，兩個模具在該連結(jié)板處接觸。由于薄的連結(jié)板的尺寸與在模具上的磨損程度相關(guān)，因而薄的連結(jié)板的尺寸對于不同的曲軸來說是不同的。
[0005]通過旋轉(zhuǎn)曲軸以檢查不平衡狀態(tài)，曲軸可以被預(yù)平衡。預(yù)平衡，或有時稱為初步平衡，基于測量的不平衡狀態(tài)，其中第一盲孔和第二盲孔被鉆進(jìn)曲軸的兩個端部中，以建立用于曲軸的機(jī)加工軸線，用于之后的拉削、鉆孔和研磨過程。然而，已知的制造過程，諸如旋轉(zhuǎn)過程，不能精確地指示曲軸的質(zhì)量如何分布。特別地，至少一些已知的制造方法不能考慮模具磨損和制造成每個曲軸的相關(guān)聯(lián)的變化(因為每個曲軸是獨特的)。
[0006]機(jī)加工軸線的適當(dāng)放置對于預(yù)平衡鍛造曲軸并且還最終平衡機(jī)加工曲軸而言可能是關(guān)鍵的。在一些情況下，如果機(jī)加工軸線被不適當(dāng)?shù)胤胖?，則機(jī)加工過程可能在一個或多個規(guī)定位置處使得太多材料從鍛造曲軸上脫離。最終，機(jī)加工曲軸仍然可以具有某些未機(jī)加工部分(例如，平衡物)。未機(jī)加工部分可以影響最終機(jī)加工曲軸的平衡，并且在一些情況下，影響很大，從而機(jī)加工曲軸不能被適當(dāng)?shù)仄胶獠⑶乙蚨粡U棄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]公開了一種用于預(yù)平衡曲軸的程序和方法。該方法包括接收與曲軸的三維掃描相關(guān)的數(shù)據(jù)；基于該數(shù)據(jù)生成模型；并且基于該模型提供指令用于限定預(yù)平衡機(jī)加工軸線。
【附圖說明】
[0008]對附圖的詳細(xì)描述涉及以下附圖，其中:
[0009]圖1是曲軸的示例的透視圖；
[0010]圖2是一種用于預(yù)平衡曲軸的方法的示例；
[0011]圖3是曲軸的由模型限定的三維表示的示例的透視圖，和與之對準(zhǔn)的機(jī)加工操作的由機(jī)加工模型限定的三維表示的示例的透視圖；
[0012]圖4是正視圖，圖示了曲軸的與機(jī)加工操作的三維表示軸向?qū)?zhǔn)的三維表示；
[0013]圖5是圖3沿著線5-5截取的橫截面，圖示了曲軸的與機(jī)加工操作的三維表示徑向?qū)?zhǔn)的三維表示；以及
[0014]圖6是其中機(jī)加工有第一盲孔和第二盲孔的曲軸的透視圖。
[0015]在多個附圖中，類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件。
【具體實施方式】
[0016]圖1示出了曲軸100的實施例，并且圖2示出了用于預(yù)平衡用于內(nèi)燃機(jī)中的曲軸100的方法200。盡管曲軸100被示出為是用于六缸式內(nèi)燃機(jī)中的曲軸，但是方法200可以用于各種尺寸和類型的曲軸。曲軸100可以用于各種機(jī)械中，包括公路卡車、施工車輛、航海船艦、固定發(fā)電機(jī)、汽車、農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)車輛和游藝車輛。
[0017]曲軸100包括主軸頸104，該主軸頸用作關(guān)于發(fā)動機(jī)的曲軸箱的樞轉(zhuǎn)連接件。此夕卜，曲軸100包括曲柄銷軸頸110，每個曲柄銷軸頸都相對于主軸頸104移位并且每個曲柄銷軸頸都與連桿連接。活塞聯(lián)接到每個連桿，用于在汽缸中移動。曲柄銷軸頸110定位在主軸頸104之間，并且通過臂108從主軸頸104移位，不僅確保該曲柄銷軸頸的移位還確保主軸頸104和曲柄銷軸頸110之間隔開。臂108包括平衡物106，平衡物106用于平衡由于主軸頸104和曲柄銷軸頸110的質(zhì)量的移位而導(dǎo)致的失衡。曲軸100還具有第一端部118和第二端部120。在圖1中，曲軸100的表面被示出為粗糙表面，指示曲軸100未被機(jī)加工。
[0018]進(jìn)一步地參照圖1-2，在202處，處理單元130接收與曲軸100的三維掃描相關(guān)的數(shù)據(jù)。在示例性實施例中，處理單元130是執(zhí)行指令序列的裝置，該指令成計算機(jī)程序的形式并且被包含在存儲器中。指令序列的執(zhí)行導(dǎo)致處理單元130執(zhí)行諸如生成控制信號的步驟。指令可以加載在隨機(jī)存取存儲器(RAM)中，用于從只讀存儲器(R0M)、大容量存儲裝置、或一些其它永久存儲器中被處理單元130執(zhí)行。在其它的實施例中，硬連線電路可以被使用以代替或結(jié)合軟件指令以執(zhí)行所述功能。例如，處理單元130可以被具體化為一個或多個專用集成電路(ASICs)的部件。除非以其他方式特別說明，否則處理單元不受限于硬件電路和軟件的任何特定的組合，也不受限于用于被處理單元130執(zhí)行的指令的任何特定源。
[0019]在示例性實施例中，術(shù)語“計算機(jī)程序”表示一組指令的以任何語言、代碼或符號進(jìn)行的任何表示，該組指令旨在促使具有信息處理能力的系統(tǒng)直接地或在以下一項或兩項之后執(zhí)行特定功能:a)轉(zhuǎn)換成另一語言、代碼或符號；b)以不同的材料形式復(fù)制。例如，計算機(jī)程序可以包括，但是不受限于，子程序、功能、步驟、目標(biāo)方法、目標(biāo)實現(xiàn)方式、可執(zhí)行應(yīng)用程序、小應(yīng)用程序、小服務(wù)程序、源代碼、目標(biāo)代碼、共用程序庫/動態(tài)載荷程序庫和/或被設(shè)計用于由處理單元130執(zhí)行的其它指令序列。
[0020]三維掃描可以通過掃描曲軸100的三維掃描器102而獲取。三維掃描器102可以是用于分析目標(biāo)和用于收集與該目標(biāo)的形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)的裝置。例如，三維掃描器102可以產(chǎn)生目標(biāo)的表面上的幾何樣品的點云，從而點然后可以用于推斷目標(biāo)的形狀。三維掃描器102可以是非接觸主動式掃描器，這種掃描器發(fā)出一些種類的輻射或光線并且然后檢測其傳輸通過目標(biāo)的輻射或反射。作為另一示例，三維掃描器102可以是非接觸被動式掃描器，該種被動式掃描器不發(fā)出任何種類的輻射，但是替代地依賴于檢測反射的環(huán)境輻射。因為可見光是很容易地獲得的環(huán)境輻射，因而該種類的一些掃描器檢測可見光。非接觸被動式掃描器的一個示例是立體視覺系統(tǒng)，該立體視覺系統(tǒng)使用兩個彼此隔開的攝像機(jī)，以從不同的角度觀察相同的場景。通過分析圖像之間的微小差異，可以確定到每個點的距離，用于重建目標(biāo)。
[0021]此外，在204處，處理單元130基于曲軸100的掃描而生成模型300。模型300可以具有多個值，該多個值指示曲軸100是否具有存在于多個特定位置中的每個位置處的材料。例如，模型300可以具有多個值，該多個值指示由曲軸100的外殼限定的形狀。
[0022]因為模型300基于曲軸100，因而模型300可以包括模型化主軸頸304、模型化平衡物306、模型化臂308、模型化曲柄銷軸頸310、模型化第一端部318和模型化第二端部320。通