用于評(píng)估曲軸的計(jì)算機(jī)程序和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于評(píng)估曲軸的計(jì)算機(jī)程序和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]往復(fù)式發(fā)動(dòng)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(dòng)的活塞和連桿。這些部件稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)組件。機(jī)加工曲軸需要很好地被設(shè)計(jì)，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(shí)間并且足夠緊湊以裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)缸殼內(nèi)。
[0003]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(duì)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(shí)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(gè)示例，當(dāng)模具形成曲軸時(shí)，可能具有在該模具上留下的較薄的連結(jié)板，兩個(gè)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(duì)于不同的曲軸來說是不同的。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)員在關(guān)鍵區(qū)域中指定材料分布，以用于確保不超過機(jī)加工曲軸的機(jī)械材料限制。例如，機(jī)加工曲軸的銷軸頸通過材料的連結(jié)板傳輸活塞的能量，該連結(jié)板將銷軸頸連結(jié)到主軸頸。必須具有足夠的材料，該材料合適地定位在連結(jié)板中用于防止其失效。在至少一些情況下，連結(jié)板和銷軸頸已經(jīng)被認(rèn)為是機(jī)加工曲軸的最弱區(qū)域。不管連結(jié)板和銷軸頸的重要性和潛在的弱點(diǎn)，該連結(jié)板和銷軸頸仍然可能是傾向于出現(xiàn)缺陷的。用于形成曲軸的被加熱鋼在銷軸頸區(qū)域中經(jīng)受最高的流量和限制條件，在這些特定區(qū)域中導(dǎo)致模具磨損的更高可能性和不合適的模具填充的更高可能性。此外，銷軸頸位于分模線上，上模具和下模具在鍛造過程中在該分模線處連接到一起，引起通過模具相對(duì)于彼此移動(dòng)或模具不完全地關(guān)閉而導(dǎo)致的錯(cuò)位材料。
[0005]一個(gè)制造方法是，針對(duì)涉及不合適的模具填充和錯(cuò)位材料的問題來視覺上檢查每個(gè)曲軸；然而，該方法是勞動(dòng)密集的并且易受人為誤差影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]公開了一種用于評(píng)估曲軸的方法。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)生成曲軸計(jì)算機(jī)模型，并且基于該曲軸計(jì)算機(jī)模型來確定該曲軸是否適合機(jī)加工成機(jī)加工曲軸。
【附圖說明】
[0007]對(duì)附圖的詳細(xì)描述涉及以下附圖，其中:
[0008]圖1是示例性曲軸的透視圖；
[0009]圖2是一種用于評(píng)估曲軸的方法的示例；
[0010]圖3是正視圖，圖示了曲軸計(jì)算機(jī)模型的與內(nèi)界殼和外界殼軸向?qū)?zhǔn)的外殼；以及
[0011]圖4是圖3的沿著線4-4截取的橫截面，圖示了曲軸計(jì)算機(jī)模型的與內(nèi)界殼和外界殼徑向?qū)?zhǔn)的外殼。
[0012]在多個(gè)附圖中，類似的附圖標(biāo)記指示類似的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1示出了用在內(nèi)燃機(jī)中的曲軸100的一個(gè)實(shí)施例，并且圖2示出了用于評(píng)估曲軸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。
[0014]曲軸100包括主軸頸104，該主軸頸用作關(guān)于發(fā)動(dòng)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(gè)曲柄銷軸頸都相對(duì)于主軸頸104移位并且每個(gè)曲柄銷軸頸都與連桿連接，并且活塞聯(lián)接到每個(gè)連桿，用于在汽缸中移動(dòng)。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。進(jìn)一步地參照?qǐng)D1-2，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(shí)施例中，處理單元130是執(zhí)行指令序列的裝置，該指令成計(jì)算機(jī)程序的形式并且被包含在存儲(chǔ)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(hào)的步驟。指令可以加載在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)中，用于從只讀存儲(chǔ)器(R0M)、大容量存儲(chǔ)裝置、或一些其它永久存儲(chǔ)器中被處理單元130執(zhí)行。在其它的實(shí)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(gè)或多個(gè)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130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。
[0015]在示例性實(shí)施例中，術(shù)語“計(jì)算機(jī)程序”表示一組指令的以任何語言、代碼或符號(hào)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(xiàng)或兩項(xiàng)之后執(zhí)行特定功能:a)轉(zhuǎn)換成另一語言、代碼或符號(hào)；b)以不同的材料形式復(fù)制。例如，計(jì)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(shí)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(kù)/動(dòng)態(tài)載荷程序庫(kù)和/或被設(shè)計(jì)用于由處理單元130執(zhí)行的其它指令序列。
[0016]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。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(diǎn)云，從而點(diǎn)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(dòng)式掃描器，該種掃描器發(fā)出一些種類的輻射或光線并且然后檢測(cè)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(dòng)式掃描器，該種被動(dòng)式掃描器不發(fā)出任何輻射，但是替代地依賴于檢測(cè)反射的環(huán)境輻射。因?yàn)榭梢姽馐呛苋菀椎孬@得的環(huán)境輻射，因而該種類的一些掃描器檢測(cè)可見光。非接觸被動(dòng)式掃描器的一個(gè)示例是立體視覺系統(tǒng)，該立體視覺系統(tǒng)使用兩個(gè)彼此隔開的攝像機(jī)，以從不同的角度觀察相同的場(chǎng)景。通過分析圖像之間的微小差異，可以確定到每個(gè)點(diǎn)的距離，用于重建目標(biāo)。
[0017]此外，在204處，處理單元130基于曲軸100的掃描來生成曲軸計(jì)算機(jī)模型300。模型300可以至少表示曲軸100的外殼332 (例如，曲軸100的形狀)。在方法200的至少一些實(shí)施例中，模型300是三維陣列。該三維陣列可以由多個(gè)1和0制成，例如，其中1可以表示存在曲軸100的材料的位置，并且0表示不存在材料的位置。該多個(gè)值可以指示由曲軸100限定的形狀。并且通過知曉形狀并且假設(shè)曲軸100是同質(zhì)的，方法200能夠計(jì)算存在曲軸100的材料的所有位置，這與計(jì)算不存在曲軸100的材料的位置(例如，簡(jiǎn)單地圍繞曲軸100的區(qū)域)的情況相反。因?yàn)槟Ｐ?00基于曲軸100，因而模制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。
[0018]在206處，處理單元130可以將外殼332與內(nèi)界殼430的對(duì)應(yīng)部分軸向地對(duì)準(zhǔn)，并且另外，處理單元130可以將外殼332與外界殼432的對(duì)應(yīng)部分軸向地對(duì)準(zhǔn)。內(nèi)界殼430至少表示包括適當(dāng)量的材料的曲軸和包括不足材料的曲軸之間的閾值。例如，內(nèi)界殼430可以表示最小曲軸，該最小曲軸對(duì)于待機(jī)加工成機(jī)加工曲軸的曲軸100而言仍然足夠大，能夠滿足與其相關(guān)的設(shè)計(jì)和使用要求。相反，外界殼432可以至少表示包括適當(dāng)量的材料的曲軸和包括不希望材料的曲軸之間的閾值。例如，外界殼432可以表示最大曲軸，該最大曲軸不會(huì)潛在地導(dǎo)致(1)用于將曲軸100機(jī)加工成機(jī)加工曲軸的機(jī)械工具的損壞和(2)與其相關(guān)的過度機(jī)加工操作中的至少一種。
[0019]在206處，處理單元130可以將外殼332的切片326與內(nèi)界殼430和外界殼432的對(duì)應(yīng)切片426軸向地對(duì)準(zhǔn)。例如，在206處，外殼332的限定曲軸100的表面的部分可以與內(nèi)界殼430和外界殼432的限定例如相同表面的對(duì)應(yīng)部分軸向地對(duì)準(zhǔn)。該表面可以是第一端部118或第二端部120或曲軸100多個(gè)其它表面中的一個(gè)。作為另一示例，外殼332的限定曲軸100的一對(duì)表面的部分可以相對(duì)于內(nèi)界殼430的限定相同的該對(duì)表面的對(duì)應(yīng)部分定中，并且也相對(duì)于外界殼432的也限定相同的該對(duì)表面的對(duì)應(yīng)部分定中。在任一情況下，模型300可以是三維陣列，并且內(nèi)界殼430和外界殼432也可以是三維陣列，所述兩個(gè)三維陣列可以彼此對(duì)準(zhǔn)。盡管曲軸100的表面用于這些說明性實(shí)施例中，但是使用相同的通用方法，曲軸100的其它部分也可以被使用。
[0020]在208處，處理單元130可以將外殼332與內(nèi)界殼430的對(duì)應(yīng)部分徑向地對(duì)準(zhǔn)，并且此外，處理單元130也可以將外殼332與外界殼432的對(duì)應(yīng)部分徑向地對(duì)準(zhǔn)。在方法200的一個(gè)實(shí)施例中，在208處，處理單元130可以將外殼332的切片326與內(nèi)界殼430和外界殼432的對(duì)應(yīng)切片426徑向地對(duì)準(zhǔn)。
[0021]在208處，徑向?qū)?zhǔn)可以包括使外殼332的限定一個(gè)或多個(gè)曲柄銷軸頸110的