CN116341038A - 一种曲轴中心孔的加工方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及曲轴中心孔加工技术领域，具体涉及一种曲轴中心孔的加工方法、系统、设备及存储介质，步骤如下：获取曲轴毛坯的三维形状数据，在三维形状数据库中确定该曲轴毛坯所属公差等级及对应的暂定中心孔位置；分别将若干个暂定中心孔位置作为基准进行曲轴毛坯的加工模拟，获取最终形状的第一不平衡矢量；获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；计算出最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔位置。本发明使得加工工序后的曲轴旋转不平衡量趋近于零；此外能够大幅度地提高中心孔效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及曲轴中心孔加工技术领域，具体而言，涉及一种曲轴中心孔的加工方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件，它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，因此要求曲轴有足够的强度、刚度以及平衡性。
一般而言，对于发动机的曲轴，为了抑制旋转时的振动，作为曲轴的加工基准的中心孔的位置显得尤为重要，若作为加工基准的中心孔位置精度不佳，则曲轴旋转的不平衡量会增大；此外，模锻方式生产曲轴是目前大批量生产曲轴的主要方式，模锻时，模膛的周围沿分模面还需开有毛边槽，因而模锻件的四周就形成一圈毛边，需在切边压力机上切除，因此，同一批次的曲轴毛坯仍可能存在较大的差异；因此，在中心孔位置设定过程中，为同一批次曲轴毛坯设定相同的中心孔位置以提高中心孔加工效率的方式，这可能会导致大量的不合格产品产生，故并不理想，因此，必须恰当的决定中心孔的位置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种曲轴中心孔的加工方法、系统、设备及存储介质，在保证中心孔加工效率的同时，为曲轴毛坯设定恰当的中心孔位置，以解决背景技术中所指出的问题。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种曲轴中心孔的加工方法，包括如下步骤：
获取桁架侧曲轴毛坯的三维形状数据，基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置；
分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；
获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；
计算出所述若干个暂定中心孔位置所得动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置；
在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
根据一种优选实施方式，所述基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级包括：
基于所述三维形状数据和三维形状检索模型，获取所述曲轴毛坯的目标特征向量；
分别计算所述目标特征向量与三维形状数据库中所有公差等级的三维形状数据对应的特征向量的欧式距离，取欧式距离最小的三维形状数据对应的公差等级作为该曲轴毛坯所属公差等级。
根据一种优选实施方式，所述获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量包括：
获取所述第一不平衡矢量在曲轴毛坯旋转中心线上的第一位移矢量以及获取第二不平衡矢量在机床侧中心钻上的第二位移矢量；
基于所述第一不平衡矢量的第一位移矢量对第二不平衡矢量的第二位移矢量进行抖动旋转运动补偿，并根据补偿后的第二位移矢量确定机床侧加工过程中的补偿旋转中心线；
将所述补偿旋转中心线作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的不平衡矢量作为该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量。
根据一种优选实施方式，在将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置之后，还包括：
将获取的中心孔加工位置关联的存储到三维形状数据库中，作为对应公差等级的暂定中心孔位置。
本发明还提供一种曲轴中心孔的加工系统，应用到如上述所述的方法，包括：
暂定中心孔位置确定单元，用于获取桁架侧曲轴毛坯的三维形状数据，基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置；
模拟单元，用于分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；
融合分析单元，用于获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；
中心孔加工位置确定单元，用于计算出所述若干个暂定中心孔位置所得动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置；
中心孔加工单元，用于在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
本发明还提供一种电子设备，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；
以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如上述所述的方法。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述所述的方法。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：根据本发明所提供的中心孔的加工方法，在对曲轴毛坯进行规定的加工工序前，能够恰当的决定中心孔的位置，以使得加工工序后的曲轴旋转不平衡量趋近于零；此外，同时为相同机床侧工况下同一公差等级的曲轴毛坯设定中心孔位置，能够大幅度的提高中心孔效率，区别于为同一批次曲轴毛坯设定相同中心孔位置的方式，本方式具有更高的精度，能够有效地减少不合格品占比，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的中心孔的加工方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1提供的机床侧CPU接线图；
图3为本发明实施例1提供的桁架侧CPU接线图；
图4为本发明实施例1提供的机床侧EM接线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
参见图1所示，图1为本发明实施例提供的中心孔的加工方法的流程示意图。
本发明实施例所提供的一种曲轴中心孔的加工方法，包括如下步骤：
1)、暂定中心孔位置确定步骤，具体步骤如下：
1-1)、通过三维激光扫描桁架侧曲轴毛坯，记录曲轴毛坯表面特征点的三维坐标信息和反射率信息并将信息上传至处理器，本实施例采用的处理器为西门子S7-200PLC，通过该处理器上搭载的预设程序进行曲轴毛坯三维模型重建以此获取曲轴毛坯的三维形状数据，以及实现桁架侧与机床侧的接线工作，；参见图2至图4所示，为本发明实施例中桁架侧与机床侧的接线示意图，通过控制通信接口，可实现自动循环上下料功能，具体不再赘述。
1-2)、基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置。具体到本实施例中，所述基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级包括：基于所述三维形状数据和三维形状检索模型，获取所述曲轴毛坯的目标特征向量；分别计算所述目标特征向量与三维形状数据库中所有公差等级的三维形状数据对应的特征向量的欧式距离，取欧式距离最小的三维形状数据对应的公差等级作为该曲轴毛坯所属公差等级。需要说明的是，对于尺寸公差，国家标准根据不同的应用场合将公差分为20个等级，从高到低分别用IT01，IT0，IT1～IT18表示。
对于几何公差，根据GB/T 1184-1996应分情况考虑，具体如下：
(1)直线度和平面度。分为1～12共12个公差等级，其中6，7，8，9为常用公差等级；
(2)圆度和圆柱度。分为0～12共13个公差等级，其中7，8，9为常用公差等级；
(3)平行度、垂直度和倾斜度。分为1～12共12个公差等级，其中6，7，8，9为常用公差等级；
(4)同轴度、对称度、圆跳动和全跳动。分为1～12共12个公差等级，其中6，7，8，9为常用公差等级。
为方便不同公差等级识别以及满足大多数情况下同公差等级曲轴毛坯中心孔位置设定恰当的加工需求，本发明实施例对于尺寸公差，选用常用的IT5～IT12；对于几何公差，选用6～9。进一步地，将不同情况下的三维形状数据，为其分配对应的尺寸公差、几何公差等级存储到三维形状数据库中，并为其匹配若干个暂定中心孔位置，形成链表，完成三维形状数据库初期构建步骤，后续对链表中的暂定中心孔位置进行更新。
2)、加工模拟步骤，具体步骤如下：
2-1)、分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟；具体到本实施例中，在获取到曲轴毛坯的三维形状数据后，根据暂定中心孔位置获取暂定的旋转中心线，将该旋转中心线作为基准，为该曲轴毛坯的三维形状数据执行预设的加工工序模拟步骤；当存在多个暂定中心孔位置时，则执行多次加工工序模拟步骤，获取所有暂定中心孔位置的模拟成型。
2-2)、通过计算暂定中心孔位置假定的旋转中心线与模拟成型的惯性主轴之间的距离，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；其中，若旋转中心线与惯性主轴之间的差值在预设范围内，该以该暂定中心孔位置作为基准进行中心孔加工的曲轴具有较好的动平衡。
3)、融合分析步骤，具体步骤如下：
3-1)、获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析；具体到本实施例中，所述获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析包括：获取所述第一不平衡矢量在曲轴毛坯旋转中心线上的第一位移矢量以及获取第二不平衡矢量在机床侧中心钻上的第二位移矢量；基于所述第一不平衡矢量的第一位移矢量对第二不平衡矢量的第二位移矢量进行抖动旋转运动补偿，并根据补偿后的第二位移矢量确定机床侧加工过程中的补偿旋转中心线，完成融合分析步骤。
3-2)、确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量，具体步骤如下：将所述补偿旋转中心线作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的不平衡矢量作为该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量。
4)、中心孔加工位置确定步骤，具体步骤如下：
4-1)、分别为若干个暂定中心孔位置的第一不平衡矢量计算出其动不平衡矢量，并将各计算出的动不平衡矢量进行派去，从中得到动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置。
4-2)、将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置。本实施例同时为相同机床侧工况下同一公差等级的曲轴毛坯设定中心孔位置，能够大幅度的提高中心孔效率，区别于为同一批次曲轴毛坯设定相同中心孔位置的方式，本方式具有更高的精度，能够有效地减少不合格品占比，降低生产成本。
进一步地，在本实施例中，在将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置之后，还包括：将获取的中心孔加工位置关联的存储到三维形状数据库对应链表中，作为对应公差等级的暂定中心孔位置。
5)、中心孔加工步骤，具体步骤如下：在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
综上所述，根据本发明所提供的中心孔的加工方法，在对曲轴毛坯进行规定的加工工序前，能够恰当的决定中心孔的位置，以使得加工工序后的曲轴旋转不平衡量趋近于零；此外，同时为相同机床侧工况下同一公差等级的曲轴毛坯设定中心孔位置，能够大幅度的提高中心孔效率，区别于为同一批次曲轴毛坯设定相同中心孔位置的方式，本方式具有更高的精度，能够有效地减少不合格品占比，降低生产成本。
实施例2
本发明实施例提供一种曲轴中心孔的加工系统，应用到如实施例1所述的方法，包括：
暂定中心孔位置确定单元，用于获取桁架侧曲轴毛坯的三维形状数据，基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置；
模拟单元，用于分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；
融合分析单元，用于获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；
中心孔加工位置确定单元，用于计算出所述若干个暂定中心孔位置所得动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置；
中心孔加工单元，用于在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
实施例3
本发明实施例提供一种电子设备，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；
以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如实施例1所述的方法。
实施例4
本发明实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如实施例1所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种曲轴中心孔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取桁架侧曲轴毛坯的三维形状数据，基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置；
分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；
获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；
计算出所述若干个暂定中心孔位置所得动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置；
在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
2.如权利要求1所述的曲轴中心孔的加工方法，其特征在于，所述基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级包括：
基于所述三维形状数据和三维形状检索模型，获取所述曲轴毛坯的目标特征向量；
分别计算所述目标特征向量与三维形状数据库中所有公差等级的三维形状数据对应的特征向量的欧式距离，取欧式距离最小的三维形状数据对应的公差等级作为该曲轴毛坯所属公差等级。
3.如权利要求2所述的曲轴中心孔的加工方法，其特征在于，所述获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量包括：
获取所述第一不平衡矢量在曲轴毛坯旋转中心线上的第一位移矢量以及获取第二不平衡矢量在机床侧中心钻上的第二位移矢量；
基于所述第一不平衡矢量的第一位移矢量对第二不平衡矢量的第二位移矢量进行抖动旋转运动补偿，并根据补偿后的第二位移矢量确定机床侧加工过程中的补偿旋转中心线；
将所述补偿旋转中心线作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的不平衡矢量作为该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量。
4.如权利要求3所述的曲轴中心孔的加工方法，其特征在于，在将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置之后，还包括：
将获取的中心孔加工位置关联的存储到三维形状数据库中，作为对应公差等级的暂定中心孔位置。
5.一种曲轴中心孔的加工系统，应用到如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，包括：
暂定中心孔位置确定单元，用于获取桁架侧曲轴毛坯的三维形状数据，基于所述三维形状数据与三维形状数据库进行比对，确定该曲轴毛坯所属公差等级以及对应该公差等级的若干个暂定中心孔位置；
模拟单元，用于分别将所述若干个暂定中心孔位置作为基准，进行曲轴毛坯的加工模拟，获取加工模拟后所得最终形状下的第一不平衡矢量；
融合分析单元，用于获取当前机床侧中心钻的第二不平衡矢量并与所述第一不平衡矢量进行融合分析，确定该曲轴毛坯在机床侧加工过程中的动不平衡矢量；
中心孔加工位置确定单元，用于计算出所述若干个暂定中心孔位置所得动不平衡矢量中最趋近于零的中心孔位置，将该位置作为同属公差等级中所以具有相同第二不平衡矢量的曲轴毛坯的中心孔加工位置；
中心孔加工单元，用于在桁架侧上料完成时，机床侧在该曲轴毛坯上的所述中心孔加工位置加工中心孔。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，所述存储器存储执行指令；
以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如权利要求1至4任一项所述的方法。
7.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至4任一项所述的方法。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117474298A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 江苏宏宝锻造股份有限公司 | 一种基于上下游工位反馈的发动机连杆生产管理方法及系统 |
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2023
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| CN117474298A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 江苏宏宝锻造股份有限公司 | 一种基于上下游工位反馈的发动机连杆生产管理方法及系统 |
| CN117474298B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-04-02 | 江苏宏宝锻造股份有限公司 | 一种基于上下游工位反馈的发动机连杆生产管理方法及系统 |
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