用于预平衡曲轴的计算机程序和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于预平衡曲轴的程序和方法。
【背景技术】
[0002]往复式发动机具有高速旋转的机加工曲轴，并且还具有随着机加工曲轴的每次旋转而上下摆动的活塞和连杆。这些部件称为发动机的旋转组件。机加工曲轴需要很好地被设计，以使得能量转换过程的效率最大化，并且还防止冲击载荷问题和疲劳衰坏。此外，机加工曲轴需要轻质化和小型化，以提供快速响应时间并且足够紧凑以装配在发动机缸壳内。
[0003]在任何给定的旋转部件中通过失衡生成的力的数值取决于两个概念:第一，不平衡旋转发动机部件的每分钟转数(“RPM”)，和第二，失衡的等级。部件越大并且越重以及部件旋转得越快，通过任何失衡所生成的力越大。关于旋转中的机加工曲轴，主轴承处的力与发动机速度的平方成比例。并且，另外，产生失衡的重量距离重心越远，在旋转组件旋转时，该重量对于旋转部件的影响越大。通常地，较大的且较重的平衡物用于抵消通过活塞和杆的往复重量生成的力。随着机加工曲轴在缸壳内旋转，该机加工曲轴必须不仅保持其自己的平衡，而且随着活塞和杆上下栗送，该机加工曲轴还必须抵消通过活塞和杆的质量生成的力。
[0004]仅作为一个示例，曲轴可以通过变形工艺而被制成，在该变形工艺中产品被压缩在一对模具之间，使用撞击压力或渐变压力以形成部件。经过一段时间，模具改变并在相应的曲轴之间导致潜在的改变。仅作为一个示例，当模具形成曲轴时，可能具有在该模具上留下的较薄的连结板，两个模具在该连结板处接触。由于薄的连结板的尺寸与在模具上的磨损程度相关，因而薄的连结板的尺寸对于不同的曲轴来说是不同的。
[0005]通过旋转曲轴以检查不平衡状态，曲轴可以被预平衡。预平衡，或有时称为初步平衡，基于测量的不平衡状态，其中第一盲孔和第二盲孔被钻进曲轴的两个端部中，以建立用于曲轴的机加工轴线，用于之后的拉削、钻孔和研磨过程。然而，已知的制造过程，诸如旋转过程，不能精确地指示曲轴的质量如何分布。特别地，至少一些已知的制造方法不能考虑模具磨损和制造成每个曲轴的相关联的变化(因为每个曲轴是独特的)。
[0006]机加工轴线的适当放置对于预平衡锻造曲轴并且还最终平衡机加工曲轴而言可能是关键的。在一些情况下，如果机加工轴线被不适当地放置，则机加工过程可能在一个或多个规定位置处使得太多材料从锻造曲轴上脱离。最终，机加工曲轴仍然可以具有某些未机加工部分(例如，平衡物)。未机加工部分可以影响最终机加工曲轴的平衡，并且在一些情况下，影响很大，从而机加工曲轴不能被适当地平衡并且因而被废弃。
【发明内容】
[0007]公开了一种用于预平衡曲轴的程序和方法。该方法包括接收与曲轴的三维扫描相关的数据；基于该数据生成模型；并且基于该模型提供指令用于限定预平衡机加工轴线。
【附图说明】
[0008]对附图的详细描述涉及以下附图，其中:
[0009]图1是曲轴的示例的透视图；
[0010]图2是一种用于预平衡曲轴的方法的示例；
[0011]图3是曲轴的由模型限定的三维表示的示例的透视图，和与之对准的机加工操作的由机加工模型限定的三维表示的示例的透视图；
[0012]图4是正视图，图示了曲轴的与机加工操作的三维表示轴向对准的三维表示；
[0013]图5是图3沿着线5-5截取的横截面，图示了曲轴的与机加工操作的三维表示径向对准的三维表示；以及
[0014]图6是其中机加工有第一盲孔和第二盲孔的曲轴的透视图。
[0015]在多个附图中，类似的附图标记指示类似的元件。
【具体实施方式】
[0016]图1示出了曲轴100的实施例，并且图2示出了用于预平衡用于内燃机中的曲轴100的方法200。尽管曲轴100被示出为是用于六缸式内燃机中的曲轴，但是方法200可以用于各种尺寸和类型的曲轴。曲轴100可以用于各种机械中，包括公路卡车、施工车辆、航海船舰、固定发电机、汽车、农业拖拉机、农业车辆和游艺车辆。
[0017]曲轴100包括主轴颈104，该主轴颈用作关于发动机的曲轴箱的枢转连接件。此夕卜，曲轴100包括曲柄销轴颈110，每个曲柄销轴颈都相对于主轴颈104移位并且每个曲柄销轴颈都与连杆连接。活塞联接到每个连杆，用于在汽缸中移动。曲柄销轴颈110定位在主轴颈104之间，并且通过臂108从主轴颈104移位，不仅确保该曲柄销轴颈的移位还确保主轴颈104和曲柄销轴颈110之间隔开。臂108包括平衡物106，平衡物106用于平衡由于主轴颈104和曲柄销轴颈110的质量的移位而导致的失衡。曲轴100还具有第一端部118和第二端部120。在图1中，曲轴100的表面被示出为粗糙表面，指示曲轴100未被机加工。
[0018]进一步地参照图1-2，在202处，处理单元130接收与曲轴100的三维扫描相关的数据。在示例性实施例中，处理单元130是执行指令序列的装置，该指令成计算机程序的形式并且被包含在存储器中。指令序列的执行导致处理单元130执行诸如生成控制信号的步骤。指令可以加载在随机存取存储器(RAM)中，用于从只读存储器(R0M)、大容量存储装置、或一些其它永久存储器中被处理单元130执行。在其它的实施例中，硬连线电路可以被使用以代替或结合软件指令以执行所述功能。例如，处理单元130可以被具体化为一个或多个专用集成电路(ASICs)的部件。除非以其他方式特别说明，否则处理单元不受限于硬件电路和软件的任何特定的组合，也不受限于用于被处理单元130执行的指令的任何特定源。
[0019]在示例性实施例中，术语“计算机程序”表示一组指令的以任何语言、代码或符号进行的任何表示，该组指令旨在促使具有信息处理能力的系统直接地或在以下一项或两项之后执行特定功能:a)转换成另一语言、代码或符号；b)以不同的材料形式复制。例如，计算机程序可以包括，但是不受限于，子程序、功能、步骤、目标方法、目标实现方式、可执行应用程序、小应用程序、小服务程序、源代码、目标代码、共用程序库/动态载荷程序库和/或被设计用于由处理单元130执行的其它指令序列。
[0020]三维扫描可以通过扫描曲轴100的三维扫描器102而获取。三维扫描器102可以是用于分析目标和用于收集与该目标的形状相关的数据的装置。例如，三维扫描器102可以产生目标的表面上的几何样品的点云，从而点然后可以用于推断目标的形状。三维扫描器102可以是非接触主动式扫描器，这种扫描器发出一些种类的辐射或光线并且然后检测其传输通过目标的辐射或反射。作为另一示例，三维扫描器102可以是非接触被动式扫描器，该种被动式扫描器不发出任何种类的辐射，但是替代地依赖于检测反射的环境辐射。因为可见光是很容易地获得的环境辐射，因而该种类的一些扫描器检测可见光。非接触被动式扫描器的一个示例是立体视觉系统，该立体视觉系统使用两个彼此隔开的摄像机，以从不同的角度观察相同的场景。通过分析图像之间的微小差异，可以确定到每个点的距离，用于重建目标。
[0021]此外，在204处，处理单元130基于曲轴100的扫描而生成模型300。模型300可以具有多个值，该多个值指示曲轴100是否具有存在于多个特定位置中的每个位置处的材料。例如，模型300可以具有多个值，该多个值指示由曲轴100的外壳限定的形状。
[0022]因为模型300基于曲轴100，因而模型300可以包括模型化主轴颈304、模型化平衡物306、模型化臂308、模型化曲柄销轴颈310、模型化第一端部318和模型化第二端部320。通