直列發(fā)動機缸蓋燃燒室在線補償加工的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)動機缸蓋燃燒室加工，具體地，設(shè)及一種直列發(fā)動機缸蓋燃燒室在 線補償加工的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動機缸蓋是發(fā)動機上的主要部件之一，其質(zhì)量的高低、加工精度的好壞直接影 響著汽車發(fā)動機的性能。由于受鑄造和加工工藝的影響，燃燒室各缸容積存在差異并在設(shè) 計要求的容積值附近產(chǎn)生較大幅度的波動。缸蓋燃燒室各缸的容積差異過大會導(dǎo)致各缸間 的壓縮比不等，從而影響發(fā)動機的性能。對缸蓋燃燒室進行補償加工，可W將缸蓋燃燒室容 積控制在設(shè)計參數(shù)的范圍之內(nèi)，并降低缸蓋各燃燒室的容積差異，是提高發(fā)動機產(chǎn)品質(zhì)量 的重要一環(huán)。
[0003] 缸蓋燃燒室的容積大多通過對缸蓋燃燒室進行銳削來控制。已有技術(shù)中，顧健在 論文"微機在氣缸蓋燃燒室修整加工中的應(yīng)用"（《組合機床與自動化加工技術(shù)》1996年第 8期，24-26頁）中介紹了多微機在燃燒室容積自動修整加工系統(tǒng)中的應(yīng)用。主機根據(jù)容積 測量和形位測量的數(shù)據(jù)，計算出等邊修整的參數(shù)，控制數(shù)控機床自動修整加工，把部分不 合格缸蓋修整為合格品。但是該方法是在缸蓋燃燒室機加工完成W后，檢測出不合格缸蓋， 對燃燒室容積偏大的缸蓋返回上道工序再銳削，對燃燒室容積偏小的缸蓋沿著燃燒室內(nèi)壁 銳削，運種補償方法增加了加工工序而使工藝變得更復(fù)雜。另外，該方法雖然能實現(xiàn)在線檢 測缸蓋燃燒室容積，但由于增加了不同的再加工工序而不能保證實現(xiàn)在線補償?shù)墓δ?。?且，該方法只能降低缸蓋燃燒室容積公差，而不能有效控制燃燒室的容積一致性。
[0004] 楊紅亮，于化虎在論文"有關(guān)機床加工發(fā)動機的缸蓋球形燃燒室的流程試驗"（《科 技傳播》2012年第13期，147+110頁）中利用萬能銳床對球形燃燒室進行加工之后再利用 成型的球形刀對缸蓋燃燒室進行加工。該方法為缸蓋燃燒室補償加工提供了一種新的解決 方案，即對不合格的缸蓋不再采用銳削缸蓋底面進行補償，而是直接對缸蓋的各個燃燒室 進行加工，使每個燃燒室的容積都在設(shè)計的容積范圍內(nèi)。雖然該方法可W很好的把缸蓋燃 燒室的容積控制在設(shè)計容積之內(nèi)，但是對缸蓋燃燒室內(nèi)部直接加工需要引進高精度的加工 設(shè)備，而且對缸蓋燃燒室內(nèi)部直接加工的工藝復(fù)雜，因而難W實現(xiàn)在線補償加工。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種直列發(fā)動機缸蓋燃燒室在線補 償加工的方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種直列發(fā)動機缸蓋燃燒室在線補償加工的方法，包括如下步 驟：
[0007] 步驟1 :對缸蓋的燃燒室容積進行測量，獲到每個燃燒室的容積數(shù)據(jù)和=維點云 數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟2 :處理所述S維點云數(shù)據(jù)，具體為，根據(jù)所述S維點云數(shù)據(jù)，識別各個燃燒 室邊界進而將各個燃燒室邊界擬合為圓并采用最小二乘法計算燃燒室擬合圓半徑；
[0009] 步驟3 :建立求解銳削深度參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，具體為，W兩兩燃燒室容積差 最小為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)所述容積數(shù)據(jù)，每個燃燒室擬合圓半徑W及燃燒室容積公差約束建 立多目標(biāo)優(yōu)化模型；
[0010] 步驟4冰解所述多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到銳削深度參數(shù)；
[0011] 步驟5 :根據(jù)所述銳削深度參數(shù)對缸蓋燃燒室進行在線補償加工。
[0012] 優(yōu)選地，在步驟1中采用缸蓋燃燒室容積在線測量設(shè)備對缸蓋燃燒室容積進行測 量；
[0013] 所述缸蓋燃燒室在線測量設(shè)備的測量時間為76秒，能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒室容積的連續(xù) 測量，重復(fù)精度達到0. 02ml，測點總數(shù)能夠達82萬點。
[0014] 優(yōu)選地，在步驟3中，把燃燒室的銳削形狀近似為圓柱體。
[0015] 優(yōu)選地，在步驟4中，采用基于帕累托最優(yōu)概念的多目標(biāo)粒子群算法求解所述多 目標(biāo)優(yōu)化模型；
[0016] W燃燒室兩兩容積差之和最小作為判斷粒子是否更新的適應(yīng)度函數(shù)，最后輸出帕 累托最優(yōu)前沿。
[0017] 優(yōu)選地，所述多目標(biāo)優(yōu)化模型具體為： 陽0化]目標(biāo)函數(shù)為： 陽 019] MiniVi_v.jIi,j=1，2,…，n;i聲j(I)
[0020] 約束條件為：
[0021] 矣(的二TIXrfX化 轉(zhuǎn) 陽02引 Vi-f 1化1) = V。做 陽02引 Vi-f1化。）=Vi(4)
[0024]Vv〇《Vi《V〇+v〇 (5)
[00巧]min化i) <h〇<max化i) (6)
[0026] i=l，2，...，n (7)
[0027] 其中，Vi，Vj為兩個燃燒室精加工W后的容積，n為燃燒室的數(shù)量；f1化）為燃燒室 銳削部分體積，h為銳削深度，為燃燒室擬合圓半徑；Vi表示精加工前的燃燒室容積，V。為 燃燒室標(biāo)準(zhǔn)容積；h。為待優(yōu)化的最后輸出的銳削深度參數(shù)，fi(h。）為第i個燃燒室銳削深度 為h。時的被銳削部分體積，f1OO第i個燃燒室銳削深度為時的被銳削部分體積，h1為 第i個燃燒室加工為標(biāo)準(zhǔn)容積時應(yīng)銳削的深度，Vi為各燃燒室加工后的容積；V。表示燃燒 室容積的公差，i、j為大于0的整數(shù)。
[0028] 優(yōu)選地，在求得帕累托最優(yōu)前沿后，W缸蓋各燃燒室容積的極差最小為目標(biāo)，從最 優(yōu)的非支配解集中選擇出一個最優(yōu)的值，作為缸蓋燃燒室補償加工的銳削深度參數(shù)。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0030] 1、本發(fā)明在缸蓋燃燒室精加工過程中考慮補償量，僅改變精加工的銳削深度參 數(shù)，因此補償加工不需要增加加工工序，只需要在精加工工序前布置在線測量設(shè)備，不會增 加工藝的復(fù)雜度；
[0031]2、由于本發(fā)明的補償加工過程與原精加工過程相同，不影響加工時間，而采用的 在線測量設(shè)備基于激光=角測量原理，具有測量速度快的特點，測量時間滿足缸蓋加工節(jié) 拍要求，因此可W實現(xiàn)在線的補償加工功能；
[0032] 3、本發(fā)明對缸蓋進行百分之百在線補償加工，可W有效控制缸蓋燃燒室容積在設(shè) 計參數(shù)范圍之內(nèi)，從而減少不合格品的數(shù)量；
[0033] 4、本發(fā)明W缸蓋燃燒室兩兩容積差最小為目標(biāo)，可W保證缸間差異最小，進而控 制缸蓋燃燒室容積一致性，燃燒室容積一致性的有效控制，可W為后續(xù)壓縮比一致性控制 提供了堅實的基礎(chǔ)，具有重要的工程實用價值。
【附圖說明】
[0034] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0035] 圖1為本發(fā)明中直列發(fā)動機缸蓋燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明中紅缸蓋燃燒室容積在線測量設(shè)備測量發(fā)動機缸蓋燃燒室生成的 S維點云圖像的示意圖；
[0037]圖3為本發(fā)明中燃燒室的有效邊界的示意圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明中燃燒室有效邊界點集；
[0039]圖5為本發(fā)明中缸蓋燃燒室精加工的示意圖；
[0040] 圖6為本發(fā)明中缸蓋燃燒室在線補償加工的示意圖；
[0041] 圖7是本發(fā)明補償加工的銳削示意圖。
[0042] 圖中： 陽0創(chuàng) 1為精加工設(shè)備； W44] 2為控制系統(tǒng)； W45] 3為測量系統(tǒng)； 陽046] 4為加工后缸蓋底面；
[0047] 5為加工前缸蓋底面；
[0048] 6為凸臺；
[0049]7為缸蓋頂面。
【具體實施方式】
[0050] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進。運些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0051] 如圖1至圖7所示，在本實施例中，本發(fā)明提供的直列發(fā)動機缸蓋燃燒室在線補償 加工的方法包括如下步驟：
[0052] 步驟1:采用缸蓋燃燒室容積在線測量設(shè)備對發(fā)動機缸蓋燃燒室容積進行測量， 得到每個燃燒室的容積數(shù)據(jù)和=維點云數(shù)據(jù)，容積數(shù)據(jù)單位為ml，=維點云數(shù)據(jù)WX、Y、Z =維坐標(biāo)格式顯示。發(fā)動機缸蓋如圖1所示，發(fā)動機缸蓋=維點云數(shù)據(jù)如圖2所示。
[0053] 步驟2:處理所述S維點云數(shù)據(jù)。所述燃燒室的點云是有序點云，該點云每行點的 個數(shù)相同，在發(fā)動機缸蓋底面上的掃描點的Z坐標(biāo)近似為0,燃燒室曲面上點的Z坐標(biāo)大于 0。點云中各行點的Z坐標(biāo)平均值為O說明該行的點都在缸蓋底面上，不為O則說明該行 有點在燃燒室曲面上。從點云中各行點Z坐標(biāo)平均值的統(tǒng)計表中間向兩邊捜索，遇到點云 Z坐標(biāo)平均值首次近似為0的行即為起始行或終止行，并確定中間行