直列发动机缸盖燃烧室在线补偿加工的方法技术

本发明专利技术提供了一种直列发动机缸盖燃烧室在线补偿加工的方法，包括：对缸盖的燃烧室容积进行测量，获到每个燃烧室的容积数据和三维点云数据；处理三维点云数据，具体为，根据三维点云数据，识别各个燃烧室边界进而将各个燃烧室边界拟合为圆并采用最小二乘法计算燃烧室拟合圆半径；建立求解铣削深度参数的多目标优化模型，具体为，以两两燃烧室容积差最小为目标函数，根据容积数据，每个燃烧室拟合圆半径以及燃烧室容积公差约束建立多目标优化模型；求解多目标优化模型，得到铣削深度参数；根据铣削深度参数对缸盖燃烧室进行在线补偿加工。本发明专利技术对缸盖进行在线补偿加工，有效控制缸盖燃烧室容积在设计参数范围之内，从而减少不合格品的数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及发动机缸盖燃烧室加工，具体地，设及一种直列发动机缸盖燃烧室在 线补偿加工的方法。
技术介绍
发动机缸盖是发动机上的主要部件之一，其质量的高低、加工精度的好坏直接影 响着汽车发动机的性能。由于受铸造和加工工艺的影响，燃烧室各缸容积存在差异并在设 计要求的容积值附近产生较大幅度的波动。缸盖燃烧室各缸的容积差异过大会导致各缸间 的压缩比不等，从而影响发动机的性能。对缸盖燃烧室进行补偿加工，可W将缸盖燃烧室容 积控制在设计参数的范围之内，并降低缸盖各燃烧室的容积差异，是提高发动机产品质量 的重要一环。 缸盖燃烧室的容积大多通过对缸盖燃烧室进行锐削来控制。已有技术中，顾健在 论文"微机在气缸盖燃烧室修整加工中的应用"（《组合机床与自动化加工技术》1996年第 8期，24-26页）中介绍了多微机在燃烧室容积自动修整加工系统中的应用。主机根据容积 测量和形位测量的数据，计算出等边修整的参数，控制数控机床自动修整加工，把部分不 合格缸盖修整为合格品。但是该方法是在缸盖燃烧室机加工完成W后，检测出不合格缸盖， 对燃烧室容积偏大的缸盖返回上道工序再锐削，对燃烧室容积偏小的缸盖沿着燃烧室内壁 锐削，运种补偿方法增加了加工工序而使工艺变得更复杂。另外，该方法虽然能实现在线检 测缸盖燃烧室容积，但由于增加了不同的再加工工序而不能保证实现在线补偿的功能。而 且，该方法只能降低缸盖燃烧室容积公差，而不能有效控制燃烧室的容积一致性。 杨红亮，于化虎在论文"有关机床加工发动机的缸盖球形燃烧室的流程试验"（《科 技传播》2012年第13期，147+110页）中利用万能锐床对球形燃烧室进行加工之后再利用 成型的球形刀对缸盖燃烧室进行加工。该方法为缸盖燃烧室补偿加工提供了一种新的解决 方案，即对不合格的缸盖不再采用锐削缸盖底面进行补偿，而是直接对缸盖的各个燃烧室 进行加工，使每个燃烧室的容积都在设计的容积范围内。虽然该方法可W很好的把缸盖燃 烧室的容积控制在设计容积之内，但是对缸盖燃烧室内部直接加工需要引进高精度的加工 设备，而且对缸盖燃烧室内部直接加工的工艺复杂，因而难W实现在线补偿加工。
技术实现思路
阳0化]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种直列发动机缸盖燃烧室在线补 偿加工的方法。 根据本专利技术提供的一种，包括如下步 骤： 步骤1 :对缸盖的燃烧室容积进行测量，获到每个燃烧室的容积数据和=维点云 数据； 步骤2 :处理所述S维点云数据，具体为，根据所述S维点云数据，识别各个燃烧 室边界进而将各个燃烧室边界拟合为圆并采用最小二乘法计算燃烧室拟合圆半径； 步骤3 :建立求解锐削深度参数的多目标优化模型，具体为，W两两燃烧室容积差 最小为目标函数，根据所述容积数据，每个燃烧室拟合圆半径W及燃烧室容积公差约束建 立多目标优化模型； 步骤4冰解所述多目标优化模型，得到锐削深度参数； 步骤5 :根据所述锐削深度参数对缸盖燃烧室进行在线补偿加工。 优选地，在步骤1中采用缸盖燃烧室容积在线测量设备对缸盖燃烧室容积进行测 量； 所述缸盖燃烧室在线测量设备的测量时间为76秒，能够实现燃烧室容积的连续 测量，重复精度达到0. 02ml，测点总数能够达82万点。 优选地，在步骤3中，把燃烧室的锐削形状近似为圆柱体。 优选地，在步骤4中，采用基于帕累托最优概念的多目标粒子群算法求解所述多 目标优化模型； W燃烧室两两容积差之和最小作为判断粒子是否更新的适应度函数，最后输出帕 累托最优前沿。 优选地，所述多目标优化模型具体为： 阳0化]目标函数为： 阳 019] MiniVi_v.jIi,j=1，2,…，n;i声j(I) 约束条件为： 矣(的二TIXrfX化 轉 阳02引 Vi-f 1化1) = V。做 阳02引 Vi-f1化。）=Vi(4)Vv〇《Vi《V〇+v〇 (5)min化i) <h〇<max化i) (6) i=l，2，...，n (7) 其中，Vi，Vj为两个燃烧室精加工W后的容积，n为燃烧室的数量；f1化）为燃烧室 锐削部分体积，h为锐削深度，为燃烧室拟合圆半径；Vi表示精加工前的燃烧室容积，V。为 燃烧室标准容积；h。为待优化的最后输出的锐削深度参数，fi(h。）为第i个燃烧室锐削深度 为h。时的被锐削部分体积，f1OO第i个燃烧室锐削深度为时的被锐削部分体积，h1为 第i个燃烧室加工为标准容积时应锐削的深度，Vi为各燃烧室加工后的容积；V。表示燃烧 室容积的公差，i、j为大于0的整数。 优选地，在求得帕累托最优前沿后，W缸盖各燃烧室容积的极差最小为目标，从最 优的非支配解集中选择出一个最优的值，作为缸盖燃烧室补偿加工的锐削深度参数。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1、本专利技术在缸盖燃烧室精加工过程中考虑补偿量，仅改变精加工的锐削深度参 数，因此补偿加工不需要增加加工工序，只需要在精加工工序前布置在线测量设备，不会增 加工艺的复杂度；2、由于本专利技术的补偿加工过程与原精加工过程相同，不影响加工时间，而采用的 在线测量设备基于激光=角测量原理，具有测量速度快的特点，测量时间满足缸盖加工节 拍要求，因此可W实现在线的补偿加工功能； 3、本专利技术对缸盖进行百分之百在线补偿加工，可W有效控制缸盖燃烧室容积在设 计参数范围之内，从而减少不合格品的数量； 4、本专利技术W缸盖燃烧室两两容积差最小为目标，可W保证缸间差异最小，进而控 制缸盖燃烧室容积一致性，燃烧室容积一致性的有效控制，可W为后续压缩比一致性控制 提供了坚实的基础，具有重要的工程实用价值。【附图说明】 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： 图1为本专利技术中直列发动机缸盖燃烧室的结构示意图；图2为本专利技术中红缸盖燃烧室容积在线测量设备测量发动机缸盖燃烧室生成的 S维点云图像的示意图；图3为本专利技术中燃烧室的有效边界的示意图； 图4为本专利技术中燃烧室有效边界点集；图5为本专利技术中缸盖燃烧室精加工的示意图； 图6为本专利技术中缸盖燃烧室在线补偿加工的示意图； 图7是本专利技术补偿加工的锐削示意图。 图中： 阳0创 1为精加工设备； W44] 2为控制系统； W45] 3为测量系统； 阳046] 4为加工后缸盖底面； 5为加工前缸盖底面； 6为凸台；7为缸盖顶面。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本专利技术，但不W任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可W做出若干变形和改进。运些都属于本专利技术 的保护范围。 如图1至图7所示，在本实施例中，本专利技术提供的直列发动机缸盖燃烧室在线补偿 加工的方法包括如下步骤： 步骤1:采用缸盖燃烧室容积在线测量设备对发动机缸盖燃烧室容积进行测量， 得到每个燃烧室的容积数据和=维点云数据，容积数据单位为ml，=维点云数据WX、Y、Z =维坐标格式显示。发动机缸盖如图1所示，发动机缸盖=维点云数据如图2所示。 步骤2:处理所述S维点云数据。所述燃烧室的点云是有序点云，该点云每行点的 个数相同，在发动机缸盖底面上的扫描点的Z坐标近似为0,燃烧室曲面上点的Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直列发动机缸盖燃烧室在线补偿加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对缸盖的燃烧室容积进行测量，获到每个燃烧室的容积数据和三维点云数据；步骤2：处理所述三维点云数据，具体为，根据所述三维点云数据，识别各个燃烧室边界进而将各个燃烧室边界拟合为圆并采用最小二乘法计算燃烧室拟合圆半径；步骤3：建立求解铣削深度参数的多目标优化模型，具体为，以两两燃烧室容积差最小为目标函数，根据所述容积数据，每个燃烧室拟合圆半径以及燃烧室容积公差约束建立多目标优化模型；步骤4：求解所述多目标优化模型，得到铣削深度参数；步骤5：根据所述铣削深度参数对缸盖燃烧室进行在线补偿加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜世昌，黄德林，吴卓琦，王猛，金隼，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31