基于毛坯最佳匹配的曲轴定位基准的关键技术研究

发布时间：2020-06-06 01:40

【摘要】： 在曲轴加工工艺中,曲轴关键加工工序基准中心孔加工的是否精确合理直接影响曲轴后续其它工序的加工。如果曲轴中心孔加工不精确,那么后续曲轴的加工余量分布就不均匀,这将直接导致曲轴工件表面的加工质量较差,并增加曲轴的动不平衡量,从而导致报废量的增加。本文介绍目前常用的几种曲轴中心孔的加工方法,并对传统曲轴中心孔加工工艺进行了分析,针对曲轴定位基准的加工(打中心孔)做一些研究和探索。基于毛坯与成品最佳匹配的曲轴定位中心孔的加工工艺方法是将曲轴毛坯立体图形均匀包容曲轴设计模型立体图形,提高曲轴加工的质量。实现最佳匹配过程分成两步来完成:通过曲轴毛坯的粗匹配和粗匹配来实现曲轴毛坯的最佳匹配,对曲轴毛坯进行粗匹配使曲轴毛坯曲面与理论设计曲面在空间位置大致相近;对曲轴毛坯进行精匹配获得最佳的曲面匹配姿态和最佳的余量分布。曲轴毛坯的表面是由多个曲面组成,匹配难度和匹配计算量都比较大,为了降低曲轴毛坯匹配难度,减少匹配计算量,在对曲轴毛坯进行粗匹配的时候只选择具有代表性的局部特征进行粗匹配;而在接下来的精确匹配过程中,重点考虑曲轴毛坯的主要加工部位,也就是主要对曲轴的主轴颈和连杆颈进行精匹配。完成曲轴毛坯匹配的数学建模,采用遗传算法对数学模型进行求解,对曲轴毛坯进行判断识别,不满足加工要求的毛坯则提前报废,而对满足加工要求的毛坯,则对其进行自动寻位加工。自寻位加工就是通过机器视觉获取的曲轴毛坯重构图象与设计模型图象的最佳匹配获取的信息来控制动力头和工作台的位置运动,调整动力头及工作台的位置来适应加工孔的位置要求,最终加工出满足精确要求的曲轴中心孔。本文根据多轴加工机床的运动方案配置特点,确定曲轴自寻位加工机床的运动配置方式,并对机床动力头提出初步设计方案。
【图文】：

曲轴,毛坯,圆柱面

据包含6个自由度，导致3D数据的姿态比2D图象具有更大的不可确定性，更难以配准。(2)如图3一2所示，以4缸曲轴为例，我们可以看出，4缸曲轴毛坯面由5个主轴颈圆柱面、4个连杆颈圆柱面、大头端圆柱面、小头端圆柱面和多个曲柄面等组成，即曲轴是一个多曲面复杂零件，一般的三维曲面模型匹配主要是两个曲面模型之间的一对一匹配，多个曲面的匹配研究还相当少，当多个曲面之间存在匹配关系时，，需要确定某种整体最优的目标函数并实现并行计算方法，这就增加了曲轴匹配的难度。(3)由于曲轴整个表面是非规整的，另外毛刺，飞边使曲轴毛坯表面凹凸不平，所以对曲轴三维模型数据采样是非规则的，这使得传统的规则采样域上的分析方法难以直接用于曲轴三维数据。(4)曲轴有多个曲面构成

曲轴设计,毛坯,曲轴,局部特征

3.3曲轴毛坯匹配的思路如图3一2所示，以4缸曲轴为例，来分析曲轴毛坯匹配过程。图3一2曲轴毛坯与设计模型匹配的目的是使毛坯包容设计模型，加「余量均匀化，加工余量定义为毛坯曲面上的点君和其在对应CAD设计模型面上的正交投影点g间的距离，因此衡量两图形之间相似性度量是图形之间对应点之间的距离。要求曲轴毛坯上的点对应设计模型上的点之间的距离满足加工余量要求，这就必须找到曲轴毛坯测量点君在零件设计模型中的对应点g，这一要求是在小范围和工件定位误差小的情况下可以满足，因为在这种情况下，工件的加工坐标系与设计坐标系间的偏移较小
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH133.2

【引证文献】