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摘要：为了探究柴油机活塞燃烧室加工的精准参数，提升其加工精度和加工质量。本文通过分析柴油机燃烧室基本结构与相关原理特点，利用CAXA软件构建了活塞燃烧室网格计算模型，分别从装夹方式、数控编程和数据传输等参数设置的确定，提出了深坑缩口型活塞燃烧室的数控化加工方案，并获得了较好的实践效果。
关键词：活塞燃烧室;深坑缩口型;数控加工;参数优化;CAXA软件
0 引言
柴油机凭借其良好的燃烧经济性、以及大扭矩等重要特征，被广泛用于不同工业，且与人类生产生活息息相关。活塞燃烧室作为柴油机的心脏，其在工作状态下，室内燃烧温度可达800～1000℃以上，瞬间温度可提升至2000℃。此时，处在高温、高频工作的活塞燃烧室极易出现不同程度的热损伤问题，从而影响活塞工作的可靠性与耐久性。故此，国内外相关学者对其也做出了不少研究。例如，S.Tonini等人[1]利用Lagrangian模型研究分析了燃油喷射雾化蒸发过程的相关理论，为进一步优化活塞燃烧室结构及相关参数提供了参考;邱兆义等人[2]利用CAXA编程及DNC参数设置法，研究了柴油机活塞燃燒室的工艺结构，为实现活塞燃烧室的数控化加工及量化生产具有重要的实践意义;张艳辉等人[3]通过AVL FIRE软件建立活塞燃烧喷雾模型，针对燃烧经济性及污染物排放对大气环境造成的影响作为分析因子，提出优化方案。结果表明：在A25工况下，不仅可以降低燃烧室的热损失，同时还减少氮氧化合物的排放量，与原参数设置相比，平均油耗也有所降低;吴崇荣等人[4]利用正交实验和方极差分析法，针对柴油机燃烧室存在的多参数非线性现象，提出以双ω燃烧室结构的优化方案，筛选出130°的最佳喷油夹角，使喷入燃烧室的燃油得以充分燃烧，有效提高了燃油经济性，减少了NOX的排放量。鉴于此，本研究结合相关优化方案，通过改善活塞燃烧室环境，降低活塞工作时的热负荷，从而达到提升柴油机整机工作性能及可靠性的目的。
1 柴油机结构概述
活塞燃烧室位于活塞的顶部，其包括侯口和底部，是为燃料提供可充分燃烧的空间及场所，其燃烧结构、燃烧位置、大小与形状，以及与燃油的匹配都将影响燃烧效率，即柴油机的做工工况[5]。然而，为了更好的了解和研究活塞燃烧室，这里首先从燃烧室的分类、结构及性能特点入手。当前应用在柴油机的主要有直喷燃烧室和分隔燃烧室两类，见表1所示。
2 活塞燃烧室结构模型及工艺参数
研究选取某6缸直列4冲程柴油发动机为对象，其燃烧室结构为典型的深坑缩口型[6]。利用CAXA软件构建如图1所示的计算网格模型，该燃烧室设有8孔喷油器，基于资源节约的计算角度，以1/8燃烧室（45℃扇形区）计算网格。
为提高深坑缩口？棕型燃烧室的燃烧效率，这里构建了该燃烧室的体积计算公式，旨在解决传统加工工艺质量差、效率低等技术问题。
如图2所示，深坑缩口？棕型燃烧室的容积计算方程如下：
3 活塞燃烧室加工工艺优化策略
本文针对传统加工工艺质量差、加工生产效率低等实际问题，这里结合深坑缩口型燃烧室的结构特点，提出现代化的数控网络加工方案，以此规避常规生产中的技术难题。研究分别从装夹方式、数控编程以及数据传输等三方面进行分析。
3.1 装夹方式
活塞燃烧室的加工通常位于活塞端部，其不仅悬臂长、受力大，而且为了确保活塞裙部不被划伤，故设置专用夹具。在装夹时以止口盘和端面定位，利用设置的专用拉杆和受力筒将活塞销孔与车床主轴拉紧，避免切削受力震动而造成部件加工误差。
3.2 数控编程
为了确保数控加工的精度，通常借助自动化的编程手段来实现。由于数控机床系统的差异，在编程时其系统所匹配的程序头、换刀和程序尾等参数的设置也不仅相同。这里利用CAXA的XP软件即可完成活塞燃烧室的数控加工，其车削加工流程如下：
绘制活塞燃烧室轮廓图→粗车内部轮廓→精车内轮廓→生成数控代码→完成加工。
3.3 程序传输
为了确保编程数据与机床共享和传输，本研究构建了以太网与网络拓扑结构的数据传输方案。利用CanHigher 公司提供的高性能NC 601A 专用智能处理器，将数控机床与计算机通过局域网连接，从而解决了通讯距离与通讯速率低的实际问题。数据传输主要包括以下步骤：
3.3.1 设置相关参数
第一步：设置机床端参数。由于这里所研究的是活塞燃烧室的车削加工，故机床端需要设置I/O通道和波特率参数，其他参数选取默认值，其中I/O通道是机床连接的通道号，可将其设置为A，波特率为19200 bps/s。
第二步，设置通信端参数。根据所用软件，通过“添加机床”命令、打开“机床参数设置”对话框 ，按照对话框所示要求一一对应完成参数设置即可。
3.3.2 程序传输
在完成上述步骤中的相关参数设置后，即可通过软件与机床的应答模块实时完成数据传输任务。例如，可将活塞燃烧室的数控加工程序命名为“dg.01234.org”，机床作为车削加工的终端设备，通过服务器请求发送该代码指令，当软件接到任务指令请求后，即可将计算机所收到的加工指令共享给机床，此时机床即可完成该部件的数控加工。
4 结论
在工业柴油机应用过程中，活塞燃烧室性能的优劣对柴油机的做工效率有着重大影响，尤其是活塞燃烧室的容积与选型尤为重要，其直接关乎柴油发动机的动力响应、NOX的排放量以及燃油的经济性等。故本文通过对某深坑缩口？棕型燃烧加工参数优化的研究，打破了传统单纯依靠模型加工的流程，从而提出数控化的加工方案，对改善活塞燃烧室的燃料燃烧效率，实现该型燃烧室的量化生产具有重要的实践意义。
参考文献：
[1]S.Tonini et al.The role of droplet fragmentation in high-pressure avaporating dinesel sprays[J].Intemational Joumal of Thermal Sciences，2010，48：554-570.
[2]邱兆义，熊峰，张明武，等.柴油机活塞燃烧室的网络化数控加工实现方案[J].船电技术，2010（07）：33-35.
[3]张艳辉，杜辉，孙传红，等.基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究[J].内燃机工程，2018，39（2）：89-92.
[4]吴崇荣，魏胜利，卢泓坤，等.柴油机燃烧系统多参数多目标优化研究[J].机械设计与制造，2019（2）：13-17.
[5]肖鹏，王海军.柴油机燃烧室形状的发展历程[J].商用车与发动机-汽车与配件，2013（11）：47-49.
[6] 徐元利，姚春德.高强化柴油机燃烧过程的优化研究[J].内燃机工程，2011，32（03）：32-36.
关键词：活塞燃烧室;深坑缩口型;数控加工;参数优化;CAXA软件
0 引言
柴油机凭借其良好的燃烧经济性、以及大扭矩等重要特征，被广泛用于不同工业，且与人类生产生活息息相关。活塞燃烧室作为柴油机的心脏，其在工作状态下，室内燃烧温度可达800～1000℃以上，瞬间温度可提升至2000℃。此时，处在高温、高频工作的活塞燃烧室极易出现不同程度的热损伤问题，从而影响活塞工作的可靠性与耐久性。故此，国内外相关学者对其也做出了不少研究。例如，S.Tonini等人[1]利用Lagrangian模型研究分析了燃油喷射雾化蒸发过程的相关理论，为进一步优化活塞燃烧室结构及相关参数提供了参考;邱兆义等人[2]利用CAXA编程及DNC参数设置法，研究了柴油机活塞燃燒室的工艺结构，为实现活塞燃烧室的数控化加工及量化生产具有重要的实践意义;张艳辉等人[3]通过AVL FIRE软件建立活塞燃烧喷雾模型，针对燃烧经济性及污染物排放对大气环境造成的影响作为分析因子，提出优化方案。结果表明：在A25工况下，不仅可以降低燃烧室的热损失，同时还减少氮氧化合物的排放量，与原参数设置相比，平均油耗也有所降低;吴崇荣等人[4]利用正交实验和方极差分析法，针对柴油机燃烧室存在的多参数非线性现象，提出以双ω燃烧室结构的优化方案，筛选出130°的最佳喷油夹角，使喷入燃烧室的燃油得以充分燃烧，有效提高了燃油经济性，减少了NOX的排放量。鉴于此，本研究结合相关优化方案，通过改善活塞燃烧室环境，降低活塞工作时的热负荷，从而达到提升柴油机整机工作性能及可靠性的目的。
1 柴油机结构概述
活塞燃烧室位于活塞的顶部，其包括侯口和底部，是为燃料提供可充分燃烧的空间及场所，其燃烧结构、燃烧位置、大小与形状，以及与燃油的匹配都将影响燃烧效率，即柴油机的做工工况[5]。然而，为了更好的了解和研究活塞燃烧室，这里首先从燃烧室的分类、结构及性能特点入手。当前应用在柴油机的主要有直喷燃烧室和分隔燃烧室两类，见表1所示。
2 活塞燃烧室结构模型及工艺参数
研究选取某6缸直列4冲程柴油发动机为对象，其燃烧室结构为典型的深坑缩口型[6]。利用CAXA软件构建如图1所示的计算网格模型，该燃烧室设有8孔喷油器，基于资源节约的计算角度，以1/8燃烧室（45℃扇形区）计算网格。
为提高深坑缩口？棕型燃烧室的燃烧效率，这里构建了该燃烧室的体积计算公式，旨在解决传统加工工艺质量差、效率低等技术问题。
如图2所示，深坑缩口？棕型燃烧室的容积计算方程如下：
3 活塞燃烧室加工工艺优化策略
本文针对传统加工工艺质量差、加工生产效率低等实际问题，这里结合深坑缩口型燃烧室的结构特点，提出现代化的数控网络加工方案，以此规避常规生产中的技术难题。研究分别从装夹方式、数控编程以及数据传输等三方面进行分析。
3.1 装夹方式
活塞燃烧室的加工通常位于活塞端部，其不仅悬臂长、受力大，而且为了确保活塞裙部不被划伤，故设置专用夹具。在装夹时以止口盘和端面定位，利用设置的专用拉杆和受力筒将活塞销孔与车床主轴拉紧，避免切削受力震动而造成部件加工误差。
3.2 数控编程
为了确保数控加工的精度，通常借助自动化的编程手段来实现。由于数控机床系统的差异，在编程时其系统所匹配的程序头、换刀和程序尾等参数的设置也不仅相同。这里利用CAXA的XP软件即可完成活塞燃烧室的数控加工，其车削加工流程如下：
绘制活塞燃烧室轮廓图→粗车内部轮廓→精车内轮廓→生成数控代码→完成加工。
3.3 程序传输
为了确保编程数据与机床共享和传输，本研究构建了以太网与网络拓扑结构的数据传输方案。利用CanHigher 公司提供的高性能NC 601A 专用智能处理器，将数控机床与计算机通过局域网连接，从而解决了通讯距离与通讯速率低的实际问题。数据传输主要包括以下步骤：
3.3.1 设置相关参数
第一步：设置机床端参数。由于这里所研究的是活塞燃烧室的车削加工，故机床端需要设置I/O通道和波特率参数，其他参数选取默认值，其中I/O通道是机床连接的通道号，可将其设置为A，波特率为19200 bps/s。
第二步，设置通信端参数。根据所用软件，通过“添加机床”命令、打开“机床参数设置”对话框 ，按照对话框所示要求一一对应完成参数设置即可。
3.3.2 程序传输
在完成上述步骤中的相关参数设置后，即可通过软件与机床的应答模块实时完成数据传输任务。例如，可将活塞燃烧室的数控加工程序命名为“dg.01234.org”，机床作为车削加工的终端设备，通过服务器请求发送该代码指令，当软件接到任务指令请求后，即可将计算机所收到的加工指令共享给机床，此时机床即可完成该部件的数控加工。
4 结论
在工业柴油机应用过程中，活塞燃烧室性能的优劣对柴油机的做工效率有着重大影响，尤其是活塞燃烧室的容积与选型尤为重要，其直接关乎柴油发动机的动力响应、NOX的排放量以及燃油的经济性等。故本文通过对某深坑缩口？棕型燃烧加工参数优化的研究，打破了传统单纯依靠模型加工的流程，从而提出数控化的加工方案，对改善活塞燃烧室的燃料燃烧效率，实现该型燃烧室的量化生产具有重要的实践意义。
参考文献：
[1]S.Tonini et al.The role of droplet fragmentation in high-pressure avaporating dinesel sprays[J].Intemational Joumal of Thermal Sciences，2010，48：554-570.
[2]邱兆义，熊峰，张明武，等.柴油机活塞燃烧室的网络化数控加工实现方案[J].船电技术，2010（07）：33-35.
[3]张艳辉，杜辉，孙传红，等.基于数值模拟的某柴油机燃烧室优化研究[J].内燃机工程，2018，39（2）：89-92.
[4]吴崇荣，魏胜利，卢泓坤，等.柴油机燃烧系统多参数多目标优化研究[J].机械设计与制造，2019（2）：13-17.
[5]肖鹏，王海军.柴油机燃烧室形状的发展历程[J].商用车与发动机-汽车与配件，2013（11）：47-49.
[6] 徐元利，姚春德.高强化柴油机燃烧过程的优化研究[J].内燃机工程，2011，32（03）：32-36.