[發明專利]一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法

在審

• 申請號: 201710018560.3
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106874550A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 韓品連;張坤;劉雙慶
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 羅志偉

技術領域

本發明涉及航空發動機風扇葉片，尤其涉及一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法。

背景技術

傳統工藝下的航空發動機風扇葉片成形工藝復雜，制造困難，造價昂貴。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法。

本發明提供了一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，在不改變航空發動機風扇葉片的氣動外形和功能特性的前提下，采用亞表面細網結構設計，引入球面中空單元，通過多個所述球面中空單元在所述航空發動機風扇葉片的內部形成滿足結構完整性要求的球面狀中空網絡結構，最后使用增材制造技術完成再制造。

作為本發明的進一步改進，相鄰的所述球面中空單元之間呈相交、相切、相離中的任意一種。

本發明還提供了一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，包括以下步驟：

S1、建立現有航空發動機風扇葉片的功能結構模型；

S2、按照減輕重量、減小局部應力集中、有效調整葉片基本振動頻率和滿足鳥撞、包容的設計要求，對航空發動機風扇葉片的功能結構模型采用亞表面細網結構設計，引入球面中空單元，通過多個所述球面中空單元在所述航空發動機風扇葉片的內部形成滿足結構完整性要求的球面狀中空網絡結構，形成增材設計模型；

S3、采用有限元分析工具對上述增材設計模型進行性能校核，性能校核不低于設定的目標值即進入下一步；否則返回上一步驟重新完成增材設計；

S4、將分析校核好的增材設計模型導入增材制造設備完成增材再制造。

作為本發明的進一步改進，還包括步驟S5、進行可靠性驗證。

本發明的有益效果是：能夠有效的減輕航空發動機風扇葉片重量、解決航空發動機風扇葉片葉根應力集中問題，改變傳統擴散連接焊制作工藝復雜操作困難的現狀，充分發揮增材設計制造在航空發動機風扇葉片再制造中的作用。

附圖說明

圖1是本發明一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法的流程圖。

圖2是采用本發明一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法制造的航空發動機風扇葉片的示意圖。

圖3是采用本發明一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法制造的航空發動機風扇葉片的剖面示意圖。

圖4是采用本發明一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法制造的航空發動機風扇葉片的剖面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖說明及具體實施方式對本發明作進一步說明。

一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，在不改變航空發動機風扇葉片1的氣動外形和功能特性的前提下，采用亞表面細網結構設計，引入球面中空單元2，通過多個所述球面中空單元2在所述航空發動機風扇葉片1的內部形成滿足結構完整性要求的球面狀中空網絡結構，最后使用增材制造技術完成再制造，減輕航空發動機風扇葉片1的自身重量，解決航空發動機風扇葉片1根部應力集中的問題，同時有效縮短制造周期，降低成本。

增材制造技術是一種采用材料逐漸累加的方法制造零件的技術，不同于傳統的材料去除減材加工技術。近20年來增材制造技術取得了快速的發展。這一技術不需要傳統的刀具以及多道加工工序，在同一臺設備上可以快速而精密地制造出任意的復雜形狀的零件，有效地縮短了零件的加工周期，降低了零件加工的工藝難度，提高了零件加工的加工精度。

亞表面細網結構設計技術是一種新型的結構設計模型，能夠有效的減輕零件的重量和解決零件的應力集中問題，同時不會改變零件結構的功能特征，增強零件的穩定性和壽命。

所述球面中空單元2的半徑、厚度不受約束，可根據原有結構功能特性要求任意配置。

相鄰的所述球面中空單元2之間呈相交、相切、相離中的任意一種，可根據原有結構特性要求任意配置。

如圖1至圖4所示，一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，具體包括以下步驟：

S1、建立現有航空發動機風扇葉片1的功能結構模型；

S2、按照減輕重量、減小局部應力集中、有效調整葉片基本振動頻率和滿足鳥撞、包容的設計要求，對航空發動機風扇葉片1的功能結構模型采用亞表面細網結構設計，引入球面中空單元2，通過多個所述球面中空單元2在所述航空發動機風扇葉片1的內部形成滿足結構完整性要求的球面狀中空網絡結構，形成增材設計模型；