一种过弯叶片锻件叶身余量设计方法与流程

本发明属于航空发动机叶片制造技术领域，特别是涉及一种过弯叶片锻件叶身余量设计方法。

背景技术：

随着对航空发动机推力要求的不断提高，航空发动机的叶片形状也趋于复杂化，以一种过弯叶片为例，过弯叶片叶身各个截面重心的连线，在靠近叶尖部分曲线的曲率急剧增大，过弯叶片叶身的过弯角度最大可达60°，如果采用传统叶片锻件叶身余量设计方法，可得到如图1所示的叶片锻件，而该叶片锻件叶身过弯处的局部机加工余量将不足30％，且过弯叶片锻件叶身的整体机加工余量分布也十分不均匀，这会导致过弯叶片零件在机加工过后容易出现应力变形，从而严重降低过弯叶片零件的产品合格率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种过弯叶片锻件叶身余量设计方法，能够有效保证过弯叶片锻件叶身的整体机加工余量分布均匀，过弯叶片零件在机加工过后的应力分布更加合理，应力变形范围小，有效提高过弯叶片零件的产品合格率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种过弯叶片锻件叶身余量设计方法，包括如下步骤：

步骤一：通过三维绘图软件绘制过弯叶片零件叶身三维模型；

步骤二：在三维绘图软件中执行偏置命令，按照实际所需的机加工余量设定偏置量，并得到余量增加后的过弯叶片零件叶身三维模型；

步骤三：根据过弯叶片零件的图纸截面距离，在余量增加后的过弯叶片零件叶身三维模型上提取零件截面线和锻件截面线；

步骤四：将提取到的零件截面线和锻件截面线导入二维绘图软件中，准备对锻件截面线进行余量调整；

步骤五：对零件截面线的进排气边作连续两个内切圆，分别记为第一内切圆和第二内切圆；

步骤六：将第一内切圆和第二内切圆的圆心进行连线，再作圆心连线的延长线；

步骤七：在延长线与零件截面线的交点上作延长线的法线；

步骤八：对延长线进行双侧偏置，可得到两条对称的第一偏置线，且延长线的偏置量为过弯处进排气边毛边厚度的一半；

步骤九：对法线进行单侧偏置，可得到第二偏置线，且法线的偏置量为过弯处进排气边余量，而第二偏置线与两条第一偏置线的交点分别记为第一边缘控制点和第二边缘控制点；

步骤十：将锻件截面线的两个外端点分别移动到第一边缘控制点和第二边缘控制点；

步骤十一：在二维绘图软件中查询出锻件截面线的全部控制点，再将查询出的锻件截面线全部控制点导入三维绘图软件中，即可生成全新的过弯叶片锻件叶身三维模型。

过弯叶片锻件叶身的过弯处进排气边毛边厚度通过计算得到，其计算公式为：过弯处进排气边毛边厚度＝非过弯处进排气边毛边厚度/cosα，式中，α为叶身过弯角度。

过弯叶片锻件叶身的过弯处进排气边余量与过弯叶片锻件叶身的非过弯处进排气边余量相一致。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，能够有效保证过弯叶片锻件叶身的整体机加工余量分布均匀，过弯叶片零件在机加工过后的应力分布更加合理，应力变形范围小，有效提高过弯叶片零件的产品合格率，经实际测算，产品合格率提高了约30％，而且叶身型面的抛修率也相应降低了约23％。

附图说明

图1为采用传统叶片锻件叶身余量设计方法得到的叶片锻件示意图；

图2为采用本发明的过弯叶片锻件叶身余量设计方法得到的叶片锻件示意图；

图3为过弯叶片零件叶身三维模型示意图；

图4为余量增加后的过弯叶片零件叶身三维模型示意图；

图5为锻件截面线的余量调整示意图；

图6为余量调整后的过弯叶片锻件叶身三维模型示意图；

图中，1—零件截面线，2—锻件截面线，3—第一内切圆，4—第二内切圆，5—延长线，6—法线，7—第一偏置线，8—第二偏置线，9—第一边缘控制点，10—第二边缘控制点，11—过弯处，A—过弯处进排气边毛边厚度，B—过弯处进排气边余量。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

一种过弯叶片锻件叶身余量设计方法，包括如下步骤：

步骤一：通过三维绘图软件(UG软件)绘制过弯叶片零件叶身三维模型，如图3所示；

步骤二：在三维绘图软件(UG软件)中执行偏置命令，按照实际所需的机加工余量设定偏置量，并得到余量增加后的过弯叶片零件叶身三维模型，如图4所示；

步骤三：根据过弯叶片零件的图纸截面距离，在余量增加后的过弯叶片零件叶身三维模型上提取零件截面线1和锻件截面线2；

步骤四：将提取到的零件截面线1和锻件截面线2导入二维绘图软件(CAXA软件)中，准备对锻件截面线2进行余量调整，如图5所示；

步骤五：对零件截面线1的进排气边作连续两个内切圆，分别记为第一内切圆3和第二内切圆4；

步骤六：将第一内切圆3和第二内切圆4的圆心进行连线，再作圆心连线的延长线5；

步骤七：在延长线5与零件截面线1的交点上作延长线5的法线6；

步骤八：对延长线5进行双侧偏置，可得到两条对称的第一偏置线7，且延长线5的偏置量为过弯处进排气边毛边厚度A的一半；其中，过弯叶片锻件叶身的过弯处进排气边毛边厚度A通过计算得到，其计算公式为：过弯处进排气边毛边厚度＝非过弯处进排气边毛边厚度/cosα，式中，α为叶身过弯角度；

步骤九：对法线6进行单侧偏置，可得到第二偏置线8，且法线6的偏置量为过弯处进排气边余量B，而第二偏置线8与两条第一偏置线7的交点分别记为第一边缘控制点9和第二边缘控制点10；其中，过弯叶片锻件叶身的过弯处进排气边余量B与过弯叶片锻件叶身的非过弯处进排气边余量相一致；

步骤十：将锻件截面线2的两个外端点分别移动到第一边缘控制点9和第二边缘控制点10；

步骤十一：在二维绘图软件(CAXA软件)中查询出锻件截面线2的全部控制点，再将查询出的锻件截面线2全部控制点导入三维绘图软件(UG软件)中，即可生成全新的过弯叶片锻件叶身三维模型，如图6所示。

如图2所示，为采用本发明的过弯叶片锻件叶身余量设计方法得到的叶片锻件，在图中可以看出，叶片锻件叶身过弯处11的局部机加工余量更加充足，且弯叶片锻件叶身的整体机加工余量分布也更加均匀，因此，也能够有效保证过弯叶片零件在机加工过后的应力分布更加的合理。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。