一种复合材料桨叶的包边成形方法与流程

本发明涉及飞机桨叶加工成型，尤其涉及一种复合材料桨叶的包边成形方法。

背景技术：

1、桨叶是直升机旋翼系统的重要组成部分，桨叶前缘包边作为直升机旋翼桨叶中重要的防护结构，其主要作用包括：保护桨叶在高速旋转时，不被空气冲刷，防止桨叶分层被破坏，保护桨叶的复合材料本体、防除冰加热组件不被扬起的沙尘、碎石及其它异物撞击，以提高复合材料桨叶的整体抗空气冲刷和外物冲击性能。

2、目前直升机桨叶通常为复合材料，直升机桨叶前缘包边多采用不锈钢或钛合金，不锈钢一般采用冷冲压成形，而钛合金必须采用热成形。钛合金叶片成型主要存在如下问题：1）热成形工艺可实现钛合金复杂薄壁构件的整体成形，但目前受热成形设备平台尺寸的限制，现有设备很难直接成形出整个桨叶包边；2）钛合金硬度较软，采用传统不锈钢包边薄壁件曲面折弯机或冲压成型难度较大；3）同时也存在包边边缘厚度薄、强度低等问题，使得在正常工作中桨叶在高速转动时，若受到异物如鸟类、冰雹等的冲击时，仍然容易产生损伤，甚至导致断裂。

3、为了避免上述问题，现有技术中出现了镍合金的叶片包边，但是仍存在如下问题：1）现有包边多为电镀镍，电镀镍的成本高昂，材质多为纯镍且容易产生金属杂质，且硼酸含量太少、镀液温度太低都会导致电镀镍层出现针孔（麻坑），产生金属本体缺陷；2）电镀镍成型曲面壁厚不均匀，容易与原始模具预留包边凹槽安装面干涉，二次机加工曲面难度大；3）目前还可通过3d打印技术打印包边基体，但该工艺技术对设备要求较高，生产效率低，制备包边有熔合不全、气孔、未熔合颗粒，其强度达不到航空要求。

4、综上所述，如何设计一种壁厚均匀、强度高、成本低且易成型的复合材料桨叶包边，是当下亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供了一种复合材料桨叶的包边成形方法。

2、为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：一种复合材料桨叶的包边成形方法，包括如下步骤：

3、s1：采用三维数模软件将用于制作桨叶包边的薄壁板材展开平铺，得到最大的长度和宽度；再通过激光下料机根据实际需要的轮廓对薄壁板材进行切割；

4、s2：将切割完毕的薄壁板材通过冲压模具一进行一次冲压折弯；

5、s3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构，包括ps面包边和ss面包边；

6、s4：通过数控三维切割方式切割掉ss面包边中多余的部分；

7、s5：对ps面包边和ss面包边的连接处通过冲压模具三进行冲压折弯，以完成叶尖处包边的翻边制作，桨叶包边制作完成。

8、进一步地，s1中的薄壁板材为镍基合金材质。

9、进一步地，s2中进行一次冲压折弯时，折弯角度为50°-60°。

10、进一步地，s2中进行二次冲压折弯时，折弯角度随型。

11、进一步地，s5中桨叶包边的长度为550mm-650mm。

12、进一步地，s5中包边的翻边高度为0.2mm-0.3mm，翻边缺口由环氧树脂填充。

13、进一步地，翻边缺口的长度为1.5mm-2mm。

14、进一步地，s5中桨叶包边的厚度为0.3-0.5mm。

15、进一步地，s5中在桨叶包边制作完成后，将包边与叶片本体通过预浸料胶膜粘接定型，再通过模压机固化成型。

16、进一步地，预浸料胶膜为0.2-0.3mm。

17、本发明的有益效果是：

18、1、本发明中镍合金结构的桨叶包边为非等宽结构，即ps面包边的宽度大于ss面包边的宽度，在保证叶片本体ps面（迎风面）强度的前提下，可为叶片本体ss面（背风面）预留出更多的安装空间以安装其他部件，同时可节省材料，可防甩脱，粘结牢固。

19、2、本发明中的桨叶包边由冲压模具一、冲压模具二及冲压模具三3套冲压模具经3次冲压工序成型为主结合三维机械加工工艺制成，曲面成型效率高，不容易产生褶皱。

20、3、本发明中的桨叶包边力学性能优异，包边曲面高度贴合，胶层均匀，包边粘接强度高，成本低，成型壁厚均匀，适合批量生产。

技术特征：

1.一种复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s1中所述的薄壁板材（2）为镍基合金材质。

3.根据权利要求2所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s2中进行一次冲压折弯时，折弯角度为50°-60°。

4.根据权利要求3所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s2中进行二次冲压折弯时，折弯角度随型。

5.根据权利要求4所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s5中桨叶包边（3）的长度为550mm-650mm。

6.根据权利要求5所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s5中包边的翻边（6）高度为0.2mm-0.3mm，翻边（6）的缺口由环氧树脂填充。

7.根据权利要求6所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，翻边（6）的缺口长度为1.5mm-2mm。

8.根据权利要求7所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s5中桨叶包边（3）的厚度为0.3-0.5mm。

9.根据权利要求8所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，s5中在桨叶包边（3）制作完成后，将桨叶包边（3）与叶片本体（1）通过预浸料胶膜粘接定型，再通过模压机固化成型。

10.根据权利要求9所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，所述预浸料胶膜为0.2-0.3mm。

技术总结
本发明涉及飞机桨叶加工成型技术领域，尤其涉及一种复合材料桨叶的包边成形方法，包括如下步骤：S1：将用于制作桨叶包边的薄壁板材展开平铺，得到最大的长度和宽度；再根据实际需要的轮廓对薄壁板材进行切割；S2：将切割完毕的薄壁板材通过冲压模具一进行一次冲压折弯；S3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构；S4：切割掉背风面包边中多余的部分；S5：通过冲压模具三进行叶尖处包边的翻边制作。本方案中的包边成型方法制作的包边壁厚均匀，成本低，曲面贴合度高，力学性能优异，适合批量生产。

技术研发人员：胡小刚,谢绍祥,郑永,王雨杭,郭晓军,陈超,张万里,黄河,孙永鹏,刘远久,石柳,张亚新,彭超义,王明星
受保护的技术使用者：株洲时代新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15