一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法与流程

本发明涉及航空发动机风扇叶片，尤其涉及一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法。

背景技术：

传统工艺下的航空发动机风扇叶片成形工艺复杂，制造困难，造价昂贵。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法。

本发明提供了一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，在不改变航空发动机风扇叶片的气动外形和功能特性的前提下，采用亚表面细网结构设计，引入球面中空单元，通过多个所述球面中空单元在所述航空发动机风扇叶片的内部形成满足结构完整性要求的球面状中空网络结构，最后使用增材制造技术完成再制造。

作为本发明的进一步改进，相邻的所述球面中空单元之间呈相交、相切、相离中的任意一种。

本发明还提供了一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，包括以下步骤：

S1、建立现有航空发动机风扇叶片的功能结构模型；

S2、按照减轻重量、减小局部应力集中、有效调整叶片基本振动频率和满足鸟撞、包容的设计要求，对航空发动机风扇叶片的功能结构模型采用亚表面细网结构设计，引入球面中空单元，通过多个所述球面中空单元在所述航空发动机风扇叶片的内部形成满足结构完整性要求的球面状中空网络结构，形成增材设计模型；

S3、采用有限元分析工具对上述增材设计模型进行性能校核，性能校核不低于设定的目标值即进入下一步；否则返回上一步骤重新完成增材设计；

S4、将分析校核好的增材设计模型导入增材制造设备完成增材再制造。

作为本发明的进一步改进，还包括步骤S5、进行可靠性验证。

本发明的有益效果是：能够有效的减轻航空发动机风扇叶片重量、解决航空发动机风扇叶片叶根应力集中问题，改变传统扩散连接焊制作工艺复杂操作困难的现状，充分发挥增材设计制造在航空发动机风扇叶片再制造中的作用。

附图说明

图1是本发明一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法的流程图。

图2是采用本发明一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法制造的航空发动机风扇叶片的示意图。

图3是采用本发明一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法制造的航空发动机风扇叶片的剖面示意图。

图4是采用本发明一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法制造的航空发动机风扇叶片的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，在不改变航空发动机风扇叶片1的气动外形和功能特性的前提下，采用亚表面细网结构设计，引入球面中空单元2，通过多个所述球面中空单元2在所述航空发动机风扇叶片1的内部形成满足结构完整性要求的球面状中空网络结构，最后使用增材制造技术完成再制造，减轻航空发动机风扇叶片1的自身重量，解决航空发动机风扇叶片1根部应力集中的问题，同时有效缩短制造周期，降低成本。

增材制造技术是一种采用材料逐渐累加的方法制造零件的技术，不同于传统的材料去除减材加工技术。近20年来增材制造技术取得了快速的发展。这一技术不需要传统的刀具以及多道加工工序，在同一台设备上可以快速而精密地制造出任意的复杂形状的零件，有效地缩短了零件的加工周期，降低了零件加工的工艺难度，提高了零件加工的加工精度。

亚表面细网结构设计技术是一种新型的结构设计模型，能够有效的减轻零件的重量和解决零件的应力集中问题，同时不会改变零件结构的功能特征，增强零件的稳定性和寿命。

所述球面中空单元2的半径、厚度不受约束，可根据原有结构功能特性要求任意配置。

相邻的所述球面中空单元2之间呈相交、相切、相离中的任意一种，可根据原有结构特性要求任意配置。

如图1至图4所示，一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，具体包括以下步骤：

S1、建立现有航空发动机风扇叶片1的功能结构模型；

S2、按照减轻重量、减小局部应力集中、有效调整叶片基本振动频率和满足鸟撞、包容的设计要求，对航空发动机风扇叶片1的功能结构模型采用亚表面细网结构设计，引入球面中空单元2，通过多个所述球面中空单元2在所述航空发动机风扇叶片1的内部形成满足结构完整性要求的球面状中空网络结构，形成增材设计模型；

S3、采用有限元分析工具对上述增材设计模型进行性能校核，性能校核不低于设定的目标值即进入下一步，性能校核包括强度、刚度等各种性能不低于设定的目标值（不弱于传统工艺制造的构件）；否则返回上一步骤重新完成增材设计，然后进行有限元分析，直至分析结果达到设定的要求；

S4、将分析校核好的增材设计模型导入增材制造设备完成增材再制造；

S5、必要时，进行可靠性验证。

本发明提供的一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，采用先进的增材设计再制造技术，有别于传统的中空风扇叶片制作工艺和传统的风扇叶片的中空结构，能够有效减轻风扇叶片的自身重量，解决风扇叶片根部的应力集中问题；还能有效调整叶片基本振动频率和满足鸟撞、包容等设计要求。同时，相比扩散连接焊，本发明在成形工艺上采用的增材制造工艺流程简单，制造周期更短，成本更低。

本发明提供的一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，采用亚表面细网结构设计，引入球面中空单元，在风扇叶片内部形成球状中空，利用有限元分析工具进行分析校核，优化空心球的尺寸规格和排布，达到设计要求。

本发明提供的一种基于增材设计的航空发动机风扇叶片再制造方法，采用先进的增材设计再制造技术，不再需要传统的复杂成型工艺，直接通过建立精确的三维模型，快速制造出所需的叶片结构，能够有效的缩短零件的生产周期，降低零件的成形工艺难度，提高零件的成形精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。