一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法技術

本發明專利技術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。本發明專利技術的有益效果是：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。

Method for remanufacturing fan blade of aircraft engine based on material gain design

The invention provides a manufacturing method of aero engine fan blades based on increasing material design, without changing the fan blade of aero engine gas of aerodynamic shape and functional characteristics, the sub surface mesh structure design, the introduction of spherical hollow unit by a plurality of the spherical hollow unit inside the aero engine fan leaves formed to meet the structural integrity requirements of the spherical hollow network structure, and finally the use of additional material manufacturing technology remanufacturing. The invention has the advantages that can effectively reduce the leaf weight, aero engine fan aero engine fan blade root to solve the problem of stress concentration, and change the present situation of traditional diffusion bonding process of complex operating difficulties, make full use of additional material in the design and manufacture of fan blade of aero engine remanufacturing in action.

【技術實現步驟摘要】
一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法
本專利技術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。
技術介紹
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。
技術實現思路
為了解決現有技術中的問題，本專利技術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。本專利技術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。作為本專利技術的進一步改進，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。本專利技術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。作為本專利技術的進一步改進，還包括步驟S5、進行可靠性驗證。本專利技術的有益效果是：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是本專利技術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是采用本專利技術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是采用本專利技術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是采用本專利技術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專利技術作進一步說明。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；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，性能校核包括強度、剛度等各種性能不低于設定的目標值（不弱于傳統工藝制造的構件）；否則返回上一步驟重新完成增材設計，然后進行有限元分析，直至分析結果達到設定的要求；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；S5、必要時，進行可靠性驗證。本專利技術提供的一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，采用先進的增材設計再制造技術，有別于傳統的中空風扇葉片制作工藝和傳統的風扇葉片的中空結構，能夠有效減輕風扇葉片的自身重量，解決風扇葉片根部的應力集中問題；還能有效調整葉片基本振動頻率和滿足鳥撞、包容等設計要求。同時，相比擴散連接焊，本專利技術在成形工藝上采用的增材制造工藝流程簡單，制造周期更短，成本更低。本專利技術提供的一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，采用亞表面細網結構設計，引入球面中空單元，在風扇葉片內部形成球狀中空，利用有限元分析工具進行分析校核，優化空心球的尺寸規格和排布，達到設計要求。本專利技術提供的一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，采用先進的增材設計再制造技術，不再需要傳統的復雜成型工藝，直接通過建立精確的三維模型，快速制造出所需的葉片結構，能夠有效的縮短零件的生產周期，降低零件的成形工藝難度，提高零件的成形精度。以上內容是結合具體的優選實施方式對本專利技術所作的進一步詳細說明，不能認定本專利技術的具體實施只局限于這些說明。對于本專利技術所屬
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，其特征在于：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。

【技術特征摘要】
1.一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，其特征在于：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。2.根據權利要求1所述的基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，其特征在于：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。3.一種基于增材設計的航空發動機風扇葉片再制造方法，其特征在于，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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓品連，張坤，劉雙慶，
申請(專利權)人：南方科技大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44