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

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)工藝下的航空發(fā)動機風扇葉片成形工藝復雜，制造困難，造價昂貴。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

本發(fā)明提供了一種基于增材設計的航空發(fā)動機風扇葉片再制造方法，在不改變航空發(fā)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(wǎng)結(jié)構(gòu)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(fā)動機風扇葉片的內(nèi)部形成滿足結(jié)構(gòu)完整性要求的球面狀中空網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，最后使用增材制造技術(shù)完成再制造。

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

S1、建立現(xiàn)有航空發(fā)動機風扇葉片的功能結(jié)構(gòu)模型；

S2、按照減輕重量、減小局部應力集中、有效調(diào)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(fā)動機風扇葉片的功能結(jié)構(gòu)模型采用亞表面細網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(fā)動機風扇葉片的內(nèi)部形成滿足結(jié)構(gòu)完整性要求的球面狀中空網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，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(fā)明的進一步改進，還包括步驟S5、進行可靠性驗證。

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

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于增材設計的航空發(fā)動機風扇葉片再制造方法的流程圖。

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

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

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

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明及具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

一種基于增材設計的航空發(fā)動機風扇葉片再制造方法，在不改變航空發(fā)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(wǎng)結(jié)構(gòu)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(fā)動機風扇葉片1的內(nèi)部形成滿足結(jié)構(gòu)完整性要求的球面狀中空網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，最后使用增材制造技術(shù)完成再制造，減輕航空發(fā)動機風扇葉片1的自身重量，解決航空發(fā)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(shù)是一種采用材料逐漸累加的方法制造零件的技術(shù)，不同于傳統(tǒng)的材料去除減材加工技術(shù)。近20年來增材制造技術(shù)取得了快速的發(fā)展。這一技術(shù)不需要傳統(tǒng)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(wǎng)結(jié)構(gòu)設計技術(shù)是一種新型的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的功能特征，增強零件的穩(wěn)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(jù)原有結(jié)構(gòu)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(jù)原有結(jié)構(gòu)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(fā)動機風扇葉片再制造方法，具體包括以下步驟：

S1、建立現(xiàn)有航空發(fā)動機風扇葉片1的功能結(jié)構(gòu)模型；

S2、按照減輕重量、減小局部應力集中、有效調(diào)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(fā)動機風扇葉片1的功能結(jié)構(gòu)模型采用亞表面細網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(fā)動機風扇葉片1的內(nèi)部形成滿足結(jié)構(gòu)完整性要求的球面狀中空網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，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(tǒng)工藝制造的構(gòu)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(jié)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。

本發(fā)明提供的一種基于增材設計的航空發(fā)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(shù)，有別于傳統(tǒng)的中空風扇葉片制作工藝和傳統(tǒng)的風扇葉片的中空結(jié)構(gòu)，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(diào)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，本發(fā)明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。

本發(fā)明提供的一種基于增材設計的航空發(fā)動機風扇葉片再制造方法，采用亞表面細網(wǎng)結(jié)構(gòu)設計，引入球面中空單元，在風扇葉片內(nèi)部形成球狀中空，利用有限元分析工具進行分析校核，優(yōu)化空心球的尺寸規(guī)格和排布，達到設計要求。

本發(fā)明提供的一種基于增材設計的航空發(fā)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(shù)，不再需要傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)，能夠有效的縮短零件的生產(chǎn)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(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。