[发明专利]飞机发动机风扇叶片用金属包边、加工工装及加工方法

说明书

本发明公开了飞机发动机风扇叶片用金属包边、加工工装及加工方法，属于飞机零部件制造技术，金属包边包括侧板和鼻翼；加工工装包括顶压件、内支撑件、侧压板、端夹板、内嵌固定件和外拉固定座，顶压件和侧压板均采用四连杆压紧定位组件枢轴连接；方法包括准备工装、装夹金属包边、焊接金属包边、去应力热处理和去除工装完成加工。应用该方法对工装装夹定位的金属包边进行焊接，能够适应多曲率复杂三维形貌的金属包边，对装夹好的金属预先进行找平，实施包括但不限于电子束、CMT或激光等焊接方式，焊接后可随加工工装一起热处理操作，保证了矫形效果，该方法能够显着降低该零件的加工成本，提高效率。

技术领域

本发明涉及飞机发动机风扇叶片制造领域，尤其涉及飞机发动机风扇叶片用金属包边、加工工装及加工方法。

背景技术

在飞机发动机风扇叶片的制造中，金属包边已被普遍采用以增强复合材料的风扇叶片体的性能。以通用电气和斯奈克玛为代表的飞机发动机设计和制造公司，在GENX，GE9X,LEAP等发动机型号中，现已普遍采用金属包边增强的复合材料来制作其风扇叶片。中国商用航空发动机公司也在开展基于复合材料和金属包边的风扇叶片的设计和制造工作(CN 109723671A；CN 103628923B)。新的复合材料风扇叶片能够帮助发动机显著减重，提高燃油效率和推重比，有显著的经济效益。金属包边的设计，是为了提高叶片强度，使得发动机在运行中能够抵御外物的撞击，保持叶片的完整性，保障飞行安全。

复合风扇叶片叶型复杂，金属包边需和复合材料本体配合，是典型的长宽比大、薄壁、深槽、窄开口的“V”字型结构，精度要求高，机械加工难度大，成本高。除传统的铣削方法外，国内外的公司、高校也在不断的探索和改进，以提高加工效率，降低成本。Barnes公司(US 2012/0114494A1)和商发(CN 109723671A)采用了不同的方法，但是都提出了一种先制作侧板，再通过3D打印成型鼻翼的方法。航空制造技术研究院(CN 109202373A)提出了直接进行3D打印的方法。但是3D打印成型工艺在此类零件中目前缺乏工艺标准和认证方法。西北工业大学(CN 106181237B)提出了采用超塑性成形的方法进行加工。斯奈克玛(CN104364031B)和上海交通大学(CN 109483183A)也提出了采用扩散焊的方式进行加工。

因此，对于风扇叶片的金属包边需要一种新的制造方法，以避免一体式的金属包边加工困难、针对复杂形状风扇叶片匹配差的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供飞机发动机风扇叶片用金属包边、加工工装及加工方法。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种飞机发动机风扇叶片用金属包边，所述金属包边包括侧板和鼻翼，所述鼻翼的外侧面由下至上形成为大曲率凸起，并在所述鼻翼的底部上凹形成内凹面，两个所述侧板中的至少一个与鼻翼分体设置，并将分体设置的侧板与鼻翼焊接连接。

优选的，所述内凹面包括但不限于半圆形内凹面、V形内凹面、矩形内凹面、带缺口的内凹面等，所述内凹面与风扇叶片外边相适配。

本发明提供了一种根据上述金属包边焊接用加工工装，所述加工工装包括顶压件、内支撑件、侧压板、端夹板、内嵌固定件和外拉固定座，所述顶压件和侧压板均采用四连杆压紧定位组件枢轴连接，所述内嵌固定件的顶端连接至所述内支撑件的底部，所述内嵌固定件下部卡接进所述外拉固定座的中部开设的拉紧滑槽内，所述外拉固定座上开设安装孔，通过螺栓穿过所述安装孔将外拉固定座固定至焊接工位台上。

优选的，所述顶压件为与所述金属包边的鼻翼的外表面相适配的V型压件，其内压角小于所述鼻翼的外壁面夹角。

优选的，所述内支撑件的外壁支撑夹角等于所述金属包边的两个侧板的夹角，在所述内支撑件的顶部开设顶部冷却槽，在所述内支撑件的顶部侧面开设焊接工艺槽，所述焊接工艺槽与分体设置的侧板和鼻翼之间的对接处焊缝相对应。