[发明专利]航空发动机叶片叶身毛边桥优化设计方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机叶片叶身毛边桥优化设计方法，包括在叶片叶身设计型线的基础上，设置叶身余量，确定前、后缘位置，以前缘毛边桥为例，确定点A为前缘圆弧中心点，辅助圆B、辅助圆C为叶盆和叶背曲线的内切圆，辅助圆D的圆心点D在直线AE上，线段E1E2、D1D2)垂直于直线AE，直线AE为圆弧中心点A和辅助圆B、辅助圆C的圆心点所作圆弧的切线，分别过点C1、D1、E1和C2、D2、E2作圆弧即得到了毛边桥，之外可通过调节辅助圆D、辅助圆E直径调节毛边桥高度，从而调节毛边阻力大小。本发明能够有效减少生产过程中毛边炸裂及叶身裂纹等问题，降低劳动强度，提高工作效率。

技术领域

本发明属于航空发动机叶片模具技术领域，具体涉及一种航空发动机叶片叶身毛边桥的设计、优化方法。

背景技术

开式模锻是航空发动机叶片的重要成形方法，为了利于锻件充满，容纳多余金属，在模具分模面周边设计毛边桥。叶片叶身毛边桥设计是对叶片锻件型线进排气边加放余量并形成毛边的设计方法，是叶片模具设计所必须的步骤，是从锻件图纸到相匹配的模具设计成型的一个重要过程。

目前，业界常见的一种锻造模具毛边桥结构如图1所示,该毛边桥属于矩形截面毛边桥。毛边桥的关键尺寸是桥部高度h及宽度b，h增大，金属流向飞边的阻力减小，不利于模膛充满，但模膛的应力也随之减小，反之亦然；宽度b增大时，阻力增大，反之亦然。

在叶片生产过程中，部分型号叶片存在毛边炸裂且叶身出现裂纹的情况，对此情况采取了对毛边桥进行抛修下落的措施，但效果甚微，使得该型号叶片合格率偏低，生产成本增高。鉴于前述原因，申请人开展了毛边桥设计优化的研究。

发明内容

本发明旨在提供一种航空发动机叶片叶身毛边桥优化设计方法，能够更准确地实现叶片加工设计从锻件到模具的过程，有效减少生产过程中毛边炸裂及叶身裂纹等问题，降低劳动强度，提高工作效率。

本发明的技术方案如下：

航空发动机叶片叶身毛边桥优化设计方法，包括叶片前缘毛边桥的设计步骤，

步骤1，选择叶片前缘的圆弧中心点A，在圆弧中心点A对应的圆弧以及与该圆弧连接的叶盆曲线和叶背曲线之间做辅助圆B和辅助圆C，其中，辅助圆B介于圆弧中心点A对应的圆弧和辅助圆C之间，辅助圆B与叶盆曲线和叶背曲线相切，辅助圆C与叶盆曲线和叶背曲线相切于点C1和点C2；

步骤2，通过圆弧中心点A、辅助圆B的圆心点B和辅助圆C的圆心点C做一条圆弧，通过圆弧中心点A做一条线段，且该线段与前述过圆弧中心点A、圆心点B和圆心点C的圆弧相切，线段的端点为点D，按照从圆弧中心点A指向点D的方向延长该线段到点E；

步骤3，分别以点D和点E为圆心做辅助圆D和辅助圆E，其中，辅助圆D的直径等于辅助圆B的直径；

步骤4，过点D和点E分别做线段D1D2、线段E1E2，且线段D1D2、线段E1E2都垂直于圆弧中心点A和点D所在直线AD，且线段D1D2与辅助圆D相交于点D1、点D2，线段E1E2与辅助圆E相交于点E1、点E2；

步骤5，在步骤1中叶盆曲线前缘上取点Q1，步骤1中叶背曲线前缘取点Q2，以点Q1、点C1、点D1和点E1四个点为样条曲线的控制点做出盆向的桥部曲线，以点Q2、点C2、点D2、点E2四个点为样条曲线的控制点做出背向的桥部曲线。

进一步，航空发动机叶片叶身毛边桥优化设计方法还包括叶片后缘毛边桥的设计步骤，

步骤1，选择叶片后缘的圆弧中心点A'，在圆弧中心点A'对应的圆弧以及与该圆弧连接的叶盆曲线和叶背曲线之间做辅助圆B'和辅助圆C'，其中，辅助圆B'介于圆弧中心点A'对应的圆弧和辅助圆C'之间，辅助圆B'与叶盆曲线和叶背曲线相切，辅助圆C'与叶盆曲线和叶背曲线相切于点C'1和点C'2；