[发明专利]一种航空发动机叶片及该叶片空腔加工、填充方法

说明书

本发明提供了一种航空发动机叶片，其两端设有减重空腔，满足轻量化要求，同时不影响叶片的强度和刚度，保证叶片的质量。其包括叶身本体，所述叶身本体的两端分别是叶顶部位和叶根部位，所述叶顶部位、叶根部位处分别设有向所述叶身本体位置处延伸的减重空腔。

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片技术领域，具体为一种航空发动机叶片及该叶片空腔加工、填充方法。

背景技术

发动机是飞机的动力，也是飞机的心脏，航空发动机叶片作为发动机的关键部件之一。其重要作用不仅体现在对发动机整机性能的影响上，还直接关系到发动机的可靠性、耐久性。风扇叶片一般是由钛合金以及复合材料制成。由于减小风扇叶片质量是减小发动机质量和提高发动机效率的一个有效的手段，这使得结构轻量化成为发动机研发设计过程中的重要环节。

传统的叶片为了保证轻量化效果，将叶片设计成中间空心的夹层结构，然而该种结构的重量降低有限，中国发明专利申请号为CN202121374917.X，公布了空心出口导叶组件、航空发动机以及航空器，其通过叶身的叶面位置处设置多个凹陷区域，提高叶片的空心率，降低叶片的重量。然而采用该种方式，由于航空发动机工作过程中，主要由出口导叶的叶面部位承受外部的气压载荷，因而叶身处设置的多个凹陷区域仍然易影响叶片的强度和刚度，最终影响叶片的质量。

发明内容

针对现有的发动机叶片的叶面上进行轻量化设计，仍然导致影响叶片的强度和刚度，最终影响叶片的质量问题，本发明提供了一种航空发动机叶片，其两端设有减重空腔，满足轻量化要求，同时不影响叶片的强度和刚度，保证叶片的质量。

其技术方案是这样的：一种航空发动机叶片，其包括叶身本体，所述叶身本体的两端分别是叶顶部位和叶根部位，其特征在于：所述叶顶部位、叶根部位处分别设有向所述叶身本体位置处延伸的减重空腔。

其进一步特征在于：所述叶顶部位的减重空腔占所述叶身本体的体积约为2~5%，所述叶根部位的减重空腔占所述叶身本体的体积约为5~8%。

基于所述航空发动机叶片的叶片空腔的加工方法，其包括以下步骤：

S1、预钻孔，采用五轴联动加工机床加工，选取直径合适的钻头沿所述叶顶部位的减重空腔位置处进行等距钻孔，去除大部分的加工余量；

S2、螺旋铣削清角，采用球头铣刀以螺旋加工的方式加工所述减重空腔的两端圆角，去除两端所述圆角的加工余量，且铣削所述圆角的过程中以铣刀的刀轴控制点控制刀轴方向；

S3、异形深腔精铣，采用不同的球头铣刀以螺旋加工的方式对所述减重空腔的整体按照样条曲线控制铣刀刀轴方向进行精铣加工，所述样条曲线由各个所述铣刀所在的切削截面位置处的所述刀轴控制点串联形成；

S4、重复上述S1至S3步骤对所述叶根部位的减重空腔加工。

S1步骤中，所述钻头的直径按照其加工位置的最小槽宽、并且单面预留量为0.2~0.5mm选择，所述钻头的钻孔刀轴方向与所述钻孔所在减重空腔的截面的中心线的方向平行；

S2 步骤中，所述铣刀的刀具直径D2与所述减重空腔的两端圆角R的尺寸之间的关系按照1.2R≤D2≤1.6R；

S2步骤中，所述刀轴控制点为所述铣刀位于所述减重空腔的最下端铣削位置选择两个距离最远的切点，此时所述铣刀所在的轴线相交形成的交点为所述刀轴控制点。

基于所述航空发动机叶片的叶片空腔的填充方法，其包括以下步骤：

S1、使用漏斗将定量的粉末状环氧发泡胶粘剂分3到6次填入所述叶顶部位的减重空腔内部，填满后，使用刮刀将所述叶顶部位的减重空腔表面的胶粘剂刮平；

S2、将所述叶片置于装夹装置上装夹固定，所述装夹装置将所述叶顶部位的胶粘剂顶紧密封；

S3、将所述装夹装置送入加热炉固化，固化温度为175±5℃，固化时间2-3小时，升温速率1.3-2℃/分钟，当所述加热炉升温至80℃和120℃时分别保温，所述保温时间均为半小时；