[发明专利]航空发动机叶片毛坯的建模方法及航空发动机叶片的加工方法

说明书

本发明涉及一种航空发动机叶片毛坯的建模方法及航空发动机叶片的加工方法。其中，建模方法包括：获取航空发动机净尺寸叶片的叶片模型；将叶片模型在叶尖与叶根之间划分为多个横截面；沿叶片模型的弦向，在距离叶片前缘和/或叶片尾缘第一预设距离的位置，以垂直于每个横截面的中弧线方向将叶片模型进行截断；以叶片模型的截断面为基准，沿每个横截面的截断面法向，向远离叶片的方向延伸第二预设距离，生成延伸段；第二预设距离大于第一预设距离；以叶片模型的截断面为延伸段的起始端，延伸段的起始端所对应的叶片部位的厚度大于延伸段的终止端所对应的叶片部位的厚度；至此形成航空发动机叶片毛坯模型。本发明用于提高叶片加工精度。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种航空发动机叶片毛坯的建模方法及航空发动机叶片的加工方法。

背景技术

目前，航空发动机叶片常采用无余量的加工方法，这种方法能提升加工效率，且在叶身部分能够达到足够的精度。但随着航空发动机技术的发展，设计者对加工精度提出的要求不断提升，完全采用无余量的加工方法在前尾缘的处理上略显不足，具体体现于以下两点：

一方面，随着航空技术的发展，压气机单级压比不断提升。高负荷的工作环境导致叶片的气动敏感性显著增加。加工中引入的微小偏差，可能对气动性能造成严重的影响。而叶片前尾缘形状对性能的影响最为显著，采用无余量成型的加工方法一次加工出前尾缘的复杂几何具有一定的风险。

另一方面，为实现轻量化设计，复材叶片被广泛使用于航空发动机中，而复材叶片的RTM成型工艺存在边缘效应，即：叶片成型后，由于内应力的释放，叶片将出现一定的形变，这一形变在边缘(叶尖及前尾缘)处最为明显，无余量的成型方法难以保证前尾缘的加工精度要求。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种航空发动机叶片毛坯的建模方法及航空发动机叶片的加工方法，用于提升航空发动机叶片的加工精度。

本发明的一些实施例提供了一种航空发动机叶片毛坯的建模方法，其包括：

获取航空发动机净尺寸叶片的叶片模型；

将叶片模型在叶尖与叶根之间划分为多个横截面，相邻两个横截面沿叶尖至叶根的方向或沿叶根至叶尖的方向排布；

沿叶片模型的弦向，在距离叶片前缘和/或叶片尾缘第一预设距离的位置，以垂直于每个横截面的中弧线方向将叶片模型进行截断；

以叶片模型的截断面为基准，沿每个横截面的截断面法向，向远离叶片的方向延伸第二预设距离，生成延伸段；其中，第二预设距离大于第一预设距离；

以叶片模型的截断面为延伸段的起始端，延伸段的起始端所对应的叶片部位的厚度大于延伸段的终止端所对应的叶片部位的厚度；

至此形成航空发动机叶片毛坯模型。

在一些实施例中，延伸段与叶身交接处的切线与叶身相切，延伸段的终止端的延伸方向平行于截断面法向。

在一些实施例中，沿延伸段的起始端至终止端的方向，延伸段所对应的叶片部位的厚度逐渐减小。

在一些实施例中，在叶片模型的其中一横截面中，其延伸段的起始端上表征该起始端所对应的叶片部位厚度的为直线段CD；延伸段的终止端上表征该终止端所对应的叶片部位厚度的为直线段AB，直线段AB平行于直线段CD；

连接直线段CD的中点N和直线段AB的中点M，获得直线段MN，直线段MN的方向为延伸段的弦向，直线段MN垂直于直线段CD；

直线段AB的长度小于直线段CD的长度；

其中，A点与D点位于直线段MN的第一侧，B点和C点位于直线段MN的第二侧，直线段MN的第一侧与第二侧为相对的两侧；

连接A点和D点形成AD曲线段；连接B点和C点形成BC曲线段。