一种复合材料桨叶的包边成形方法技术

本发明专利技术涉及飞机桨叶加工成型技术领域，尤其涉及一种复合材料桨叶的包边成形方法，包括如下步骤：S1：将用于制作桨叶包边的薄壁板材展开平铺，得到最大的长度和宽度；再根据实际需要的轮廓对薄壁板材进行切割；S2：将切割完毕的薄壁板材通过冲压模具一进行一次冲压折弯；S3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构；S4：切割掉背风面包边中多余的部分；S5：通过冲压模具三进行叶尖处包边的翻边制作。本方案中的包边成型方法制作的包边壁厚均匀，成本低，曲面贴合度高，力学性能优异，适合批量生产。适合批量生产。适合批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料桨叶的包边成形方法


[0001]本专利技术涉及飞机桨叶加工成型
，尤其涉及一种复合材料桨叶的包边成形方法。

技术介绍

[0002]桨叶是直升机旋翼系统的重要组成部分，桨叶前缘包边作为直升机旋翼桨叶中重要的防护结构，其主要作用包括：保护桨叶在高速旋转时，不被空气冲刷，防止桨叶分层被破坏，保护桨叶的复合材料本体、防除冰加热组件不被扬起的沙尘、碎石及其它异物撞击，以提高复合材料桨叶的整体抗空气冲刷和外物冲击性能。
[0003]目前直升机桨叶通常为复合材料，直升机桨叶前缘包边多采用不锈钢或钛合金，不锈钢一般采用冷冲压成形，而钛合金必须采用热成形。钛合金叶片成型主要存在如下问题：1）热成形工艺可实现钛合金复杂薄壁构件的整体成形，但目前受热成形设备平台尺寸的限制，现有设备很难直接成形出整个桨叶包边；2）钛合金硬度较软，采用传统不锈钢包边薄壁件曲面折弯机或冲压成型难度较大；3）同时也存在包边边缘厚度薄、强度低等问题，使得在正常工作中桨叶在高速转动时，若受到异物如鸟类、冰雹等的冲击时，仍然容易产生损伤，甚至导致断裂。
[0004]为了避免上述问题，现有技术中出现了镍合金的叶片包边，但是仍存在如下问题：1）现有包边多为电镀镍，电镀镍的成本高昂，材质多为纯镍且容易产生金属杂质，且硼酸含量太少、镀液温度太低都会导致电镀镍层出现针孔（麻坑），产生金属本体缺陷；2）电镀镍成型曲面壁厚不均匀，容易与原始模具预留包边凹槽安装面干涉，二次机加工曲面难度大；3）目前还可通过3D打印技术打印包边基体，但该工艺技术对设备要求较高，生产效率低，制备包边有熔合不全、气孔、未熔合颗粒，其强度达不到航空要求。
[0005]综上所述，如何设计一种壁厚均匀、强度高、成本低且易成型的复合材料桨叶包边，是当下亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决上述问题，提供了一种复合材料桨叶的包边成形方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种复合材料桨叶的包边成形方法，包括如下步骤：S1：采用三维数模软件将用于制作桨叶包边的薄壁板材展开平铺，得到最大的长度和宽度；再通过激光下料机根据实际需要的轮廓对薄壁板材进行切割；S2：将切割完毕的薄壁板材通过冲压模具一进行一次冲压折弯；S3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构，包括PS面包边和SS面包边；S4：通过数控三维切割方式切割掉SS面包边中多余的部分；S5：对PS面包边和SS面包边的连接处通过冲压模具三进行冲压折弯，以完成叶尖
处包边的翻边制作，桨叶包边制作完成。
[0008]进一步地，S1中的薄壁板材为镍基合金材质。
[0009]进一步地，S2中进行一次冲压折弯时，折弯角度为50
°‑
60
°
。
[0010]进一步地，S2中进行二次冲压折弯时，折弯角度随型。
[0011]进一步地，S5中桨叶包边的长度为550mm
‑
650mm。
[0012]进一步地，S5中包边的翻边高度为0.2mm
‑
0.3mm，翻边缺口由环氧树脂填充。
[0013]进一步地，翻边缺口的长度为1.5mm
‑
2mm。
[0014]进一步地，S5中桨叶包边的厚度为0.3
‑
0.5mm。
[0015]进一步地，S5中在桨叶包边制作完成后，将包边与叶片本体通过预浸料胶膜粘接定型，再通过模压机固化成型。
[0016]进一步地，预浸料胶膜为0.2
‑
0.3mm。
[0017]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中镍合金结构的桨叶包边为非等宽结构，即PS面包边的宽度大于SS面包边的宽度，在保证叶片本体PS面（迎风面）强度的前提下，可为叶片本体SS面（背风面）预留出更多的安装空间以安装其他部件，同时可节省材料，可防甩脱，粘结牢固。
[0018]2、本专利技术中的桨叶包边由冲压模具一、冲压模具二及冲压模具三3套冲压模具经3次冲压工序成型为主结合三维机械加工工艺制成，曲面成型效率高，不容易产生褶皱。
[0019]3、本专利技术中的桨叶包边力学性能优异，包边曲面高度贴合，胶层均匀，包边粘接强度高，成本低，成型壁厚均匀，适合批量生产。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例提供的包边成形方法的工序流程图。
[0021]图2是本专利技术实施例提供的冲压模具一的结构示意图。
[0022]图3是本专利技术实施例提供的冲压模具二的结构示意图。
[0023]图4是本专利技术实施例提供的冲压模具三的结构示意图。
[0024]图5是本专利技术实施例提供的桨叶包边安装座至叶片本体上后的结构示意图，其中a为仰视图、b为主视图、c为俯视图。
[0025]附图标记：叶片本体1、薄壁板材2、桨叶包边3、PS面包边4、SS面包边5、翻边6、上模一7、下模一8、上模二9、下模二10、上模三11、下模三12。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1
‑
5及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0027]一种复合材料桨叶的包边成形方法，如图1所示，包括如下步骤：S1：采用三维数模软件将用于制作桨叶包边3的薄壁板材2展开平铺，得到最大的长度和宽度，可节省材料，降低成本，最大的长度如图1中L1所示，最大的宽度如图1中H1所示；再通过激光下料机根据实际需要的轮廓对薄壁板材2进行切割；其中薄壁板材2为镍基合金材质。
[0028]S2：将切割完毕的薄壁板材2通过冲压模具一进行一次冲压折弯；折弯角度为50
°‑
60
°
，优选55
°
；冲压模具一如图2所示，包括上模一7和下模一8，将切割好的薄壁板材2放置于下模一8上，再将上模一7压在下模一8上完成一次冲压折弯。冲压模具一留有窄边模具坡口和宽边模具坡口，坡口随着叶片叶身曲面由包边根部向包边叶尖平缓过渡，坡口可保证包边模压成型后溢出的树脂能够填平坡口，安装完成后包边和复合材料叶片本体在坡口处不会存在台阶差，可防止逆向气流产生。
[0029]S3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材2通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构，包括PS面包边4和SS面包边5，折弯角度随型；冲压模具二如图3所示，包括上模二9和下模二10，将一次冲压折弯后的薄壁板材2放置于下模二10上，再将上模二9压在下模二10上完成二次冲压折弯。
[0030]S4：通过数控三维切割方式切割掉SS面包边5中多余的部分；切割后SS面包边5的宽度为10
‑
12mm，PS面包边4的宽度为45
‑
54mm。即桨叶包边4为非等宽设计，宽面为叶片本体1的迎风面PS面，窄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：采用三维数模软件将用于制作桨叶包边（3）的薄壁板材（2）展开平铺，得到最大的长度和宽度；再通过激光下料机根据实际需要的轮廓对所述薄壁板材（2）进行切割；S2：将切割完毕的薄壁板材（2）通过冲压模具一进行一次冲压折弯；S3：将一次冲压折弯完毕的薄壁板材（2）通过冲压模具二进行二次冲压折弯，得到两侧曲面近等宽的预包边结构，包括PS面包边（4）和SS面包边（5）；S4：通过数控三维切割方式切割掉SS面包边（5）中多余的部分；S5：对PS面包边（4）和SS面包边（5）的连接处通过冲压模具三进行冲压折弯，以完成叶尖处包边的翻边（6）制作，桨叶包边（3）制作完成。2.根据权利要求1所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，S1中所述的薄壁板材（2）为镍基合金材质。3.根据权利要求2所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特征在于，S2中进行一次冲压折弯时，折弯角度为50
°‑
60
°
。4.根据权利要求3所述的复合材料桨叶的包边成形方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小刚，谢绍祥，郑永，王雨杭，郭晓军，陈超，张万里，黄河，孙永鹏，刘远久，石柳，张亚新，彭超义，王明星，
申请(专利权)人：株洲时代橡塑元件开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：