航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置

技术领域

本公开涉及航空发动机领域，特别涉及一种航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置。

背景技术

复合材料风扇叶片在服役中常遇到气流、沙石微粒、鸟体、冰雹和雨水等外物对叶片前缘的高速冲击。由复合材料制成的叶身缺少沿厚度方向的增强纤维，叶身厚度方向的抗冲击性能最为薄弱，因此需要在叶身前缘设置金属加强边，以避免这些外物对叶身厚度方向的直接冲击。金属加强边通常使用胶接的方式固定在叶身前缘。

发明内容

本公开的目的在于提供一种航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置，以提升金属加强边的胶接质量。

本公开的第一方面提供一种航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置，包括：

支架；和

多个加载模块，在所述支架上间隔地固定设置，且所述多个加载模块中至少部分加载模块在所述支架上的固定位置可调节，各所述加载模块包括相对设置的两个加载机构，各所述加载机构包括第一加载部、第二加载部和位于所述第一加载部和所述第二加载部之间的缓冲部，各所述加载模块的所述两个加载机构的所述第二加载部间隔地相对设置，所述第一加载部被配置为通过所述缓冲部向所述第二加载部施加远离所述第一加载部的方向的作用力。

根据本公开的一些实施例，所述缓冲部包括设置于所述第一加载部和所述第二加载部之间的至少一个弹簧件。

根据本公开的一些实施例，所述加载机构还包括：

导向件，所述弹簧件套设在所述导向件上，所述导向件穿过所述第一加载部且一端与所述第二加载部固定连接；和

限位件，设置于所述导向件的远离所述第二加载部的一端，用于限制所述第一加载部和所述第二加载部的最大间距以防止所述第一加载部从所述导向件上脱离。

根据本公开的一些实施例，所述多个加载模块在所述支架上并排布置。

根据本公开的一些实施例，所述加载机构还包括设置于所述第二加载部的远离所述第一加载部的一端的橡胶件，各所述加载模块的所述两个加载机构的所述橡胶件间隔地相对设置。

根据本公开的一些实施例，所述加载机构还包括与所述第一加载部驱动连接的进给部，所述进给部被配置为驱动所述第一加载部靠近或远离同一所述加载模块的两个所述加载机构中另一所述加载机构。

根据本公开的一些实施例，所述加载模块包括用于将所述加载模块固定于所述支架上的连接部，所述进给部包括：

丝杠，穿设于所述连接部上，一端与所述第一加载部连接；和

螺母，与所述丝杠装配连接，用于驱动所述丝杠沿自身轴线相对于所述连接部运动。

根据本公开的一些实施例，所述加载模块还包括设置于所述加载机构上的压力传感器，所述压力传感器用于检测所述作用力。

根据本公开的一些实施例，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

根据本公开的一些实施例，所述加载模块还包括设置于所述加载机构上的显示器，所述显示器被配置为提供所述作用力的显示信息。

根据本公开的一些实施例，

所述加载模块包括用于将所述加载模块固定于所述支架上的连接部，两个所述加载机构设置于所述连接部上；

所述支架包括基座和连接于所述基座上的支架轴，所述连接部固定于所述支架轴上且在所述支架轴上的固定位置可调节。

根据本公开的一些实施例，所述连接部包括：

加载机构安装座，两个所述加载机构相对设置于所述加载机构安装座上；和

限位连接件，与所述支架轴和所述加载机构安装座可限位地连接且相对于所述支架具有至少一个转动自由度和/或至少一个平动自由度。

根据本公开的一些实施例，所述限位连接件包括：

限位滑块，可滑动地设置于所述支架轴上且相对于所述支架轴可转动；

限位紧固件，装配于所述限位滑块上，所述限位紧固件被配置为使所述限位滑块与所述支架轴保持固定；和

限位转轴，与所述加载机构安装座固定连接，所述限位转轴相对于所述限位滑块可转动且转动轴线与所述限位滑块相对于所述支架轴的转动轴线异面，所述限位滑块上设有与所述限位转轴配合的限位槽，所述限位转轴与所述限位槽形成阻尼旋转结构且所述限位转轴可沿所述限位槽滑动。

本公开提供的航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置，加载模块的数量、在支架上的固定位置、相对于复合材料叶片的设置角度以及不同加载模块的间距均可根据复合材料风扇叶片的位置、尺寸和形状调节，并且加载机构的第一加载部和第二加载部之间设置有缓冲部，可以改善金属加强边上的作用力的施加方式，进而向胶层提供足够的固化压力，并提升固化压力的均匀性和稳定性。基于上述优点，该航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置可以降低胶层的孔隙率，利于提升胶层的固化质量，进而提升金属加强边的胶接质量。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为复合材料风扇叶片的金属加强边与叶身之间的胶层出现的孔隙缺陷的示意图。

图2为本公开一些实施例的一个加载模块的结构示意图。

图3为本公开一些实施例中，各加载模块相对于支架和复合材料风扇叶片的设置情况的示意图。

图1至图3中，各附图标记分别代表：

1、支架；10、基座；11、支架轴；2、加载模块；20、加载机构安装座；21、第一加载部；22、第二加载部；211、第一加载头；212、第二加载头；23、弹簧件；24、橡胶件；25、进给部；251、丝杠；252、螺母；26、显示器；27、压力传感器；281、导向件；282、限位件；290、限位槽；291、限位滑块；292、限位紧固件；293、限位转轴；31、叶身；32、金属加强边；30；胶层。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1至图3所示，复合材料风扇叶片包括叶身31和金属加强边32。金属加强边32设置于复合材料风扇叶片的叶身前缘，通常包括具有气动外形的前锋结构和用于和叶身前缘胶接的两侧翼缘。金属加强边32的两侧翼缘与前锋结构是一个整体，在胶接固化时，靠近前锋结构的那部分翼缘的受力情况类似于悬臂梁。

在实现本公开的技术方案的过程中，发明人发现，由于靠近前锋结构的那部分翼缘的受力情况类似于悬臂梁，使用常规的气体加压的胶接固化工艺胶接叶身31和金属加强边32时，在翼缘上施加的作用力向翼缘内侧与叶身之间的胶层30传递时，该作用力可能不足以提供胶层30所需的固化压力，作用力的大小和施加区域也难以保持均匀和稳定，压力的靠近前锋结构的那部分翼缘对应的胶层会产生大量如图1所示的孔隙缺陷，导致胶层30的固化质量降低，进而导致金属加强边32的胶接质量降低。

为改善上述问题，如图2和图3所示，本公开的一些实施例提供一种航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置，将该航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置运用于航空发动机风扇叶片金属加强边的胶接固化工艺，可以提升金属加强边32的胶接质量。

该航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置包括支架1和多个加载模块2。多个加载模块2在支架1上间隔地固定设置，且多个加载模块2中至少部分加载模块2在支架1上的固定位置可调节。多个加载模块2可以向金属加强边32的不同位置施加作用力，以提供胶层30所需的固化压力。根据以上设置，加载模块2的数量、在支架1上的固定位置、相对于复合材料叶片的设置角度以及不同加载模块2的间距均可以根据叶身31和金属加强边32的位置、尺寸和形状相应地调节，以达到较好的胶接质量。

各加载模块2包括相对设置的两个加载机构，各加载机构包括第一加载部21、第二加载部22和位于第一加载部21和第二加载部22之间的缓冲部，各加载模块2的两个加载机构的第二加载部22间隔地相对设置，第一加载部21被配置为通过缓冲部向第二加载部22施加远离第一加载部21的方向的作用力。其中，缓冲部用于调节该作用力在第一加载部21和第二加载部22之间的传递方式，以使加载机构传递到胶层30上的作用力保持稳定。根据以上设置，同一加载模块2的两个加载机构可以分别从金属加强边32的上表面和下表面稳定地施加指向金属加强边32的作用力。

本公开提供的航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置，加载模块的数量、在支架上的固定位置、相对于复合材料叶片的设置角度以及不同加载模块的间距均可根据复合材料风扇叶片的位置、尺寸和形状调节，并且加载机构的第一加载部和第二加载部之间设置有缓冲部，可以改善金属加强边上的作用力的施加方式，进而向胶层提供足够的固化压力，并提升固化压力的均匀性和稳定性。基于上述优点，该航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置可以降低胶层的孔隙率，利于提升胶层的固化质量，进而提升金属加强边的胶接质量。该航空发动机风扇叶片金属加强边胶接固化装置也适用于其他叶片的叶身与金属加强边的胶接，例如用于涡扇航空发动机的风扇出口导向叶片的胶接等。

在一些实施例中，缓冲部包括设置于第一加载部21和第二加载部22之间的至少一个弹簧件23，例如可以是如图2所示的两个并排设置的弹簧件23。在第一加载部21和第二加载部22之间设置至少一个弹簧件23利于提升加载机构施加的作用力的稳定性。

在上述弹簧件23的设置方式的基础上，在一些实施例中，加载机构还包括导向件281和限位件282。弹簧件23套设在导向件281上，导向件281穿过第一加载部21且一端与第二加载部22固定连接。导向件281用于限制弹簧件23的受力方向，从而使第一加载部21和第二加载部22的施力方向基本保持一致，使加载机构稳定施力。限位件282设置于导向件281的远离第二加载部22的一端，用于限制第一加载部21和第二加载部22的最大间距以防止第一加载部21从导向件281上脱离。如图2所示，导向件281可以是一端具有螺纹的轴类零件，限位件282可以是旋合在导向件281的螺纹端的限位螺母。

如图3所示，在一些实施例中，多个加载模块2在支架1上并排布置，通常是沿复合材料风扇叶片的展向并排布置。

如图2所示，在一些实施例中，加载机构还包括设置于第二加载部22的远离第一加载部21的一端的橡胶件24。各所述加载模块2的两个加载机构的橡胶件24间隔地相对设置。加载机构向金属加强边32施加作用力时，橡胶件24与金属加强边32直接接触，可以根据金属加强边32的外形更好地贴合在金属加强边32上，利于使加载机构施加的作用力更加均匀地分布在金属加强边32上。

如图2所示，在一些实施例中，加载机构还包括与第一加载部21驱动连接的进给部25。进给部25被配置为驱动第一加载部21靠近或远离同一加载模块2的两个加载机构中另一加载机构，以靠近或远离金属加强边32。

如图2所示，在一些实施例中，加载模块2包括用于将加载模块2固定于支架1上的连接部，进给部25包括丝杠251与螺母252组成的丝杠螺母副。其中，丝杠251穿设于连接部上，一端与第一加载部21连接。螺母252与丝杠251装配连接，用于驱动丝杠251沿自身轴线相对于连接部运动。

为了更精确地调节每个加载机构施加的作用力，使不同加载模块2的作用力的大小基本保持相同以提升加载机构施力的均匀性，且使加载模块2的作用力的大小满足胶层固化的需求，可以通过在加载机构中设置压力检测装置，例如压力传感器和与压力传感器配套的显示器，以获取每个加载机构施加的作用力的大小。

如图2所示，在一些实施例中，加载模块2还包括设置于加载机构上的压力传感器27，压力传感器27用于检测加载模块2施加的作用力。

上述实施例中，压力传感器27可以是薄膜压力传感器。如图2所示，第一加载部21包括设置于第一加载部21远离第二加载部22一端的第一加载头211和设置于第一加载部21靠近第二加载部22一端的第二加载头212，薄膜压力传感器可以设置于第一加载头211和第二加载头212之间。

在设置压力传感器27的基础上，如图2所示，在一些实施例中，加载模块2还包括设置于加载机构上的显示器26，显示器26被配置为提供作用力的显示信息，例如显示压力传感器27检测的压力值。显示器26可以是液晶显示器或者其他形式的显示器，显示器26应满足在胶层30的固化温度下能够正常工作。

如图2和图3所示，在一些实施例中，加载模块2包括用于将加载模块2固定于支架1上的连接部，两个加载机构设置于连接部上。支架1包括基座10和连接于基座10上的支架轴11。连接部固定于支架轴11上且在支架轴11上的固定位置可调节，从而使加载模块2在支架1上的固定位置可调节。胶接叶身31与金属加强边32时，支架1尤其是支架轴11的摆放姿态可根据复合材料风扇叶片的摆放姿态调整，支架1的形状也可以根据支架1所需的摆放姿态调整。例如，若复合材料风扇叶片水平地放置，基座10可以竖直地设置，支架轴11可以水平地且沿复合材料风扇叶片的展向设置；若复合材料风扇叶片竖直地放置，则基座10可以水平地设置，支架轴11可以竖直地且沿复合材料风扇叶片的展向设置。

如图2所示，在一些实施例中，连接部包括加载机构安装座20和限位连接件。两个加载机构相对设置于加载机构安装座20上。限位连接件与支架轴11和加载机构安装座20可限位地连接且相对于支架1具有至少一个转动自由度和/或至少一个平动自由度。金属加强边32的表面为复杂曲面，以上关于限位连接件相对于支架1的至少一个转动自由度和至少一个平动自由度的设置，可以精确地调节加载机构相对于金属加强边32的位置和姿态以调节加载机构施加的作用力的方向和作用位置，利于提升作用力相对于金属加强边32上的作用区域的准直度和改善作用力在金属加强边32上的分布情况，从而提升金属加强边的胶接质量。

在一些实施例中，限位连接件包括限位滑块291、限位紧固件292和限位转轴293。

限位滑块291可滑动地设置于支架轴11上且相对于支架轴11可转动。限位紧固件292装配于限位滑块291上。限位紧固件292被配置为使限位滑块291与支架轴11保持固定。限位转轴293与加载机构安装座20固定连接。限位滑块291和限位紧固件292的具体结构可以是如图2所示的形式：限位滑块291上开设用于穿设在支架轴11上的轴孔以及从轴孔表面延伸至限位滑块291的外表面的缺口，限位紧固件292为螺栓和螺母，螺栓穿过前述缺口与螺母配合，拧紧螺母时限位滑块291与支架轴11保持固定，松开螺母时限位滑块291可在支架轴11上滑动或绕支架轴11旋转。

限位转轴293与加载机构安装座20固定连接，限位转轴293相对于限位滑块291可转动且转动轴线与限位滑块291相对于支架轴11的转动轴线异面，限位滑块291上设有与限位转轴293配合的限位槽290，限位转轴293与限位槽290形成阻尼旋转结构且限位转轴293可沿限位槽290滑动。

根据上述实施例，结合如图3所示的设置方式，限位滑块291和支架轴11可以实现加载模块2和支架1之间的一个转动自由度和一个平动自由度，通过调整限位滑块291相对支架轴11的位置，可以改变每个加载模块2沿复合材料风扇叶片展向的位置，以及每个加载模块2相对于复合材料风扇叶片弦向的倾角；限位转轴293和限位槽290可以实现加载模块2和支架1之间的又一个转动自由度和又一个平动自由度，通过调整限位转轴293相对限位滑块291的位置，可以改变每个加载模块2沿复合材料风扇叶片弦向的位置，以及每个加载模块2相对于复合材料风扇叶片展向的倾角。限位紧固件292以及限位转轴293和限位槽290形成的阻尼转轴结构可以实现加载模块2在支架1上的固定。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。