CN108228974A - 一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法 - Google Patents

一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械结构设计技术领域，涉及一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法。本发明通过在楔块上选取n个平面，通过CATIA软件计算出截面周边曲线长度差值，用高度差弥补截面周边曲线长度差值，重新构造出一个截面周边曲线长度相等的实体，这种结构因截面周边曲线长度相等不会引起碳纤维缠绕楔块时出现褶皱；避免内部结构松散，而降低强度，减少在运行过程中出现损坏，提高叶片寿命。

Description

一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法
技术领域
本发明属于机械结构设计技术领域，涉及一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法。
背景技术
随着国家经济实力增强，正在努力向航空、航天等高科技领域的发展，研制各类航天、航空飞行器，需要进行大量的风洞试验工作，同时，各种材料的抗压抗热试验，汽车、高速列车、船只的空气阻力、耐热与抗压试验也需要进行风洞测试。因此低速、跨声速、超声速、高超声速各类型风洞得到快速发展，到目前为止，我国已经拥有低速、高速、超高速以及激波、电弧等风洞，为了适应市场需求的变化，我公司的产品也要做相应的调整。
压缩机是连续式跨声速风洞的核心设备，而其中的压缩机叶片是核心中关键，为降低压缩机的整体重量，减少压缩机的启动惯量，复合材料凭借其质量轻，优越的比强度、比刚度、比模量和耐腐蚀性能等优点逐渐取代金属材料成为压缩机叶片首选。为降低能耗、降低压缩机重量和转动惯量，采用碳纤维复合材料作为压缩机叶片的主要材料。连接轮毂和碳纤维叶片，需要一种法兰结构。为了保证复合材料本体和金属法兰的一致性，提高叶片的安装定位精度，采用金属法兰与碳纤维叶片一体成型。这种结构大幅提高叶片连接的可靠性和叶片的刚度，发挥碳梁的高强度，使叶片的有较高的固有频率，楔块就是为了实现内涨紧有效形成固支结构的关键部件。见图1：叶身延伸出来的碳梁3缠绕预置体2，然后通过楔块4使预置体、碳梁、法兰盘之间实现内涨紧的有效结构，最后通过高温固化达到一体成型的目的。碳梁需要缠绕楔块，因楔块各个截面曲线长度不等，碳纤维布会在楔块上出现褶皱，致使楔块顶不到位。内腔结构变得松散，降低强度，在运行过程中出现损坏，影响叶片寿命。图2为原有楔块结构，各个截面曲线长度不等。
发明内容
本发明的目的：本发明的目的在于克服由于楔块各个截面周边曲线不等长，引起内腔结构变得松散，降低强度，在运行过程中出现损坏，影响叶片寿命的现象。
本发明的技术方案：一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法，其特征在于，在楔块上选取n个截面，通过CATIA软件计算出截面周边曲线长度h1-hn，计算出的每一个截面周边曲线长度与基准点所在截面周边曲线长度差值，以窄端端面为基准点a，水平方向为X轴、垂直方向为Y轴，在n个截面X轴下方画出一系列差值点，然后用样条曲线连接各个差值点，得到所要曲线，以该曲线为楔块顶端曲线，从新构造实体。
所述新构造实体的截面周边曲面曲线长度相等。
以窄端端面为基准点，去除材料比添加材料容易。
以顶端曲线构造曲面时，楔块侧面修剪掉和顶端曲线另一侧上表面曲面相同长度的曲面，并与其桥接生成曲面
本发明的有益效果：本发明通过在楔块上选取n个平面，通过CATIA软件计算出截面周边曲线长度差值，用高度差弥补截面周边曲线长度差值，重新构造出一个截面周边曲线长度相等的实体，这种结构因截面周边曲线长度相等不会引起碳纤维缠绕楔块时出现褶皱；避免内部结构松散，而降低强度，减少在运行过程中出现损坏，提高叶片寿命。
附图说明
图1叶根一体成型结构
图2本发明曲线成型示意图
图3楔块各个截面周边曲线长度
图4差值点曲线拉伸曲面图
图5差值点曲线拉伸曲面分割楔块图
其中：1—金属法兰、2—预置体、3—碳梁、4-楔块、h1～h6曲线长度
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
一种各截面曲线长度相等的楔块结构，楔块是用于一体成型的叶根结构，金属法兰1内部有方孔，叶片叶身延伸过来的碳梁从一侧缠绕在放置在法兰里的两个预置体2，从另一侧延伸到叶片；用楔块将缠绕在预置体2的碳梁顶紧，达到一体成型。楔块为了能更好的顶紧碳纤维布，把楔块做成各个截面周长相等。为达到此目地是通过楔块高度方向的差值补偿原各个截面曲线长度不等。在楔块上选取如图2所示的6个截面，截面间距40mm，通过CATIA软件计算出截面曲线长度h1-h6，以窄端端面为基准点a，在6个截面高度方向画出一点，该点距离为所在截面周边曲线长度与基准点所在截面周边曲线长度的差值，依次绘出各个截面点，然后利用CATIA样条曲线功能连接各个点，得到所要曲线，见图3所画虚线。以所化曲线为楔块顶端曲线，沿垂直于XY轴所在平面的方向进行拉伸，得到一个曲面，结果见图3。用所得曲面分割楔块，去除上部材料，结果见图4，用图3所画的虚线，分割图4的上表面。用CATIA软件桥接命令，链接楔块侧面和其对应另一侧的上表面，用桥接曲面去除楔块材料，得到所需要的最终实体模型。
以下结合附图对一种各截面曲线长度相等的楔块结构作进一步详细说明，步骤如下：
1.由图2、3可见，各个截面曲线等长需要做一条有高度差的曲线。由图可知h1＝251.74mm、h2＝257.54mm、h3＝261.68mm、h4＝263.31mm、h5＝261.99mm、h6＝258.02mm。h2、h3、h4、h5、h6相对于h1互差为5.8、9.94、11.57、10.25、6.28。进入CATIA形状-创成式模块，点击“平面”命令，以图三点a为基准点，垂直于各个截面方向建立一个平面，点击“草图”命令，以新建立的平面为草绘平面，以5.8、9.94、11.57、10.25、6.28为纵坐标，在各个截面所在位置，画出如图3所示一条在X轴下方的曲线。
2.点击“拉伸”命令，以步骤1中所画曲线，沿垂直于XY轴所在平面的方向进行拉伸，得到一个曲面，结果见图4；进入零件设计模块，点击“分割”命令，用所得曲面分割楔块，箭头指向保留实体，去除上部材料，结果见图5。
3.点击“提取”命令，提取用步骤2中分割后实体上表面，再次进入形状-创成式模块，用步骤1所画的曲线分割提取的上表面，保留两侧。
4.点击“提取”命令，提取分割后的实体侧面，点击“相交”命令，以各个截面所在平面和提取侧面相交和步骤3中分割后的两个上表面，得到相交曲线；点击“点”命令，选择曲线上的点，选择各个截面所在平面和提取侧面相交曲线，距离为其另一侧上表面和各个截面所在平面得到相交曲线长度。点击“样条曲线”命令，连接各个点，得到一条光滑曲线。
5.点击“分割”命令，用步骤4说画曲线分割提取分割后实体侧面，保留下部分，并点击“桥接”命令，和另一侧上表面进行桥接，点击“接合”命令，把分割后实体的侧面、桥接曲面、分割后实体的上表面，然后分割楔块去除材料，得到我们所需要的最终实体模型。

Claims (4)

1.一种各截面曲线长度相等的楔块制造方法，其特征在于，在楔块上选取n个平面，通过CATIA软件计算出截面周边曲线长度h1-hn，计算出的每一个截面周边曲线长度与基准点所在截面周边曲线长度差值，以窄端端面为基准点a，水平方向为X轴、垂直方向为Y轴，在n个截面X轴下方画出一系列差值点，然后用样条曲线连接各个差值点，得到所要曲线，以该曲线为楔块顶端曲线，从新构造实体。
2.如权利要求1所述的各截面曲线长度相等的楔块制造方法，其特征在于，新构造实体的截面周边曲面曲线长度相等。
3.如权利要求1所述的各截面曲线长度相等的楔块制造方法，其特征在于，以窄端端面为基准点。
4.如权利要求1所述的各截面曲线长度相等的楔块制造方法，其特征在于，以顶端曲线构造曲面时，楔块侧面修剪掉和顶端曲线另一侧上表面曲面相同长度的曲面，并与其桥接。
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