【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机叶片成型设备，尤其是一种密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法。
技术介绍
1、发动机作为飞机、汽车、船舶等交通工具的动力来源，是交通工具的心脏，其决定着交通工具的动力性、经济性、稳定性和环保性。复合材料以其优异的材料性能及比金属材料更轻的特性，具有更好的动力性、经济性、稳定性和环保性。航空发动机的涡轮叶片、汽车发动机的涡轮增压叶片等，作为发动机中最重要的部件，逐渐采用碳纤维复合材料制成。碳纤维叶片比金属叶片要轻的多，重量只有钛合金的一半，效果非常显著，另一方面，复合材料也比金属更好加工，更容易制成复杂曲面，这样叶片工作的时候会更加贴合气流，提高工作效率；相比较之下，金属叶片加工成复杂曲面就非常困难，从而降低发动机工作效率。
2、现有采用复合材料的发动机叶片，比如航空发动机叶片，其中一种制造方式为：在设计好的发动机叶片模具之上铺叠片料而成，发动机叶片由多层片料构成，每层片料在铺叠之前均裁切为不同的片料条，以适应、贴合发动机叶片的变曲面，每层片料条铺叠组合成片料，多层片料铺叠成一个完整的发动机叶片，铺叠完成后进行切削除去边角料及毛刺等工序最终形成发动机叶片产品。现有的片料条铺叠为人工铺叠，由工作人员将一张片料铺叠后再铺叠另外一张，直到铺叠完最后一张片料条。
3、现有人工铺叠的制造方法缺点明显：
4、1.工作效率低：由于发动机叶片由若干片料条组合而成，如航空发动机叶片由三千多张片料条构成，现有铺叠技术为人工铺叠，工作人员将第一张片料条撕去保护膜后按照激光照射的位置进行铺叠，铺叠完
5、同时，由于工作人员在铺叠的过程中容易出现片料条铺放错误或片料拿取错误、铺叠重合、相邻片料条条距离过大等问题和缺陷，出现上述错误时需校正片料条后再进行重复铺叠，在此过程中亦将耗费大量的人力，导致铺叠时间更长。
6、2.产品质量差：上述校正重复铺叠中，往往需要揭去缺陷片料条，在揭的过程中往往会对前一张铺叠的片料条产生影响，使其出现褶皱、粘连等新的缺陷，而这些缺陷较小极易被工作人员忽略，将导致在后续的使用中降低发动机叶片的使用寿命，甚至导致发动机出现故障。
7、3.材料利用率低：铺叠过程中出现上述错误后，工作人员揭下铺叠错误的片料条，然后用新的片料条重新铺叠，旧的片料条会被丢弃，在单个叶片的层层铺叠过程中将会出现大量废弃的片料条，造成经济的浪费和环境的污染。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，从而实现了将片料条预变形之后铺叠于叶片模具上，不仅实现了自动化铺叠，而且大大提升并保证了铺叠效率和效果。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，包括：
4、密集阵夹具、定形工装，均设有形变端，形变端端面受力时被动仿形形变，受力撤销后保持形变状态或恢复平面端面；
5、叶片模具，表面与待成型的发动机叶片仿形；
6、所述铺叠工艺方法包括如下步骤：
7、密集阵夹具形变端与叶片模具表面贴合而形变，保持形变状态；
8、密集阵夹具形变状态下的形变端与定形工装的形变端贴合，定形工装形变端形变并保持形变状态；
9、密集阵夹具形变端恢复为平面端面，在外部气源作用下，形变端将片料条水平吸起；
10、密集阵夹具吸附有片料条的端面与定形工装形变端贴合，密集阵夹具形变端形变，位于密集阵夹具形变端与定形工装形变端之间的片料条形变；
11、密集阵夹具将形变后的片料条移载放置于叶片模具表面上。
12、作为上述技术方案的进一步改进：
13、还包括挤压头，形变后的片料条放置于叶片模具表面后，由挤压头向片料条施加压力，使得片料条贴紧于叶片模具表面。
14、还包括关节机器人，关节机器人输出轴端安装有末端执行器，密集阵夹具和挤压头均安装于末端执行器上，由关节机器人带动密集阵夹具、挤压头移动，由关节机器人切换使用密集阵夹具和挤压头。
15、所述末端执行器为多棱柱结构，末端执行器两个以上侧面上分别安装有密集阵夹具，密集阵夹具形变端的大小与定形工装一一对应；所述末端执行器一端端头安装挤压头，末端执行器另一端与关键机器人轴端配装。
16、所述末端执行器上还安装有视觉系统，由视觉系统拍摄获取吸附前片料条的形状，使用对应大小的密集阵夹具。
17、还包括工作台，工作台顶面布满接触凸部，接触凸部为有序布设的凸齿或是凸棱，接触凸部顶端接触支承水平状态的片料条。
18、所述形变端由多个紧密贴合的运动杆端头构成，运动杆周向外部围设配装有紧箍件；形变端受力时，各个运动杆独立沿各自轴向被动移动，紧箍件从周向将各个运动杆箍紧，使得形变端保持形变状态。
19、所述紧箍件为由柔性材料制成的、内部空心的环形套，环形套与外部气源连通，经由外部气源向环形套充气或放气，充气状态的环形套从周向将各个运动杆箍紧。
20、所述运动杆尾端配设有刚性板，刚性板推动施力于各个运动杆尾端，运动杆轴向运动至端头齐平，形变端恢复平面端面。
21、密集阵夹具中运动杆为空心结构，各个运动杆均与外部气源连通，外部气源工作，经运动杆将片料条吸附。
22、本专利技术的有益效果如下：
23、本专利技术构思巧妙，铺叠方式新颖，通过密集阵夹具、定形工装以及叶片模具的配合使用，实现了将片料条按照叶片模具表面的待铺叠位置处进行仿形预变形后，再将预变形后的片料条放置于叶片模具对应位置处，进行片料条的铺叠，实现了自动化铺叠，并且大大提升、保证了铺叠效率和效果；通过对铺叠前的片料条进行预变形，有效保证了片料条与叶片模具之间的可靠贴合，并使得片料条的变形可控，保障铺叠成型效果。
24、本专利技术还包括如下优点：
25、由紧密贴合的多个运动杆端头构成形变端，在形变端接触不同形状的外部对象时，在反作用力下运动杆被动进行轴向移动，而后由紧箍件将运动杆箍紧，保持形变端的形变状态；由运动杆构成的形变端，形变可塑性强，尤其适用于根据叶片模具表面的空间曲面进行仿形，并在紧箍件的作用下保持形变状态，还能复刻至定形工装上，有效保证对于片料条可靠、便捷地预变形成型；
26、由柔性材料制成的环形套作为紧箍件，在向环形套中吹气时，环形套内部空腔膨胀，从周向向运动杆施力，各个运动杆在摩擦力作用下相互贴合锁紧，实现由环形套对运动杆的锁定。
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1.一种密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：还包括挤压头(7)，形变后的片料条(6)放置于叶片模具(1)表面后，由挤压头(7)向片料条(6)施加压力，使得片料条(6)贴紧于叶片模具(1)表面。
3.如权利要求2所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：还包括关节机器人(4)，关节机器人(4)输出轴端安装有末端执行器(40)，密集阵夹具(3)和挤压头(7)均安装于末端执行器(40)上，由关节机器人(4)带动密集阵夹具(3)、挤压头(7)移动，由关节机器人(4)切换使用密集阵夹具(3)和挤压头(7)。
4.如权利要求3所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述末端执行器(40)为多棱柱结构，末端执行器(40)两个以上侧面上分别安装有密集阵夹具(3)，密集阵夹具(3)形变端的大小与定形工装(5)一一对应；所述末端执行器(40)一端端头安装挤压头(7)，末端执行器(40)另一端与关节机器人(4)轴端配装。
5.如权利
6.如权利要求1所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：还包括工作台(2)，工作台(2)顶面布满接触凸部，接触凸部为有序布设的凸齿或是凸棱，接触凸部顶端接触支承水平状态的片料条(6)。
7.如权利要求1所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述形变端由多个紧密贴合的运动杆(10)端头构成，运动杆(10)周向外部围设配装有紧箍件(30)；形变端受力时，各个运动杆(10)独立沿各自轴向被动移动，紧箍件(30)从周向将各个运动杆(10)箍紧，使得形变端保持形变状态。
8.如权利要求7所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述紧箍件(30)为由柔性材料制成的、内部空心的环形套，环形套与外部气源连通，经由外部气源向环形套充气或放气，充气状态的环形套从周向将各个运动杆(10)箍紧。
9.如权利要求7所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述运动杆(10)尾端配设有刚性板(322)，刚性板(322)推动施力于各个运动杆(10)尾端，运动杆(10)轴向运动至端头齐平，形变端恢复平面端面。
10.如权利要求7所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：密集阵夹具(3)中运动杆(10)为空心结构，各个运动杆(10)均与外部气源连通，外部气源工作，经运动杆(10)将片料条(6)吸附。
...【技术特征摘要】
1.一种密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：还包括挤压头(7)，形变后的片料条(6)放置于叶片模具(1)表面后，由挤压头(7)向片料条(6)施加压力，使得片料条(6)贴紧于叶片模具(1)表面。
3.如权利要求2所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：还包括关节机器人(4)，关节机器人(4)输出轴端安装有末端执行器(40)，密集阵夹具(3)和挤压头(7)均安装于末端执行器(40)上，由关节机器人(4)带动密集阵夹具(3)、挤压头(7)移动，由关节机器人(4)切换使用密集阵夹具(3)和挤压头(7)。
4.如权利要求3所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述末端执行器(40)为多棱柱结构，末端执行器(40)两个以上侧面上分别安装有密集阵夹具(3)，密集阵夹具(3)形变端的大小与定形工装(5)一一对应；所述末端执行器(40)一端端头安装挤压头(7)，末端执行器(40)另一端与关节机器人(4)轴端配装。
5.如权利要求4所述的密集阵式变曲面发动机叶片铺叠工艺方法，其特征在于：所述末端执行器(40)上还安装有视觉系统(8)，由视觉系统(8)拍摄获取吸附前片料条(6)的形状，使用对应大小的密集阵夹具(3)。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：芮建华，汪杰，秦伟，
申请(专利权)人：常州碳科智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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