阅读说明：本技术 一种航空粒子分离器的成型方法 (Forming method of aviation particle separator ) 是由 马婷婷 张彬 杨恒 陈明明 张月东 李顺 马彦爽 李俊 王县委 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了航空发动机技术领域内的一种航空粒子分离器的成型方法,包括上外环模具和内环模具,上外环模具包括固定环,固定环内排布有若干单块铺贴模,组装的若干单块铺贴模内壁与粒子分离器的上外环外壁形状相同,内环模具包括左半成型模、中间环和右半成型模,中间环朝下的一端贴合在左半成型模朝上的一侧,右半成型模朝下的一侧贴合在中间环朝上的一侧,左半成型模、中间环和右半成型模的内壁与粒子分离器的内环的外壁形状相同相同,包括以下步骤,(1)制备上外环,(2)制备内环,(3)按照图纸要求加工完成下外环、下安装板和上安装板；(4)使用装配工装进行组装定位,完成装配成型；使用本发明制备出来的产品质量低,且满足性能要求。(The invention discloses a forming method of an aviation particle separator in the technical field of aero-engines, which comprises an upper outer ring mold and an inner ring mold, wherein the upper outer ring mold comprises a fixing ring, a plurality of single paving molds are arranged in the fixing ring, the shapes of the inner walls of the assembled single paving molds are the same as that of the outer walls of the upper outer ring of the particle separator, the inner ring mold comprises a left half forming mold, a middle ring and a right half forming mold, the downward end of the middle ring is attached to the upward side of the left half forming mold, the downward side of the right half forming mold is attached to the upward side of the middle ring, and the inner walls of the left half forming mold, the middle ring and the right half forming mold are the same as that of the outer wall of the inner ring of the particle separator; (4) assembling and positioning are carried out by using an assembling tool to complete assembling and forming; the product prepared by the method has low quality and meets the performance requirement.)

一种航空粒子分离器的成型方法

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，特别涉及一种航空粒子分离器的成型方法。

背景技术

复合材料具有高比强、高比模、尺寸稳定、可设计性强等特点，已经成为继铝合金、钛合金和钢之后最重要的航空航天结构材料之一，在航空航天领域得到了广泛应用。

随着航空航天事业的迅猛发展，对结构器件的重量更加严格。轻质、高强复合材料对于减轻发动机的重量、提高飞行器的性能、降低发射成本具有重要意义。

直升机的工作环境复杂，使得发动机常处在沙雾迷漫的环境中工作，需要加装粒子分离器来有效减少沙粒和杂质进入发动机，对发动机进行保护，延长其使用寿命，现有技术中制备粒子分离装置时，经常使用金属材料完成分离器的制备，其制备难度大，制备出来的分离器重量大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，解决现有技术中制备出来的分离器重量大的技术问题，提供一种航空粒子分离器的成型方法，本发明降低制造难度，降低产品质量。

本发明的目的是这样实现的：一种航空粒子分离器的成型方法，包括上外环模具和内环模具，所述上外环模具包括固定环，所述固定环内排布有若干单块铺贴模，组装的若干单块铺贴模内壁与粒子分离器的上外环外壁形状相同，所述内环模具包括左半成型模、中间环和右半成型模，左半成型模的外周上排布有若干定位安装孔一，中间环上排布有若干与定位安装孔一一一对应的定位安装孔二，右半成型模的外周上排布有若干与定位安装孔二一一对应的定位安装孔三，中间环朝下的一端贴合在左半成型模朝上的一侧，右半成型模朝下的一侧贴合在中间环朝上的一侧，左半成型模、中间环和右半成型模的内壁与粒子分离器的内环的外壁形状相同相同，包括以下步骤，

（1）制备上外环，包括以下步骤：

（101）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（102）准备好上外环模具，用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（103）按照铺层顺序，将预浸料片铺贴到若干单块铺贴模组成的工作面上，每一层的预浸料片分成四块对接，对接缝在相邻层之间错开90度；

（104）铺层结束后，在上外环模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在单块铺贴模的内表面，将上外环模具送入烘箱中，按照上外环固化工艺进行固化；

（105）降温、脱模后的上外环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用；

（2）制备内环，包括以下步骤：

（201）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（202）准备好内环模具，用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（203）先铺贴内环模具内壁的环向一半，铺贴层数为第一层，再铺贴环向的另一半，两半之间对接，抽真空压实；再以同样的方式铺贴第二层，第二层与第一层错开60度，依次按照上述方式铺贴后序的预浸料，铺贴后一层预浸料的角度与前一层预浸料的角度错开60度；

（204）铺层结束后，在内外环模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在内环模具的内表面，将内环模具送入烘箱中，按照内环固化工艺进行固化；

（205）降温、脱模后的内环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用；

（3）按照图纸要求加工完成下外环、下安装板和上安装板，备用；

（4）使用装配工装进行组装定位，完成装配成型。

为了进一步提高粒子分离器的层间结合力等成型质量，确保固化后的变形协调和传力稳定，所述步骤（103）中，一共铺贴十二层，第一层、第二层、…第十二层的铺贴角度依次为：+45 º /-45 º /0 º /45 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /45 º /0 º /-45 º /+45º。

为了进一步提高粒子分离器的质密性和厚度均匀性，所述上外环固化工艺和内环的固化工艺为：室温下抽真空，真空度不下于0.095Mpa，以0.5℃/min升温，100℃保温1h；125℃加压0.3Mpa，保温30min后加压至0.5Mpa，继续保温1h；升温至170℃，170℃保温3h；210℃保温5h；以2℃降温速率降温至60℃以下，取出制件，要求全程抽真空。

为了进一步提高粒子分离器的层间结合力等成型质量，确保固化后的变形协调和传力稳定，所述步骤（203）中，一共铺贴十层预浸料，第一层、第二层、…第十层的铺贴角度依次为：+45 º /-45 º /0 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /0 º /-45 º /+45 º。

为了进一步提高上外环和内环连接的结构强度，所述步骤（2）和步骤（3）之间还包括以下步骤，

（a）制备隔板：

（a1）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（a2）准备好隔板模具，用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（a3）隔板模具上具有刻线区，在刻线区内依次铺贴预浸料；

（a4）铺层结束后，在隔板模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在隔板模具的外表面，将隔板模具送入烘箱中进行固化；

（a5）降温、脱模后的内环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（a3）中，一共铺贴十层预浸料，第一层、第二层、…第十层的铺贴角度依次为：+45 º /-45 º /0 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /0 º/-45 º /+45 º。

为了进一步保证内环的成型质量，在铺贴预浸料时，每铺两层进行一次预固化，在内环模具外糊制真空袋，室温下抽真空，真空度不下于0.095Mpa，以0.5℃/min升温，100℃保温1h，125℃加压0.3Mpa，保温30min后加压至0.5Mpa，继续保温1h，升温至170℃，170℃保温3h，以2℃降温速率降温至60℃以下，取出制件，要求全程抽真空；此设计中，每贴完两层预浸料就对其进行预固化，加强预浸料和模具之间的贴合度，减少层与层连接间隙对成型质量的影响，进一步保证内环的成型质量。

为了进一步保证组成粒子分离器的各个制件在装配时的准确定位，所述装配工装包括下连接环，所述下连接环的外周排布有若干下连接耳，下连接耳上可转动地连接有定位架，下连接环上方设有上连接环，所述下连接环和上连接环之间设有若干支撑柱，定位架朝里一端且朝着支撑柱所在方向延伸的下连接耳上开有下紧固孔，上连接环上套装有支撑套，所述支撑套的外周排布有与下连接耳一一对应的上连接耳，支撑套的外周还排布有若干支撑耳，支撑耳上开有上紧固孔，支撑耳在上连接耳的下方，定位架向上伸出的一端可拆卸地连接在上连接耳上。

为了防止支撑套的转动，所述支撑套上排布有若干限位孔和连接孔，所述支撑柱上开有与限位孔对应的定位孔，限位孔可与对应的定位孔同轴心，支撑柱上还开有与连接孔对应的固定孔，连接孔可与对应的连接孔同轴心。

为了进一步方便定位架的拆装，所述上连接耳经销轴与定位架向上伸出的一端连接。

附图说明

图1为本发明中内环模具的立体结构图。

图2为本发明中上外环模具的立体结构图。

图3为本发明中隔板模具的立体结构图。

图4为本发明中装配工装的立体结构图一。

图5为本发明中装配工装的立体结构图二。

图6为本发明中支撑套的立体结构图。

图7为本发明中下连接环、支撑柱和上连接环连接在一起的结构图。

图8为本发明中粒子分离器的立体结构图一。

图9为本发明中粒子分离器的立体结构图二。

图10为本发明中粒子分离器的立体结构图三。

图11为本发明中粒子分离器的内部结构图。

其中，1左半成型模，2中间环，3 右成型模，4定位安装孔三，5固定环，6单块铺贴模，7下紧固孔，8支撑柱，9下连接环，10定位架，11上连接耳，12支撑套，13上连接环，14支撑耳，15下连接耳，16限位孔，17上紧固孔，18连接孔，19定位孔，20固定孔，21下安装板，2101通孔一，2102凸起，22下外环，23内环，24上外环，25上安装板，26通孔二，27隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

一种航空粒子分离器的成型方法，包括上外环模具（如图2）和内环模具（如图1），上外环模具包括固定环，固定环内排布有若干单块铺贴模，组装的若干单块铺贴模内壁与粒子分离器的上外环外壁形状相同，内环模具包括左半成型模、中间环和右半成型模，左半成型模朝上的一端为水平的表面，左半成型模的外周上排布有若干定位安装孔一，中间环上排布有若干与定位安装孔一一一对应的定位安装孔二，右半成型模的外周上排布有若干与定位安装孔二一一对应的定位安装孔三，中间环朝下的一端贴合在左半成型模朝上的一侧，右半成型模朝下的一侧贴合在中间环朝上的一侧，左半成型模、中间环和右半成型模的内壁与粒子分离器的内环的外壁形状相同相同，包括以下步骤，

（1）制备上外环，包括以下步骤：

（101）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（102）准备好上外环模具，用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（103）按照铺层顺序，将预浸料片铺贴到若干单块铺贴模组成的工作面上，每一层的预浸料片分成四块对接，对接缝在相邻层之间错开90度；

（104）铺层结束后，在上外环模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在单块铺贴模的内表面，将上外环模具送入烘箱中，按照上外环固化工艺进行固化；

（105）降温、脱模后的上外环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用；

（2）制备内环，包括以下步骤：

（201）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（202）准备好内环模具，用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（203）先铺贴内环模具内壁的环向一半，铺贴层数为第一层，再铺贴环向的另一半，两半之间对接，抽真空压实；再以同样的方式铺贴第二层，第二层与第一层错开60度，依次按照上述方式铺贴后序的预浸料，铺贴后一层预浸料的角度与前一层预浸料的角度错开60度；

（204）铺层结束后，在内外环模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在内环模具的内表面，将内环模具送入烘箱中，按照内环固化工艺进行固化；

（205）降温、脱模后的内环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用；

（3）按照图纸要求加工完成下外环、下安装板和上安装板，备用；

（4）使用装配工装进行组装定位，完成装配成型；

步骤（103）中，一共铺贴十二层，第一层、第二层、…第十二层的铺贴角度依次为：+45 º/-45 º /0 º /45 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /45 º /0 º /-45 º /+45 º；

步骤（203）中，一共铺贴十层预浸料，第一层、第二层、…第十层的铺贴角度依次为：+45º /-45 º /0 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /0 º /-45 º /+45 º；下外环冲压成型，上安装板和下安装板均机加工完成，下外环的材料为铝合金，上安装板和下安装板的材料均为钛合金；

；上外环固化工艺和内环的固化工艺为：室温下抽真空，真空度不下于0.095Mpa，以0.5℃/min升温，100℃保温1h；125℃加压0.3Mpa，保温30min后加压至0.5Mpa，继续保温1h；升温至170℃，170℃保温3h；210℃保温5h；以2℃降温速率降温至60℃以下，取出制件，要求全程抽真空。

为了进一步提高上外环和内环连接的结构强度，步骤（2）和步骤（3）之间还包括以下步骤，

（a）制备隔板：

（a1）使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，按照设定的形状和数量下料，并编号；

（a2）准备好隔板模具（如图3），用专用工具将贴模面的残留物清理干净，注意避免划伤模具成型面，然后用干净的布带浸渍少量的丙酮对模具进行擦拭，清洗残留的少量胶等影响产品的残渣，晾干；

（a3）隔板模具上具有刻线区，在刻线区内依次铺贴预浸料；

（a4）铺层结束后，在隔板模具外糊制真空袋，将真空袋抽真空使预浸料压实在隔板模具的外表面，将隔板模具送入烘箱中进行固化；

（a5）降温、脱模后的内环按照设计图纸要求切边到到要求尺寸、备用；

步骤（a3）中，一共铺贴十层预浸料，第一层、第二层、…第十层的铺贴角度依次为：+45º /-45 º /0 º /90 º /+45 º /-45 º /90 º /0 º /-45 º /+45 º；步骤（1）、步骤（2）、步骤（3）和步骤（a）不分先后顺序。

为了进一步提高内环形面的精度和内环的结构强度，在铺贴预浸料时，每铺两层进行一次预固化，在内环模具外糊制真空袋，室温下抽真空，真空度不下于0.095Mpa，以0.5℃/min升温，100℃保温1h，125℃加压0.3Mpa，保温30min后加压至0.5Mpa，继续保温1h，升温至170℃，170℃保温3h，以2℃降温速率降温至60℃以下，取出制件，要求全程抽真空。

为了进一步保证组成粒子分离器的各个制件在装配时的准确定位，如图4-7所示，装配工装包括下连接环，下连接环的外周排布有若干下连接耳，下连接耳上可转动地连接有定位架，下连接环上方设有上连接环，下连接环和上连接环之间设有若干支撑柱，定位架朝里一端且朝着支撑柱所在方向延伸的下连接耳上开有下紧固孔，上连接环上套装有支撑套，支撑套的外周排布有与下连接耳一一对应的上连接耳，支撑套的外周还排布有若干支撑耳，支撑耳上开有上紧固孔，支撑耳在上连接耳的下方，定位架向上伸出的一端可拆卸地连接在上连接耳上；支撑套上排布有若干限位孔和连接孔，支撑柱上开有与限位孔对应的定位孔，限位孔可与对应的定位孔同轴心，支撑柱上还开有与连接孔对应的固定孔，连接孔可与对应的连接孔同轴心；上连接耳经销轴与定位架向上伸出的一端连接。

本发明中的粒子分离器（如图8-11所示）包括内环，内环外周设有下外环和上外环，上外环在下外环的上侧，下外壁内侧设有下安装板，上外环内侧设有上安装板，下安装板内侧排布有若干凸起，凸起上开有可与下紧固孔同轴心的通孔一，上安装板上排布有若干与上紧固孔一一对应的通孔二，通孔二可与上紧固孔同轴心，内环上排布有若干与通孔二一一对应的安装孔，安装孔可与对应的通孔二同轴心；装配粒子分离器时，先将下外环依次穿过支撑套和支撑柱，下外环朝下一端的内壁套在下连接耳上且支撑设置在下连接耳上，下安装板依次穿过支撑套和支撑柱后，沿着下外环的内壁向下放置到下连接耳上，下安装板下部的内缘刚好贴合在下连接耳的外缘，转动下安装板，使各个凸起上的通孔一与下紧固孔一一同轴心，使用紧固螺钉穿过通孔一旋进下紧固孔内，将下安装板固定在下连接耳上，再将内环依次穿过支撑套和支撑柱并沿着下外环内壁放置在下安装板上，在隔板凸起位置涂粘结胶，将隔板与上外环粘结，待胶粘结固化，再将上安装板穿过支撑套放置在内环上侧，转动上安装板，使各个通孔二与安装孔一一同轴心，将支撑套套装在上连接环上，转动支撑套，使各个上紧固孔与对应的通孔二和安装孔一一同轴心，使用销子依次穿过上紧固孔、通孔二和安装孔，使支撑套、上安装板和内环的位置相对固定，转动支撑套，使上连接耳的位置与下连接耳的位置对应，限位孔与对应的定位孔同轴心，使用销子依次穿过限位孔和定位孔，使得支撑套无法转动，再使用紧固螺钉依次旋进连接孔和固定孔将支撑套固定在支撑柱上，将上外环套装在内环外，上外环的上部贴合在上安装板的外缘，将定位架向上转动，使用销轴将定位架连接在上连接耳上，定位架的内缘贴合在上外环和下外环的外侧，实现粒子分离器的装配定位；使用本发明制备出来的粒子分离器减重效果明显，降低了制造难度系数，而且可靠性高、耐冲刷、耐腐蚀，满足粒子分离器的性能。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护范围内。