具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参照图1至图6，本发明提供了一种编织复合材料风扇叶片及其成型方法，编织复合材料风扇叶片1包括编织复合材料风扇叶片本体2和金属包边3，所述编织复合材料风扇叶片本体2包括叶片前缘21、叶片后缘22、叶片尖部23、叶片榫部24和叶身25，该成型方法包括以下步骤S110～步骤S170：

步骤S110，将风扇叶片产品三维数模中编织复合材料风扇叶片本体2进行边缘放大设计，得到复合材料风扇叶片本体放大叶形20；将复合材料风扇叶片本体放大叶形20进行展平设计，得到复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30，将复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30边缘进行二次放大设计，得到复合材料风扇叶片预制体编织参考叶形40。

在本步骤中，编织复合材料风扇叶片本体2进行边缘放大设计，边缘的放大余量为20～50mm，所述将复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30边缘进行二次放大设计时，边缘放大尺寸不小于10mm，放大后的复合材料风扇叶片预制体编织参考叶形20为矩形。

步骤S120，按照复合材料风扇叶片预制体编织参考叶形编织出一种呈变厚度平面形态的预制体毛坯50，编织过程中对编织原材料纱线进行喷涂定型剂处理。

在本步骤中，预制体毛坯50可采用碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维、聚酰亚胺纤维等原材料编织成型，编织结构可采用二维、二点五维、三维编织结构，且叶片前缘21、叶片后缘22、叶片尖部23、叶片榫头23和叶片榫部24不同区域可以采用不同的编织原材料和编织结构，以适应编织复合材料风扇叶片1不同部位的性能要求。预制体毛坯50采用提花织布机进行编织。对编织纱线喷涂的定型剂为2％～10％含量的树脂溶剂。

步骤S130，首先按照复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30将预制体毛坯50裁切为预制体放大件51；再按照复合材料风扇叶片本体放大叶形20，将预制体放大件51进行扭转变形并进行加热加压处理，得到叶片预制体放大件52。

或者，步骤S130也可以先将预制体毛坯50进行扭转变形并进行加热加压处理，然后再按照复合材料风扇叶片本体放大叶形20进行裁切，得到叶片预制体放大件52。

在本步骤中，可采用激光、高压水、超声波等无损裁切方式将预制体毛坯50裁切为预制体放大件51。

步骤S140，按照复合材料风扇叶片本体放大叶形20设计加工RTM成型模具；将叶片预制体放大件52经过压实后放进成型模具中，采用RTM工艺进行成型，得到编织叶片放大件60。

在本步骤中，叶片预制体放大件52采用RTM工艺进行成型时，需采用断裂能量GIC≥1000J/m2的高韧性液体成型树脂成型。

步骤S150，按照风扇叶片产品三维数模，将编织叶片放大件60的叶片前缘21、叶片后缘22、叶片尖部23和叶片榫部24边缘进行加工，得到编织复合材料风扇叶片本体2。

在本步骤中，对编织叶片放大件60的叶片前缘21、叶片后缘22、叶片尖部23和叶片榫部24边缘进行加工得到编织复合材料风扇叶片本体2过程中，对叶片尖部23预留2～5mm余量。

步骤S160，按照风扇叶片产品三维数模，加工金属包边3，将金属包边3与步骤S150得到的编织复合材料风扇叶片本体2的叶片前缘21进行胶接，得到编织复合材料风扇叶片胶接件4；

步骤S170，按照风扇叶片产品三维数模对编织复合材料风扇叶片胶接件4的叶片尖部23进行加工，得到最终产品编织复合材料风扇叶片1。

本发明的工作原理为：

1、本发明采用产品形态控制技术来进行编织复合材料风扇叶片的全过程控制；首先依据编织预制体制造工艺的特点，将复合材料风扇叶片产品数模通过仿真模拟数模转换方法将原始扭转叶形转换为可以被编织设备识别并制造的平面叶形，并通过先后两次进行边缘放大，以利于后期采用机械加工的方式保证产品的边缘尺寸精度。

2、第一次对预制体进行放大余量是为了保证编织复合材料风扇叶片本体在RTM成型后预留利于的足够边缘和榫头机械加工尺寸，第二次对预制体进行放大余量并形成规则形状是为了保证编织复合材料预制体裁切过程中预留足够的切割尺寸并利于编织设计。

3、平面叶形是预制体编织的基准，由于编织预制体结构非刚性体，单胞结构具有自由可变形性，依靠模拟仿真的方法很难获得精确的平面叶形，造成预制体的制造偏差。因此，在产品数模由原始扭转叶形转换为平面叶形过程中，需对平面叶形进行修正，修正的方法是依据平面叶形编织平面预制体，然后采用模具变形为扭转叶形并对边缘进行精确裁剪，使之与扭转叶形一致，后对裁剪过的预制体进行二次展平，精确测量二次展平后的编织平面预制体轮廓及厚度信息，依据相关数据对平面叶形进行优化，从而可以获得高精度的平面叶形。

4、在对编织叶片预制体进行编织过程中需喷涂定型剂是为了保证编织后的预制体具有可维型性，在预制体扭转变形后进行加热加压处理是将扭转后预制体内的定型剂进行预固化处理，从而保证了变形后的预制体的形状，使变形后的预制体不被移动工序或者其他误触碰破坏。

5、本发明采用高断裂能量的高韧性液体成型树脂成型，其原因是高韧性的树脂具有更好的延展性，可以防止编织结构存在的内应力导致内部编织结构出现微观破坏现象。

以下以具体实施例1说明：

研制一种编织复合材料风扇叶片，采用的编织纱线原材料为威海拓展CCF800G纤维，选用树脂为cytec公司PR520N树脂。

1)将风扇叶片产品三维数模中的编织复合材料风扇叶片本体2进行边缘放大设计，边缘放大尺寸为20mm，得到复合材料风扇叶片本体放大叶形20；将复合材料风扇叶片本体放大叶形20进行展平设计，得到复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30，将复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30边缘进行二次放大设计，边缘放大尺寸不小于10mm并连接四周形成矩形，最终得到复合材料风扇叶片预制体编织参考叶形40。

2)按照复合材料风扇叶片预制体编织参考叶形40编织一种呈变厚度平面形态的预制体毛坯50，编织过程中对编织原材料纱线进行喷涂定型剂处理，定型剂为5％含量的树脂。

3)按照复合材料风扇叶片本体放大展平叶形30，采用超声波切割设备将预制体毛坯50裁切为预制体放大件51；按照复合材料风扇叶片本体放大叶形20，将预制体放大件51进行扭转变形并进行加热加压处理，得到叶片预制体放大件52。

4)将叶片预制体放大件52放进成型模具中，采用RTM工艺进行成型，得到编织叶片放大件60，需要提前按照复合材料风扇叶片本体放大叶形20设计加工RTM成型模具。

5)按照风扇叶片产品三维数模，将编织叶片放大件60的叶片前缘21、叶片后缘22、叶片尖部23和叶片榫部24边缘进行加工，得到编织复合材料风扇叶片本体2。

6)按照风扇叶片产品三维数模，加工金属包边3，将金属包边3与编织复合材料风扇叶片本体2的叶片前缘21进行胶接，得到编织复合材料风扇叶片胶接件4。

7)按照风扇叶片产品三维数模对编织复合材料风扇叶片胶接件4的叶片尖部23进行加工，得到最终产品编织复合材料风扇叶片1。

综上，采用本发明成型方法的优点和有益效果是：

1、编织复合材料风扇叶片可采用Z向纤维提高层间性能，因此具有更好的抗冲击性能，并且可采用不同编织结构和编织材料进行优化设计，更有利于提升发动机的抗异物冲击性能，使发动机具有更好的安全性。

2、本发明提出了一种可行的编织复合材料风扇叶片从设计-预制体制造-本体制造-包边胶接-产品的成型技术流程，利于实现编织复合材料风扇叶片的产业化成型。

3、本发明结合了数模转化技术、预制体编织成型及设备应用技术、异型结构RTM成型技术及复合材料与金属的胶接技术，并将产品形态控制技术贯穿于各个工序，实现了编织复合材料风扇叶片从数模设计到中间产品到最终产品的全过程控制。

4、本发明对预制体采用了编织过程预定型处理和预制体的无损切割处理，更利于保证复杂结构预制体的编织过程、变形过程、裁切过程的尺寸精度。

5、本发明采用复合材料RTM技术对编织叶片预制体进行成型，利于叶片气动面的高精度控制；成型后对叶片四周及榫头进行可控加工，对叶片的轮廓和榫部安装面进行精确修整；采用先对叶片前后缘及榫部进行高精度加工，与金属包边胶接后再进行叶尖加工的方法既保证了金属包边与叶片的胶接过程控制，也保证了胶接后的叶尖尺寸精度控制。

6、本发明提出的预制体制造和本体RTM成型方案可采用自动化的方案实现，可以兼顾高效率和低成本，比现有的二维叠层结构复合材料风扇叶片更具成本优势。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。