在凸半徑上層合復合帶的方法
【技術領域】
[0001]本公開大體上涉及纖維增強復合材料層合件的制造，并且更具體地涉及在具有凸半徑/弧形邊的邊緣上層合復合帶的方法。
【背景技術】
[0002]諸如應用于汽車業、航海業和航天航天工業的那些復合材料層合件結構可以通過使用自動復合材料施加機器被制造，該機器通常指的是自動纖維鋪放(AFP)機。AFP機可以被用于飛行器工業，例如，通過纏繞被稱為“絲束”的分叉的預浸帶的相對窄的條來制造結構構件和蒙皮組件，該條圍繞制造工具或其它基底準直成較寬帶。AFP機具有包括多個帶控制模塊的材料施加頭，所述多個帶控制模塊在數值控制下的“實時(on-the-fIy) ”對齊、切割和鋪放(通常六條或更多條)帶條。帶條以連續的邊對邊接觸方式對齊以形成單個寬共形帶寬，該寬共形帶寬通過使用諸如壓實輥或模座的壓實設備抵靠工具被壓實。
[0003]形成層合件結構的層片可以由具有不同纖維取向的層片制成，諸如0°、45°和90°層片，其中每個層片均由通過AFP機放置的多道帶條的共形帶寬形成。在一些情況下，根據部件的形狀，基底(例如，工具)可以具有一個或更多個半徑邊緣，其中帶條必須被施加且壓實在該半徑邊緣上。然而，有時存在問題，以諸如45°角度將帶條施加在具有相對尖銳的凸半徑(諸如90°凸半徑)的邊緣上是必要的。隨著壓實設備以一定角度在半徑邊緣上移動時，剛鋪放在半徑邊緣前面的帶條的共形帶寬的后邊緣可以通過壓實設備在半徑邊緣上的連續移動而被提升遠離基底，從而導致層片的空隙或褶皺，這能夠不利地影響完成結構的質量。
[0004]因此，存在一種需要，即在凸半徑邊緣上層合復合帶的方法，該方法減少或消除由于在帶已被鋪放并壓實之后的提升所造成的層片中的空隙或褶皺。
【發明內容】
[0005]所公開的實施例提供在相對尖銳的凸半徑邊緣上層合復合帶的方法，其中帶以纖維取向被施加，該纖維取向相對于凸半徑邊緣形成角度(諸如45°角度)。該方法在壓實輥在半徑邊緣上橫越時減少或消除剛鋪放的帶提升遠離具有半徑邊緣的基底。
[0006]根據一個公開的實施例，提供在基底上的凸半徑邊緣上層合復合帶的方法。該方法包含將基底上的材料放置頭朝向凸半徑邊緣并且圍繞凸半徑邊緣移動，以及隨著材料放置頭在基底上并且圍繞凸半徑邊緣移動，將復合帶條的帶寬鋪放在基底上，包括使用壓實設備抵靠基底壓實帶條。該方法進一步包括通過圍繞與凸半徑邊緣接觸的帶寬的后邊緣來樞轉壓實設備用于阻止壓實設備被提升離開鋪放在凸半徑邊緣附近的帶條。該方法還包括隨著材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動，折疊帶條的帶寬。壓實設備具有縱向軸線和沿縱向軸線位于壓機設備的一端處的工具中心點，并且圍繞帶條的帶寬的后邊緣樞轉壓實設備包括圍繞工具中心點樞轉壓實設備。鋪放帶條的帶寬包括在基底上并排/側對側(side-by-side)鋪放多條帶條，并且樞轉壓實設備包括位于沿帶寬的邊緣附近的帶條中的一條的某一點處樞轉壓實設備。隨著材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動，樞轉壓實設備被執行。壓實裝置可以是具有旋轉軸線的壓實輥，該旋轉軸線成角度地偏離凸半徑邊緣。在一個實施例中，壓實輥的旋轉軸線成角度地偏離凸半徑邊緣大約45°。在材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動的整個期間維持壓實設備和基底之間的接觸。
[0007]根據另一公開的實施例，提供在具有由半徑邊緣連接的兩個表面的基底上鋪放預浸纖維的方法。該方法包含以一定角度移動復合材料放置頭穿過第一基底表面到半徑邊緣，并且在第一基底表面上鋪放預浸纖維的帶寬。該方法進一步包含圍繞半徑邊緣將材料放置頭從第一基底表面移動到第二基底表面，并且隨著材料放置頭圍繞半徑邊緣移動，繞預浸纖維的帶寬的一個邊緣附近的點樞轉材料放置頭。該方法可以進一步包含材料纖維放置頭以一定角度從半徑邊緣移動穿過第二基底表面至半徑邊緣，并且將預浸纖維的帶寬鋪放在第二基底表面上。將預浸纖維的帶寬鋪放在第一基底表面上包括以并排、邊對邊彼此接觸的方式鋪放纖維束的條，并且壓實纖維束的條。材料放置頭樞轉所圍繞的點位于預浸纖維的帶寬的一個邊緣附近的纖維束中的一條內。壓實纖維束的條通過使用壓實輥被執行，并且樞轉材料放置頭包括繞位于壓實輥的一端附近的工具中心點樞轉壓實輥。該方法進一步包含隨著材料放置頭圍繞半徑邊緣從第一基底表面被移動到第二基底表面，折疊預浸纖維的帶寬。材料放置頭到半徑邊緣的移動角度可以大約為45°。
[0008]根據又一實施例，提供使用具有壓實輥的材料放置頭在凸半徑上層合復合材料束的方法。該方法包含隨著復合材料束在凸半徑上以帶寬被層合，圍繞凸半徑移動材料放置頭。該方法進一步包含在穿過帶寬的某一位置處樞轉壓實輥，其阻止壓實輥被提升離開剛鋪放在材料放置頭前面的束，并圍繞凸半徑開始移動所述壓實輥。該方法還包括隨著壓實輥圍繞凸半徑移動，折疊預浸束的帶寬。壓實輥樞轉所圍繞的、穿過帶寬的位置在中心束和沿帶寬的后邊緣的最后束之間。
[0009]根據進一步的實施例，提供通過使用具有壓實輥的帶層合機在凸半徑上層合復合帶的方法。該方法包含給帶層合機編程以沿基底上的路徑移動，并且引導壓實輥沿該路徑移動并且圍繞接觸凸半徑的帶的后邊緣樞轉，從而阻止壓實輥被提升遠離剛鋪放在凸半徑前面的帶。該方法還包括隨著壓實輥在凸半徑上移動，折疊帶。該方法可以進一步包含數字限定具有凸半徑的復合材料鋪層，并且使用帶層合機鋪設數字限定的鋪層的層片。帶層合機可以被編程，以便帶層合機沿用于鋪放分別具有0°、45°和90°纖維取向的層片的修改的路徑移動。執行引導壓實輥沿路徑移動并且圍繞帶的后邊緣樞轉，并且隨著壓實輥在凸半徑上移動，折疊帶。
【附圖說明】
[0010]所附權利要求闡明被認為是說明性實施例的特性的新穎特征。然而，當結合附圖閱讀時，通過參考本公開的說明性實施例的【具體實施方式】，將最好地理解說明性實施例以及優選的使用模式、進一步的目標及其優點，其中:
[0011]圖1是在具有凸半徑邊緣的基底上鋪放復合帶的帶層合機的透視圖的圖示說明。
[0012]圖2是使用現有技術方法被放置在凸半徑邊緣上的帶的共形帶寬的前視圖的圖示說明。
[0013]圖3是圖1示出的基底的圖示說明，其示出當使用現有技術方法時，帶寬被拉離基底的區域。
[0014]圖4是類似于圖3的圖示說明，但示出壓實器或輥，該壓實器或輥通過使用現有技術方法已經折疊圍繞半徑邊緣的帶的帶寬。
[0015]圖5是在凸半徑邊緣上層合復合帶的方法的流程圖的圖示說明。
[0016]圖6是類似于圖2的前視圖的圖示說明，但示出修改的工具中心點，隨著壓實輥橫越半徑邊緣，圍繞該修改的工具中心點樞轉壓實輥。
[0017]圖7是根據所公開的方法、開始橫越半徑邊緣的壓實輥的透視圖的圖示說明。
[0018]圖8是類似于圖7的圖示說明，但示出已圍繞在共形帶寬的后邊緣處的修改的工具中心點樞轉的壓實輥。
[0019]圖9是鋪放復合部件的方法的總流程圖的圖示說明，其中隨著復合部件以一定角度橫越半徑邊緣，所述復合部件采用所公開的技術旋轉壓實輥。
[0020]圖10是飛行器生產和使用方法的流程圖的圖示說明。
[0021]圖11是飛行器的框圖的圖示說明。