飛機復合部件的制造方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于飛機復合部件的制造過程中的復合制造方法和設備。其可適用于結構件，如翼肋，以及需要精密公差和極好結構性能的部件，如接頭配件。
【背景技術】
[0002]目前的復合的固化過程需要壓力和溫度的緊密合作，以確保最終部件的質量。這兩個因素的合作發生在高壓鍋或烤爐中。
[0003]固化過程一般需要壓力、壓實和高溫。壓力需要確保在工件中的預浸料坯層之間樹脂適當的分布以及良好的壓緊。壓實需要將空氣從工件中抽走，以獲得良好的壓緊以及避免空隙。溫度需要使樹脂聚合，因為，樹脂首先變成液體，并被分布在模具中，然后被它開始被聚合，直到其變硬。
[0004]環氧樹脂預浸材料，其呈現出優良的機械性能，需要壓力和溫度來成型和固化，并且它們被用于獲得各種航空部件，從接頭到氣動表面。因此，環氧樹脂部件的制造需要大量的能量和氣體。部件的最后驗收取決于其結構的完整性，其根據孔隙率水平來評估，它還取決于與所述元件限定的尺寸和幾何公差的配合。完整性很大程度上依賴于工藝參數、時間、壓力、真空度、材料等，而幾何形狀與幾個因素有關，如加工、層疊順序以及使用的材料的種類。
[0005]烤爐，另一方面，通常用于通過注射設備施加壓力的工藝過程中，例如樹脂傳遞模塑(RTM)或液體樹脂注射(LRI)。當與具有較高真空度的標準高壓鍋循環相比，那些注射過程補償了注射壓力的正常的低水平。盡管RTM部件比那些高壓鍋中的預浸料坯制造的部件呈現出更糟糕的機械性能，但是，RTM處理過程提供了部件更嚴格的幾何公差，這使得RTM成為制造具有幾何裝配要求的部件的理想技術。
[0006]這里的工藝，如同合格樹脂傳遞模塑(SQRTM)，它結合RTM關于嚴格的公差和關于機械性能的預浸料坯的優點，但它們仍需要的溫度和壓力兩者，這要求使用昂貴的設備。
【發明內容】
[0007]上述缺點由權利要求要求保護的方法和裝置解決，其提供了在制造方面的優勢。
[0008]本發明的制造方法試圖避開使用復雜的設備，更具體地來說是使用高壓鍋來提供預浸料坯需要的適當固化的壓力。
[0009]本發明的方法包括以下步驟:
[0010]-在至少一個成型模具的基部部件和成型模具的上部部件之間將預浸料坯布置在成型模具中，所述成型模具被制造成具有復合部件的形狀；
[0011]-將預浸料坯中夾帶的空氣壓實；
[0012]-將向下壓著成型模具的基部部件的成型模具的上部部件沿與預浸料坯的平面垂直的方向移動，使得成型模具的上部部件壓著層疊的料坯，直到其到達限定上部部件相對于基部部件的位置的阻擋裝置，以使預浸料坯具有固化部件的標稱厚度，其中，所述移動由成型模具的不同部分相對于彼此的螺栓連接來實現；
[0013]-為預浸料坯提供溫度，以使預浸料坯固化。
[0014]壓力是通過在成型模具的各部件相互之間施加螺栓扭矩獲得的，例如，或者相對成型模具的另一部分或甚至一個工具元件，以使工具元件壓著和移動所述成型模具的部件。
[0015]阻擋裝置對成型模具提供了有限位置，使得成型模具的上部部件和基部部件在它們之間限定了一個空腔，所述空腔具有復合部件的標稱厚度。成型模具的部件被移動到由所述阻擋裝置限定的位置。所述位置是由固化部件的標稱厚度限定，因為固化前預成型件厚度比固化件的標稱厚度大。
[0016]因此，壓力由在成型模具的不同部件相對于彼此的螺栓連接來提供，使得成型模具由于所述螺栓扭矩而壓著層疊的料坯，從而不需要高壓鍋。
[0017]雖然該方法增加了加工成本，但是因為該方法不需要高壓鍋，所以該方法顯著降低各部件的制造成本。因此，該用于制造部件的方法具有優異機械性能、十分小的幾何公差和減少再現成本。
[0018]成型模具提供了部件的幾何形狀，同時適當地固化該部件所需的壓力是通過成型模具不同部件之間的螺栓連接提供，使得它們移動，直到它們到達該固化件的標稱厚度。螺栓扭矩以及其對應的成型模具的部件的移動也可通過添加工具元件來獲得，所述工件元件與所述成型模具的部件接觸，并且對所述工具元件施加螺栓扭矩。
[0019]此外，本發明還包括在待生產的復合部件具有主體和凸緣的情況下，布置成型模具的側部部件的步驟，所述凸緣由所述成型模具的側部模塊的形狀限定。
[0020]本發明的另一個目的是提供一種用于制造復合部件的裝置，包括:用于放置預浸料坯的成型模具，所述成型模具具有待生產的復合部件的形狀以及至少一個基部部件和上部部件，用于在兩者之間定位預浸料坯，其特征在于，還包括:
[0021]-螺栓，其將成型模具的不同部分接合在一起，其中，通過對所述螺栓施加栓接轉矩，所述成型模具的上部部件相對成型模具的基部部件是可移動的；以及
[0022]-成型模具的上部部件的移動的阻擋裝置，其限定了成型模具的上部部件相對于基部部件的位置，以使預浸料坯具有固化部件的標稱厚度。
[0023]所要求保護的方法和設備的另一優點是它是可控制的和可重復的。
【附圖說明】
[0024]為了完成描述及更好地理解本發明，提供了一組附圖。所述附圖形成了說明書的一個組成部分，并說明了本發明的優選實施方案。附圖包括以下的圖。
[0025]圖1是本發明翼肋被形成的實施例的示意透視圖。
[0026]圖2A是圖1所示實施例的示意平面圖。
[0027]圖2B是本發明第二實施例的示意平面圖。
[0028]圖3是圖1所示實施例的橫截面圖。
[0029]圖4是表示真空系統的實施例的橫截面圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1示出了本發明的裝置的實施例。待固化的部件是具有腹板11和凸緣12的翼肋。成型模具2包括至少兩個匹配部件，即基部部件20和上部部件21，在兩者之間限定了自身的空腔，所述預浸料坯I的主體或腹板11布置在該空腔中。上部部件21可被分成幾個子部件，以減輕脫模過程的難度。側面元件31圍繞著成型模具2的上部部件和基部部件20,21定位，限定了翼肋的凸緣12。
[0031]圖1和圖2A所示的實施例包括四個側部部件31，圖2B所示的實施例包括兩個側部部件31。側部部件31與成型模具2的基座20和上部部件21接觸。
[0032]此外，它還包括將上部工具元件30放置成與所述成型模具2的兩個匹配部件20、21中的一個相接觸并螺栓連接上部工具元件30的步驟，使得匹配部件20、21通過所述上部工具元件30相對另一匹配部件20、21是可移動的，直至所述上部工具元件30到達所述阻擋裝置，阻擋裝置通過成型模具2的兩個部件之間的相對位置來限定復合部件的標稱厚度。
[0033]因此，它還包括沿與預浸料坯I的凸緣12垂直的方向，將所述成型模具側部部件31相對于成型模具的基部部件20和上部部件21移動的步驟，使得成型模具側部部件31壓著所述凸緣12，直到它們到達阻擋裝置，阻擋裝置限定了側部部件31的位置，以使預浸料坯I的凸緣12具有固化部件的標稱厚度，其中，所述移動由成型模具2的不同部件彼此螺栓連接來實現。
[0034]在附圖所示的實施例中，側部部件31包括內壁32，內壁32具有凹槽33，用于容納所述預浸料坯I的凸緣12，所述內壁32作為側部部件31相對于上部部件和基部部件20、21的移動的阻擋裝置，其配制成使得側部部件31被螺栓連接，直到所述內壁32到達成型模具2的上部部件或基部部件20、21。內壁32也具有上部部件和基部部件，所述基部部件作為阻擋裝置，所述上部部件配置成容納預浸料坯I的凸緣12。
[0035]側部部件31還包括上凹部34，用于容納上部工具元件30，所述上凹部34限定了上部工具元件30相對于成型模具2的向下運動直到預浸料坯I的標稱厚度的阻擋裝置。
[0036]在圖中所示的實施例中公開了在上部工具元件30用螺栓連接在側部部件31上，以沿與預浸料坯I的平面垂直的方向移動上部部件21。它還公開了側部部件31相對于成型模具的基部部件20螺栓連接，并且相對于上部工具元件30螺栓連接。因此，上部工具元件30沿與其