層狀復合裝料的成形方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及層狀纖維增強復合裝料的成形方法以及相關聯的裝置。
【背景技術】
[0002]使層狀的纖維增強復合裝料彎曲可能會在裝料中形成皺褶或其他不期望的人工痕跡，特別是在裝料較大和/或具有變化的厚度和/或復雜的外輪廓的情況下，更是如此。
[0003]在US-A-2013/0266431中描述了使層狀纖維增強復合裝料彎曲的已知方法。通過使模具的可動塊行進從而形成圍繞陰模具的第一彎曲部以及圍繞可動塊的第二彎曲部而形成凸緣。該凸緣具有位于第一彎曲部與第二彎曲部之間的近端部以及位于第二彎曲部與自由邊緣之間的遠端部。遠端部被由作用在抽真空袋膜上的大氣壓力所產生的力壓靠在可動塊上。
【發明內容】
[0004]本發明的第一方面提供了一種使裝料成形的方法，該裝料包括由纖維增強復合材料制成的多個層，該方法包括:通過夾持件夾持裝料的第一部分，裝料的自由部分從夾持件突出至自由邊緣;使裝料的自由部分與成形輥接觸；以及使成形輥行進經過模具使得成形輥使裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲，其中，在成形輥行進經過模具時，成形輥繞同樣行進經過模具的旋轉軸線旋轉。
[0005]優選地，與裝料的近端部沒有壓靠陰模具的US-A-2013/0266431中不同，當成形輥行進經過模具時，成形輥使裝料的自由部分壓靠模具的模制表面。這種壓力使裝料的自由部分能夠被模制成依循模制表面的輪廓的復雜形狀。成形輥(而非如US-A-2013/0266431中的滑動塊)的使用意味著存在與裝料的滾動式相互作用而非滑動運動。這種滾動式相互作用使成形輥能夠通過下述壓力使裝料壓靠模制表面:該壓力比在裝料上滑動的按壓裝置(例如US-A-2013/0266431中的滑動塊)更大并且/或者更嚴密地受控。
[0006]裝料可以僅形成有單個彎曲部(在模具的凸角部上)，但更通常地，裝料包括外層和內層，由纖維增強材料制成的所述多個層定位在內層與外層之間，成形輥在成形輥使裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲時形成第一彎曲部，其中，外層位于第一彎曲部的外偵U，并且該方法還包括:使內層與引導件接觸;使裝料的自由部分彎曲成遠離模具的模制表面以形成第二彎曲部，其中，內層位于第二彎曲部的外側；以及使成形輥和引導件同時行進經過模具，使得成形輥和引導件逐漸地拉動裝料的自由部分經過模制表面，成形輥使裝料的內層壓靠模制表面以及第二彎曲部朝向自由邊緣移動。在裝料中形成兩個相反的彎曲部意味著:外層在其經過第一彎曲部時的張緊狀態與在其經過第二彎曲部時的壓縮狀態之間交替(內層在其經過第一彎曲部時的壓縮狀態與在其經過第二彎曲部時的張緊狀態之間交替)。
[0007]引導件可以是低摩擦墊(或通過滑動式相互作用與裝料接觸的其他非旋轉結構)，或者引導件可以是導輥。在導輥行進經過模具時，導輥繞同樣行進經過模具的旋轉軸線旋轉。
[0008]成形輥可以在其到達裝料的自由邊緣之前從裝料縮回，但更通常地，成形輥使裝料的自由部分從模具的凸角部直至裝料的自由邊緣都壓靠模具的模制表面。
[0009]在一些實施方式中，使用僅單個成形輥來使裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲。在其他實施方式中，該方法包括:使裝料的自由部分與多個成形輥接觸；以及使成形輥同時行進，使得成形輥使裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲并且使裝料的自由部分壓靠模具的模制表面，其中，在每個成形輥行進經過模具時，所述每個成形輥均繞同樣行進經過模具的旋轉軸線旋轉，并且成形輥中的至少一個成形輥在成形輥使裝料的自由部分壓靠模具的模制表面時相對于其他成形輥移動。成形輥之間的這種相對運動使成形輥能夠使裝料在具有復雜輪廓的模具上成形。例如，成形輥中的一個成形輥可以以與其他成形輥不同的速率繞旋轉軸線旋轉，以及/或者成形輥中的一個成形輥的旋轉軸線可以相對于其他成形輥的旋轉軸線移動(例如，平移和/或傾斜)。
[0010]裝料可以在室溫處成形，但更通常地，裝料在成形輥行進經過模具時例如由被結合到模具的模制表面中的加熱元件和/或被結合到成形輥中的加熱元件進行加熱。
[0011 ]可選地，裝料的自由部分在裝料的自由部分彎曲經過模具的凸角部之前例如通過接觸加熱器、一個或更多個輻射加熱器(例如紅外加熱器)或對流加熱器(將熱空氣吹到裝料中)而被預加熱。
[0012]裝料包括由纖維增強復合材料制成的多個層。通常，每個層均包括浸漬有未固化的基質材料的一組纖維。每個層中的纖維均可以是單向的，或者可以是例如編織的。基質材料可以是諸如例如環氧樹脂之類的熱固基質。纖維可以由碳或任何其他適當的增強材料制成。
[0013]通常，該方法還包括:在裝料的自由部分已在模具的凸角部上彎曲之后將裝料加熱至固化溫度，使得纖維增強復合材料固化。固化溫度通常大于裝料的在裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲時的溫度。通常，固化溫度大于150°C。通常，裝料在其被加熱至固化溫度時保持與模具接觸。
[0014]本發明的第二方面提供了一種使裝料成形的方法，該方法包括:通過夾持件夾持裝料的第一部分，裝料的自由部分從夾持件突出至裝料的自由邊緣，其中，裝料的自由部分包括內層、外層以及位于內層與外層之間的由纖維增強復合材料制成的多個內層;使外層與成形輥接觸;使內層與引導件接觸;通過成形輥使裝料的自由部分在模具的凸角部上彎曲以形成第一彎曲部，其中，外層位于第一彎曲部的外側;通過引導件使裝料的自由部分彎曲成遠離模具的模制表面以形成第二彎曲部，其中，內層位于第二彎曲部的外側；以及使成形輥和引導件同時行進經過模制表面，使得成形輥和引導件逐漸地拉動裝料經過模制表面，成形輥使裝料的內層壓靠模制表面以及第二彎曲部朝向裝料的自由邊緣移動，其中，在成形輥行進經過模具時，成形輥繞同樣行進經過模具的旋轉軸線旋轉。
[0015]本發明的第三方面提供了一種用于通過第二方面的方法使裝料成形的裝置，該裝置包括:用于夾持裝料的第一部分的夾持件;支承件;成形輥，該成形輥由支承件承載;成形輥致動器，該成形輥致動器設置成使成形輥相對于支承件移動，以使成形輥與裝料的外層接觸；引導件，該引導件由支承件承載；引導件致動器，該引導件致動器設置成使引導件相對于支承件移動，以使引導件與裝料的內層接觸;具有凸角部和模制表面的模具；以及支承件致動器，該支承件致動器設置成使支承件移動經過模具以使裝料成形，使得裝料的自由部分通過成形輥在模具的凸角部上彎曲以形成第一彎曲部，其中，外層位于第一彎曲部的外側，裝料的自由部分通過引導件彎曲成遠離模具的模制表面以形成第二彎曲部，其中，內層位于第二彎曲部的外側，成形輥和導引件逐漸地拉動裝料經過模制表面，成形輥使裝料的內層壓靠模制表面，并且第二彎曲部朝向裝料的自由邊緣移動。
[0016]支承件可以承載單個成形輥或多個成形輥。在設置多個輥的情況下，所述多個輥可以通過相應的多個成形輥致動器獨立地移動，或者更優選地，所述多個輥安裝至由支承件承載的輥承載件，并且成形輥致動器設置成使輥承載件相對于支承件移動，以使成形輥與裝料的外層接觸。
[0017]每個成形輥均可以通過柔性安裝件(例如彈簧)安裝至輥承載件，該柔性安裝件使成形輥的旋轉軸線相對于輥承載件以及相對于其他成形輥移動。
[0018]通常，每個成形輥均可以獨立于其他成形輥旋轉。
[0019]優選地，由纖維增強復合材料制成的層中的至少一些層在裝料成形時相對于彼此滑動。該方法已經被證實允許這種滑動而沒有形成顯著的褶皺或其他不期望的人工痕跡。
[0020]成形輥致動器可以包括例如線性液壓致動器、線性電動致動器或任何其他適當類型的致動器。
[0021 ]引導件致動器可以包括例如線性液壓致動器、線性電動致動器或任何其他適當類型的致動器。
[0022]支承件致動器可以包括例如機械臂或任何其他類型的致動器。
【附圖說明】
[0023]現在將參照附圖對本發明的實施方式進行描述，在附圖中:
[0024]圖1是用于使復合裝料彎曲的裝置的示意圖；
[0025]圖2示出了對復合裝料進行預加熱的裝置；
[0026]圖3示出了與裝料接觸的輥；
[0027]圖4示出了成形操作的第一階段；
[0028]圖5示出了成形操作的第二階段；
[0029]圖6示出了成形操作的第三階段；
[0030]圖7示出了已完成的工件；
[0031]圖8是根據本發明的第二實施方式的用于形成復合裝料的裝置的示意圖；
[0032]圖9示出了具有多個成形輥的替代性端部執行器；
[0033]圖10示出了U形的輥承載件；
[0034]圖11示出了輥單元；
[0035]圖12是示出了具有將裝料按壓到模制表面的水平部分上的三個成形輥的端部執行器的示意圖；
[0036]圖13示出