通過布置在真空袋外部的固化工具制造復合結構件的方法
【專利摘要】本發明涉及一種結構件的制造方法，該結構件通過將第二結構部件(11)共同結合至第一結構部件(13)而形成。所述方法包括以下步驟：a)制備用于每個第二結構部件(11)的組合體(19)，其中，組合體(19)的預成形件(20)布置在固化工具(21、21’)之間，預成形件(20)由用于形成真空袋的合適材料的帶材(23)包圍，因此，固化工具(21、21’)與袋相接觸并且不與預成形件相接觸；b)將所述組合體(19)定位在第一結構部件(13)上并且將所述帶材(23)與互補件連接而形成用于完整結構件的真空袋(31)；c)對所得到的組件應用高壓釜處理周期。
【專利說明】
通過布置在真空袋外部的固化工具制造復合結構件的方法
技術領域
[0001]本發明涉及用于通過布置在真空袋外部的固化工具制造復合材料的結構件比如加強板的方法。
【背景技術】
[0002]對于制造復合材料的加強板一一比如在飛行器升力面中使用的加強板一一而言，共同結合方法以及二次共同結合方法和共同固化方法是已知的，在制造復合材料的加強板的過程中，處于未固化狀態的加強元件連接至處于固化狀態的蒙皮。
[0003]在關于這種板的已知的共同結合方法中，使用了與加強元件直接接觸的固化工具并且雖然總體上得到了滿意的結果，但是不能避免如下一些問題:比如涉及T形形狀的加強件的所謂的“墨西哥帽”現象、共同結合線的不均勻性以及在桁條件的腳部中存在靠近固化工具的非工作區域。
[0004]本發明旨在解決這些問題。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種復合結構件的制造方法，所述復合結構件通過將第一結構部件比如飛行器機翼的覆蓋件的蒙皮共同結合至飛行器機翼第二結構部件比如加強桁條件而連接形成。
[0006]所述方法的基本特征如下:
[0007]a)制備用于每個第二結構部件(桁條件)的組合體，其中，組合體的預成形件布置在固化工具之間，預成形件由用以形成真空袋的合適的材料的帶材包圍，就像針對每個桁條件具有單一真空袋，因此固化工具與袋相接觸并且不與預成形件相接觸；
[0008]b)將所述組合體定位在第一結構部件(蒙皮)上并且通過將所述帶材與互補件連接而形成用于結構件的真空袋；
[0009]c)對所得到的組件應用高壓釜處理周期以執行第二結構部件(桁條件)至第一結構部件(蒙皮)的共同結合。
[0010]有利地，用于形成真空袋的合適材料的所述帶材和所述互補件包括:防滲塑料膜；隔離膜，該隔離膜或者是可剝離的或者在其內表面上進行了糙面精整；以及充氣組織，該充氣組織布置在兩個膜之間，該充氣組織的密度低于在真空袋中使用的不與處于未固化狀態的復合部件直接接觸的充氣組織的密度。
[0011]在具有T形形狀的第二結構部件(桁條件)的實施方式中，所述固化工具為兩個角型材，并且所述互補件包括第一互補件和第二互補件，第一互補件的寬度與接連布置的帶材的寬度相同，第二互補件用以覆蓋邊緣區域。
[0012]在一個實施方式中，在所述組合體的定位步驟期間，所述帶材和所述第一互補件具有應用在其兩者的側邊緣處的兩個密封膠帶以能夠實現帶材與第一互補件的連結。
[0013]根據參照附圖出于說明目的的實施方式的以下詳細描述，本發明的其他特征和優點將變得清楚。
【附圖說明】
[0014]圖1為復合結構件比如飛行器機翼的覆蓋件的示意性平面圖，其中，多個第二結構元件(桁條件)被共同結合至第一結構部件(蒙皮)。
[0015]圖2a至圖2b為示出組合體的準備階段的基本步驟的示意性立面圖，其中，第二結構元件的預成形件一一該預成形件由用于形成真空袋的合適的材料的帶材包圍一一設置在固化工具之間，并且圖2c為示出將所述組合體在第一結構部件上的定位的示意性立面圖。
[0016]圖3為復合結構件的部分示意性立面圖，其圖示了制造方法的步驟，其中，通過將用于形成真空袋的合適材料的不同的帶材與互補件連接而形成覆蓋所述結構件的真空袋。
[0017]圖4為在使復合結構件經受高壓釜處理周期之前的復合結構件的示意性平面圖，其特別地示出了用于形成真空袋的帶材和部件。
【具體實施方式】
[0018]現將對結構件10—一比如飛行器機翼的覆蓋件(參見圖1)一一的根據本發明的制造方法進行描述，該結構件10由復合材料的蒙皮13(第一結構部件)形成，該蒙皮13由復合材料的T形形狀的桁條件11(第二結構部件)加強。
[0019]所述方法的基本步驟如下:
[0020]a)制備用于每個桁條件11的組合體19(參見圖2c)，其中，組合體19的預成形件20(由熱成形過程制造)設置在固化工具21、21’之間，該預成形件20除了腳部15的基部之外由用于形成真空袋的合適材料的帶材23包繞，固化工具21、21’是由鋼或INVAR(不脹鋼)制成的角型材構造的，并且固化工具21、21’設置有夾持件33，夾持件33可以調節固化工具21、21’之間的距離，使得固化工具21、21’可以處于三個位置:打開位置、中間位置和閉合位置。
[0021]可以使用設備40執行該階段，設備40包括將組合體19安置在梁41上的支承模塊43、43’，支承模塊43、43’進而支承固定裝置45、45’，該固定裝置45、45’用于將帶材23的側邊緣固定至固化工具21、21’。
[0022]在第一步驟中(參見圖2a)，帶材23安置在固化工具21、21’上并且帶材23在其側邊緣處由所述固定裝置45、45’固定至固化工具21、21’。
[0023]在第二步驟中(參見圖2b)，預成形件20安置在帶材23內。在預成形件20的安置期間通過保持帶材23的側邊緣固定至固化工具21、21’，保證了帶材23與預成形件20的腹板17的對準。在安置預成形件20之后，在預成形件20的腳部15上設置粘合劑層(圖中未示出)。
[0024]在先前的步驟中，夾持件33保持在打開位置中并且在第二步驟結束時改變為中間位置。
[0025]在這個階段中，實現了帶材23適配于預成形件20的幾何形狀，從而避免了在高壓釜處理周期期間會使真空袋破損的所謂的“橋”。
[0026]b)將組合體19定位在蒙皮13(其處于固化狀態)上，使得預成形件20的腳部15的粘合劑層能夠與蒙皮13相接觸，從而執行預成形件20至蒙皮13的共同結合，并且通過將每個組合體19的帶材23和與帶材23的材料相同材料的第一互補件25及第二互補件26連接而形成針對整個組件的真空袋31，以覆蓋整個蒙皮13(參見圖3和圖4)。第一互補件25為那些組合體19的帶材23的延續部分，其中，組合體19的預成形件20不在蒙皮13的整個可用長度上延伸，并且第二互補件26為需要使覆蓋全部蒙皮13的真空袋31完整的互補件。
[0027]這個階段需要使設備40移動至工位，在此工位上，蒙皮13(處于固化狀態)位于模具14上，并且一旦設備40定位在用于每個預成形件20所設想的位置上，使設備40旋轉180度并且使設備40沿豎向移動以將組合體19安置在蒙皮13上(參見圖2c)。
[0028]在將組合體19安置在蒙皮13上之后，真空袋31是通過將帶材23與第一互補件25連接而形成的，對于每個預成形件20而言，帶材23與第一互補件25在其兩者的側邊緣處連接。為此，在我們描述的本發明的實施方式中，帶材23和第一互補件25在其兩者的側邊緣上帶有密封膠帶。
[0029]在對帶材23和第一互補件25進行這種布置和適當地定尺寸時，帶材23的邊緣和第一互補件25的邊緣的中的一個邊緣可以在其上側(相對于蒙皮13)具有密封膠帶，由此，通過安置在其下側具有密封膠帶的連續的帶材23，兩個密封膠帶彼此面對，從而形成連接區域32(參見圖3)，連接區域32僅需要被施加輕微的壓力(例如，通過輥子)以進行連接。
[0030]帶材23以及第一互補件25和第二互補件26包括由防滲塑料材料制成的膜、待與預成形件20相接觸作為輔助材料的隔離膜以及布置在兩個膜之間的充氣組織(aeratortissue)。輔助材料與在真空袋中使用的不與未固化部件直接接觸的那些輔助材料不同，原因在于這些未固化部件的表面精加工取決于所述輔助材料。特別地，隔離膜必須進行糙面精整或是可剝離的，并且該充氣組織的密度應當低于那些使用時不與處于未固化狀態的復合部件直接接觸的充氣組織的密度，從而很好地適合于復合部件的范圍界限。
[0031]c)對從先前階段所得的組件應用高壓釜處理周期以執行第二結構部件11至第一結構部件13的共同結合。
[0032]在這個階段，夾持件33處于閉合位置以對預成形件20的腹板17施加壓力。
[0033]本發明的優點包括以下內容:
[0034]-消除了在【背景技術】中提到的問題:“墨西哥帽(Mexicanhat)”、共同結合線不均勻性以及在桁條件的腳部處存在非工作區域。通過減少桁條件的腳部的“死區”，確保了共同結合線的均勻性以及最終結構的尺寸質量，尤其是確保了桁條件的尺寸質量。
[0035]-極大地簡化了固化工具21、21’的幾何形狀，原因在于固化工具21、21’沒有模制桁條件的預成形件20。固化工具21、21’的基本功能是防止其腹板偏離于豎直平面，并且有助于真空袋盡可能緊密地匹配于桁條件的范圍界限。固化工具21、21’不必覆蓋腹板的頂部。
[0036]-固化工具21，21’可以由鋼制成，而不是由INVAR(不脹鋼)制成，這意味著更低的成本。
[0037]雖然已經結合各種實施方式描述了本發明，但從說明書中將可以理解的是，可以作出元件的組合、變型或改進，并且這些元件的組合、變型或改進在如由所附權利要求所限定的本發明的范圍內。
【主權項】
1.一種用于制造復合材料的結構件(10)的方法，所述結構件(10)通過將處于未固化狀態的多個第二結構部件(11)以共同結合的方式連接至處于固化狀態的第一結構部件(13)而由所述第一結構部件(13)和所述第二結構部件(11)形成，所述方法包括以下步驟: a)制備用于每個第二結構部件(11)的組合體(19)，所述組合體(19)由預成形件(20)形成，所述組合體(19)的所述預成形件(20)布置在固化工具(21、21’)之間，在所述固化工具(21、21’)上預先安置有用以形成真空袋的合適的材料的帶材(23)，使得所述預成形件(20)除了待連接至所述第一結構部件(13)的表面之外均由所述帶材(23)包圍，所述待連接至所述第一結構部件(13)的所述表面上設置有用于共同結合的粘合劑層，所述帶材(23)的尺寸設置成使得至少所述結構件(10)的位于所述第二結構部件(11)周圍的區域能夠由所述帶材(23)覆蓋; b)在預先設定用于所述第二結構部件(11)和所述第一結構部件(13)附接的區域中將所述第二結構部件(11)的所述組合體(19)安置在所述第一結構部件(13)上，并且將每個第二結構部件(11)的所述帶材(23)與相同材料制成的互補件連接以形成真空袋(31)，使得所述真空袋(31)完全地覆蓋所述第一結構部件(13); c)對由前述步驟得到的組件應用高壓釜處理周期，以執行所述第二結構部件(11)至所述第一結構部件(13)的共同結合。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述預成形件(20)通過熱成形過程制成。3.根據權利要求1至2中的任一項所述的方法，其中，用于形成真空袋的合適材料的所述帶材(23)和所述互補件包括防滲塑料膜、位于所述真空袋的內表面上的隔離膜以及布置在兩個所述膜之間的充氣組織，所述隔離膜是可剝離的或經糙面精整，并且所述充氣組織的密度低于在真空袋中使用的不與處于未固化狀態的復合部件直接接觸的充氣組織的密度。4.根據權利要求1至3中的任一項所述的方法，其中: 所述第二結構部件(11)呈T形形狀并且通過腳部(15)附接至所述第一結構部件(13); 所述固化工具(21、21’)為適于所述第二結構部件(11)的形狀的兩個角型材； 所述互補件包括第一互補件(25)和第二互補件(26)，所述第一互補件(25)的寬度等于與所述第一互補件(25)接連布置的所述第二結構部件(11)的所述帶材(23)的寬度，所述第二互補件(26)用以覆蓋邊緣區域。5.根據權利要求1至4中的任一項所述的方法，其中: 所述帶材(23)和所述第一互補件(25)具有應用在所述帶材(23)和所述第一互補件(25)的側邊緣處的兩個密封膠帶； 接連的所述帶材(23)和所述第一互補件(25)布置成使得在接連的所述帶材(23)和所述第一互補件(25)的相鄰的邊緣中，接連的所述帶材(23)和所述第一互補件(25)中的每一者的具有密封膠帶的面相接觸，以便于接連的所述帶材(23)和所述第一互補件(25)的連結。6.根據權利要求1至5中的任一項所述的方法，其中，在步驟a)中，所述帶材(23)被安置成使得所述帶材(23)的側邊緣固定至所述固化工具(21、21’)以確保在所述預成形件(20)的安置期間所述帶材(23)與所述預成形件(20)的合適的對準。7.根據權利要求1至6中的任一項所述的方法，其中: 在步驟a)中，所述固化工具(21、2Γ)以便于所述預成形件(20)插入的距離設置； 在步驟b)中，所述固化工具(21、21’)以允許保持位于所述固化工具(21、21’)之間的所述預成形件(20)的距離設置； 在步驟c)中，所述固化工具(21、21’)以允許對位于所述固化工具(21、21’)之間的所述預成形件(20)施加預定壓力的距離設置。8.根據權利要求1至7中的任一項所述的方法，其中，所述結構件(10)為飛行器機翼的覆蓋件，所述第一結構部件(13)為蒙皮并且所述第二結構部件(11)為加強縱向桁條件。
【文檔編號】B29C70/54GK106079478SQ201610273672
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月28日 公開號201610273672.9, CN 106079478 A, CN 106079478A, CN 201610273672, CN-A-106079478, CN106079478 A, CN106079478A, CN201610273672, CN201610273672.9
【發明人】約朗達·米格斯查里內斯, 弗朗西斯科·哈維爾·約爾丹卡尼塞羅, 奧古斯托·佩雷斯帕斯托, 安格爾·巴勃羅·戈多, 勞拉·阿爾瓦雷斯安托農
【申請人】空中客車營運有限公司