成形机身纵梁的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请总体涉及复合零件的制造，并且更具体地涉及成形加强件诸如飞机机身纵梁的方法和装置。
【背景技术】
[0002]复合零件，诸如用于飞机行业的加强件，可以以多步骤处理制造，其中分离工具用于铺层、定形和固化多层片复合填充物。该复合填充物可以根据预定的层片方案用手或使用自动化设备在铺层工具或其他基底上顺序地铺设各层片而被装配。在这种最初的铺层过程期间，铺层工具可以包括预成形填充物的特征件。然后预成形的填充物被转移到按压模型内的阳模或阴模，在按压模型中，预成形的填充物被成形为最终形状。成形的填充物然后被转移到ML(内模线)固化工具，在该IML固化工具中，成形的填充物在热压罐或烘箱中被固化。
[0003]对用于复合零件的铺层和固化的分离的工具的需求增加了生产流程时间、材料和/或劳动成本、并且可以有助于不期望的位置公差的增加。另外，用于铺层和固化的分离的工具的使用引进了零件铺层的变形和/或由运输造成的起皱和/或来自在预安装阶段的停留时间的松弛。
[0004]除了上述讨论的问题，存在的用于使复合填充物形成为最终形状的按压成形设备可能在成形过程期间，当填充物在阳模和阴模之间压缩时，允许复合填充物移出位置。当在成形期间填充物移出位置时，完成的零件可能超出公差或形状错误，造成零件报废。
[0005]因此，需要在固化工具中的适当位置成形复合零件诸如加强件的方法和装置，从而排除对铺层或成形工具的需要。还需要上述类型的方法和装置，该方法和装置在复合填充物在固化工具上成形时控制该复合填充物的中心线位置。
【发明内容】
[0006]本公开的实施例提供了用于在固化工具上的适当位置成形复合零件填充物，诸如机身纵梁和其他加强件的方法和装置。通过在固化工具上直接地在适当位置成形填充物，可以除去铺层和/或成形工具，并且可以避免不期望的位置公差的增加、起皱和尺寸的变化。填充物的中心线的位置在整个成形过程中使用简单的工具元件被控制。
[0007]根据一个公开的实施例，提供了成形复合零件的方法。该方法包括在工具上跨越工具内的模型腔放置复合填充物、将复合填充物成形到模具腔中、和当复合填充物被成形到模具腔中时，保持复合填充物的相对侧抵靠工具，包括在将复合填充物成形到模具腔中期间保持复合填充物的相对侧中的一侧抵抗在工具上的移动，同时允许复合填充物的相对侧中的另一侧在工具上滑动。在工具上放置复合填充物包括复合填充物的中心线偏离模具腔的中心线。复合填充物的中心线偏离的距离与模具腔的横截面形状有关。将复合填充物成形到模具腔中通过以下方式进行，即通过推动气囊进入模具腔中，并且当气囊被推动进入模具腔中时，使气囊膨胀。保持复合填充物的相对侧抵靠工具是通过以下方式进行的，即通过使第一和第二气囊接触复合填充物的相对侧，并且对第一和第二气囊中的每个增压。将复合填充物成形到模具腔中是通过以下方式进行的，即通过将成形气囊接触填充物、推动成形气囊进入模具腔中、当成形气囊被推动进入模具腔中时，对成形气囊充气，使用第一和第二压紧气囊保持复合填充物的相对侧抵靠工具、和当成形气囊移动到模具腔中时，调节第一和第二压紧气囊的至少一个的增压。
[0008]根据另一个公开的方法，提供了制造复合加强件的方法。该方法包括铺设具有第一和第二相对侧并且具有中心线的大致平坦的复合填充物；在具有带中心线的模具腔的固化工具的内膜线上放置复合填充物，包括在固化工具上引导复合填充物，使得复合填充物的中心线偏离模具腔的中心线；将复合填充物成形到模具腔中；用力抵靠固化工具压紧复合填充物的第一侧，所述力足以当复合填充物被成形到模具腔中时防止第一侧的移动，并且用力抵靠工具压紧第二侧，所述力当复合填充物被成形到模具腔中时允许第二侧朝着模具腔滑动。在固化工具上引导复合填充物包括使复合填充物的中心线偏离模具腔的中心线的距离与模具腔的横截面形状有关。抵靠工具压紧复合填充物的第一和第二侧使用第一和第二压紧气囊并且使第一和第二压紧气囊充气到增压的不同水平而分别执行。将复合填充物成形到模具腔中通过使成形气囊接触复合填充物并且使成形气囊逐渐充气而执行。该方法可以进一步包括当成形气囊被逐渐充气时，调节第二压紧气囊的增压水平。
[0009]根据又一个公开的实施例，提供了制造具有帽和一对相对的法兰的复合加强件的方法。该方法包括铺设具有帽部分和分别在帽部分的相对侧上的第一和第二法兰部分的复合填充物，并且在工具上跨越工具内的模具腔放置复合填充物。该方法进一步包括拉伸复合填充物、当帽部分成形到腔中时，保持第一法兰部分抵抗在工具上的移动，并且当帽部分成形到腔中时，保持第二法兰部分抵靠工具，包括当帽部分成形到腔中时，允许第二法兰部分在工具上朝着腔滑动。该复合填充物具有穿过帽部分的中心线，并且在工具上放置复合填充物包括将复合填充物引导到工具上，以便帽部分的中心线以预选的距离偏离模具腔的中心线。保持第一法兰部分抵抗在工具上的移动通过以下方式执行，即通过抵靠第一法兰部分放置第一气囊，并且使用第一气囊以抵靠第一法兰部分施加压缩力，所述压缩力足以允许第一法兰部分相对于工具的滑动。保持第二法兰部分抵靠工具包括抵靠第二法兰部分放置第二气囊，并且使用第二气囊以抵靠第二法兰部分施加压缩力，该压缩力小于由第一气囊施加到第一法兰部分的压缩力。
[0010]根据另一个公开的实施例，提供了制造复合加强件的装置，该装置包括:具有第一和第二工具表面以及适于成形复合填充物的模具腔的工具，该复合填充物具有第一和第二相对侧；用于推动复合填充物进入模具腔中的成形气囊；以及第一和第二压紧气囊，其分别在成形气囊的相对侧上并且适于当填充物被推动进入模具腔中时抵靠第一和第二工具表面压紧复合填充物的第一和第二相对侧。该装置进一步包括增压系统，其用于对成形气囊和每个第一和第二压紧气囊增压。该装置还可以包括控制器，该控制器用于控制增压系统，并且包括程序，该程序用于独立地增压第一和第二压紧气囊以当成形气囊推动复合填充物进入模具腔中时，阻止复合填充物的相对侧中的一侧的移动，同时允许复合填充物的相对侧中的另一侧在工具上朝着模具腔滑动。
【附图说明】
[0011]在所附权利要求中阐述了被确信是说明性实施例的特点的新颖性特征。但是，通过在结合附图阅读时参考本发明的说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解说明性实施例及其优选的使用方式、进一步的目的和优势，其中:
[0012]图1是根据公开的方法和装置制造的复合纵梁的透视图的说明。
[0013]图2是用于制造图1中所示的复合纵梁的平坦的复合填充物的透视图的说明。
[0014]图3是成形复合纵梁填充物的方法的一个实施例的流程图的说明。
[0015]图4-6是在图1中所示的处于复合纵梁填充物成形为纵梁的连续阶段中的装置的一个实施例的截面图的说明。
[0016]图7是成形复合纵梁填充物的方法的另一个实施例的流程图的说明。
[0017]图8-11是在图1中所示的处于复合纵梁填充物成形为纵梁的连续阶段中的装置的另一个实施例的截面图的说明。
[0018]图12是装置的总体框图的说明。
[0019]图13是飞机生产和维护方法的流程图的说明。
[0020]图14是飞机的方框图的说明。
【具体实施方式】
[0021]首先参考图1和2，该公开的实施例涉及用于将基本平坦的细长的复合填充物30成形为具有期望的横截面形状的零件(诸如在图1中所示的帽形纵梁20)的方法和装置。该纵梁20仅仅是广泛范围的复合加强件和可以使用本公开的方法和装置成形的其他复合零件的说明，所述其他复合零件包括但不限于圆形的帽形纵梁。
[0022]帽形纵梁20广泛地包括帽22和一对分别侧向延伸的法兰24、26。帽22包括顶部22a(在图1中倒放示出)和一对倾斜的侧边22b、22c，一对倾斜的侧边分别连接帽22和法兰24、26。帽形纵梁20基本关于中心线28对称。其他横截面纵梁几何形状皆是可行的。用于成形帽形纵梁20的复合填充物30可以包括纤维增强树脂层片(未单独示出)的预先装备的堆叠，诸如碳纤维预浸料，其已经被手工或使用自动的材料铺设设备根据预定的铺层方案铺层。复合填充物30的层片可以具有不同的纤维取向，诸如但不限制于0°、+/-45°和90°纤维取向。复合填充物30包括中心帽形部分34和法兰，帽形部分形成纵梁20的帽22，两侧邻接外法兰部分36、38，该外法兰部分36、38分别形成复合纵梁20的法兰24、26。复合填充物30具有纵向中心线32，在复合填充物30已经形成为某形状后，该纵向中心线32对应于复合纵梁20的中心线28。
[0023]现在关注图3，其示出了使用在图4-6中示出的装置50在适当位置成形复合填充物30的方法的全部步骤。特别地参考图4，装置50广泛地包括ML固化工具52，该工具具有阴模腔54，两侧是一对工具表面56、58。该ML固化工具52具有的横截面形状基本匹配