固化工具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种固化工具（10），该工具具有用于将待固化的部件（20）放置于其上的工作面（11），其中，所述工具沿工具的工作面的长度设置有通道（12）。所述工具还可以沿通道的长度设置有可充气构件（15）。本发明还提供了一种用于固化部件的方法、一种通过所述方法固化的部件以及包括通过所述方法固化的一个或更多个部件的飞行器。
【专利说明】固化工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及固化工具。更具体地，但非绝对地，该发明涉及一种具有用于将待固化的部件放置于其上的工作面的固化工具。本发明还涉及一种用于固化部件的方法、一种通过该方法固化的部件以及一种包括通过该方法固化的一个或更多个部件的飞行器。
【背景技术】
[0002]复合部件经常通过将复合层铺设到工具上而被制造。然后，铺设的部件和工具被放置在热压罐中以便被固化。可替代地，工具和部件可以放置在烘箱中或可以使用封闭的模具制造系统来固化。使用热压罐外固化(OoA)装置可以发生固化。一旦固化已发生，则通常由于现在固化的部件的先前“发粘”性质而造成工具和固化的部件粘在一起。
[0003]现有技术中存在有各种用于将部件从工具释放的方法。
[0004]例如，小的木制或尼龙楔子可以受迫进入工具与材料之间的间隙以将工具和材料分开。可以用锤子来帮助迫使楔子进入。然而，该方法耗时并且对部件具有损坏的风险:既对楔子处的局部的分层又在部件过载方面都是这样。
[0005]另一示例是提供一种工具，该工具具有通过工具的深度的通道并且通过这些通道注射高压空气。然而，高压空气往往简单地寻求从工具与部件之间出去的最简单的途径，并且高压空气并不显著地有利于从工具释放部件。该方法在具有大型部件的情况下并不能很好地工作。
[0006]释放方法的另一示例涉及使用多部分工具。然而，该方法在具有大型部件的情况下也并不能很好地工作并且增加了制造和组装过程的复杂性。
[0007]另一不例涉及具有与工具的其上铺设有部件的表面平齐的易碎的插塞。一旦固化，定位销形式的压力(手动或气动)施加至易碎的插塞以在插塞上方的区域中向上推动部件。该方法的缺点是易碎的插塞的存在在部件上引起痕迹。另外，定位销仅对部件的释放有局部影响，并且也能够引起对部件的损坏。
[0008]这里将提及的最后示例是使用冷空气(如在冰箱中)，以引起两个部分以不同速率收缩并且从彼此释放。然而，这往往仅对小部件有效并且只有工具和部件具有不同的温度/膨胀系数才将起作用。
[0009]能够将部件从工具有效地释放的问题存在于各种材料，不只是复合材料。在液体或“发粘”材料被固化以变成固体部件的任何情况下，部件可以粘住工具并且需要被有效地释放。例如，该问题不仅对复合材料而言存在，对高分子材料和金属材料而言也存在。
[0010]本发明寻求减轻上述问题。可替代地或附加地，本发明寻求提供一种改进的固化工具和一种固化部件的方法。
【发明内容】
[0011]根据第一方面，本发明提供了一种固化工具，该固化工具具有用于将待固化的部件放置于其上的工作面，其中，该工具沿工具的工作面的长度设置有通道。[0012]这允许可充气构件容置在通道中以帮助将固化的部件从工具释放。
[0013]可以有沿工作面的一个以上的通道。通道中的一个或更多个通道可以在通道中具有弯曲并且因而可以沿工具的工作面的一个以上的长度延伸。一个或更多个通道可以位于工具上，使得当部件放置在工具上时，通道位于制造边缘部分(MEOP)与工程边缘部分(EEOP)之间。这意味着由通道在部件上引起的任何痕迹仅出现在固化部件的将不被使用的那部分中。
[0014]可替代地，如果在部件上所引起的痕迹被认为是令人满意的，则一个或更多个通道可以位于工具上，使得当部件放置在工具上时，通道的至少一部分位于工程边缘部分(EEOP)内。
[0015]优选地，通道是工具的工作面中的凹部。在被固化的部件上的痕迹方面，这使通道存在的影响最小化。
[0016]更优选地，通道是浅的。换言之，通道并不延伸通过工具的深度。这使工具的制造更容易和更便宜。通道可以是圆形的通道。通道可以具有渐缩边缘。在被固化的部件上的痕迹方面，这使通道的存在的影响最小化。
[0017]优选地，工具还沿通道的长度设置有可充气构件。可充气构件有助于从工具释放部件。可充气构件可以通过任何介质一包括液压装置一而充气。然而，优选地，可充气构件可以通过空气充气。优选地，可充气构件连接至充气机或充气装置。
[0018]当使用术语“放气”时，这涉及可充气构件的被至少部分地放气的任何构型。该可充气构件并不必须被完全放气。
[0019]优选地，当可充气构件被放气时，可充气构件在工具的工作面上方突出了第一距离。
[0020]更优选地，当可充气构件被放气时，可充气构件配合在通道中，使得可充气构件并不在工具的工作面上方突出并且第一距离为零。这意味着，可充气构件对正被固化的部件具有最小的影响并且使所引起的痕迹的数量最小化。
[0021]优选地，当可充气构件被充气时，可充气构件在工具的工作面上方突出了比第一距离更大的第二距离。该第二距离必须大于第一距离，因此必须大于零。这意味着，可充气构件的一部分在工具的工作面上方突出并且因此推动上方部件，并有助于从工具释放部件。
[0022]当使用术语“充气”时，这涉及可充气构件的被至少部分地充气的任何构型。该充气构件并不必须被完全充气。
[0023]优选地，可充气构件为柔性管。
[0024]更优选地，柔性管在充气时基本上是圆筒形的。这允许柔性管很好地容置在圆形通道中。
[0025]优选地，柔性管具有如下形状，该形状使得管的基本上平坦的部分在被充气时在工具的工作面上方突出。这允许可充气构件推动在较大的区域上的部件并且因此有助于将部件从工具释放。来自可充气构件的力也分布在较大的区域，因而对部件的局部损坏最小化。
[0026]优选地，通道与工作面的边缘间隔开。这允许可充气构件将力施加至远离部件的边缘的部件并且更有效地有助于从工具释放部件。[0027]根据本发明的第二方面，也提供了一种用于固化部件的方法，包括下述步骤:提供具有工作面并且沿工作面的长度设置有通道的固化工具；沿通道的长度设置可充气构件；将待固化的部件放置于工具的工作面上；使部件固化；使可充气构件充气，使得充气构件的一部分在工具的工作面上方突出，从而帮助已固化部件从工具的工作面释放。
[0028]根据本发明的第三方面，也提供了通过上述方法固化的部件。所述部件可以用于各种应用中。例如，它可用于雪橇、滑雪板、船零部件和汽车零部件中。
[0029]优选地，部件为用于飞行器的部件。例如，该部件可用于飞行器的机翼、机身、尾翼或水平尾翼中。该部件还可以用于辅助结构，如检修面板和内饰。
[0030]根据本发明的第四方面，也提供了一种包括如上所述的一个或更多个部件的飞行器。
[0031]当然，应当理解的是，所描述的与本发明的一个方面相关的特征可以并入到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以结合参照本发明的设备或产品描述的特征中的任何特征，反之亦然。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]现在将仅参照所附的示意图、通过示例对本发明的实施方式进行描述，在附图中:
[0033]图1示出了示出有根据本发明的第一实施方式的工具以及位于工具上的固化部件的横截面侧视图；以及
[0034]图2示出了管已经充气并且部件从工具被释放的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0035]图1示出了示出有根据本发明的第一实施方式的固化工具10以及位于该工具上的固化部件20的横截面侧视图。
[0036]工具10包括工作面11，在该工作面11上已放置有部件20。部件20的下表面21已放置在工具10的工作面11上，并且上表面22被暴露。
[0037]具有沿工具10的工作面11的长度延伸的浅的通道12。图1示出了通道12的端视图。通道12包括圆形底部13和渐缩侧部14，该渐缩侧部14渐缩直到工具10的工作面11的顶表面。渐缩边缘14防止了在固化过程期间以及在固化过程之前的压实(debulking)期间对部件的损坏。
[0038]在通道12内为可充气的柔性管15。管15由氟化硅制成。管15有8mm的直径。
[0039]图1示出了处于其放气状态16中的管15。如可以看出的，在该状态下，管15被弄皱以完全地配合在通道12内，并且管15不突出在工具10的工作面11上方。
[0040]图2示出了在管15已被充气并且部件20被从工具10释放之后，示出有图1的工具10和固化部件20的横截面侧视图。
[0041]如图2中可以看出的，空气18已经以I巴的压力而被注入到管15中并且该管15已被充气。图2示出了处于其充气状态17下的管15。在该状态下，空气18已向外推动管15，以使管15膨胀成圆筒形。管的顶部部分在工具10的工作面11上方突出。同样地，管15已推动部件20的下表面21并且已将部件从工具10释放。[0042]图中的线23，在部件20的一个端部处标记制造端部部分(ΜΕ0Ρ)。这标记了在该固化阶段被制造的部分的端部。图中的线24，在通道12内标记工程端部部分(ΕΕ0Ρ)。这标记了将在最终的工程部分中使用的部分的端部。因此，从图2中可以看出，部件的部分25将裁剪掉并丢弃，而部分26将被使用。
[0043]由通道12和管15所引起的任何痕迹将出现于部分25中的部件20上并且因此将不存在于待使用的最终部分中。
[0044]在使用中，执行下述步骤:
[0045]I)放气管16放置在工具10的通道12中，并且确保管15不突出在工具10的工作面11上方，
[0046]2)待固化的部件20铺设在工具10的工作面11上，
[0047]3)工具10和部件20放置在固化设备内，比如热压罐内，并且部件20被固化，
[0048]4)工具10和固化部件20从固化设备移除，
[0049]5)任何制造消耗品均从部件20和工具10移除，
[0050]6)管15被充以空气18而进入其膨胀状态17，使得管15的顶部部分突出在工具10的工作面11上方。这使管15推动部件20的下表面21，在不会局部损坏部件20的情况下以受控的方式撬动部件20与工具10分离。因此，部件20从工具10被释放。
[0051]同时，参照特定的实施方式已经对本发明进行了描述和说明，本领域的普通技术人员应当理解的是，本发明适用于在此处没有具体说明的许多不同的变型。现在，将仅通过示例描述某些可能的变型。
[0052]在上面所描述的实施方式中，通道12和充气管15位于在ME0P23与EE0P24之间中。然而，如果在部件上所引起的痕迹被认为是令人满意的，则通道12可以位于工具上，使得通道的至少一部分或许全部位于EE0P24内部。
[0053]在工具10中也能够具有任何数量的通道12。通道(多个通道)12可以有任何合适的形状、长度、深度和宽度。例如，通道(多个通道)12可以是方形有底通道。
[0054]期望的是，工具10中的通道(多个通道)12的大多数一即使不是全部一将设置有大致沿通道(12)的长度延伸的管15。通道(多个通道)12和管(多个管)15的数量和长度可以是任何数量或长度，以提供能够充分移动固化部件20的合适的覆盖密度。
[0055]管15 (或多个管)可以由任何合适的柔性材料制成，并且可以是任何合适的尺寸和形状。例如，管可以具有从6mm至IOmm的直径。
[0056]管15 (多个管)可以被充气至能够充分移动固化部件20的任何合适的压力。管15可以基本上同时或以任何合适的顺序被充气。
[0057]上述工具和方法可以用于任何类型的复合材料制造，包括自动铺带技术(ATL)、自动化纤维置放(AFP)和手工涂敷(HLU)。它也可以用于聚合物材料、金属材料或任何其他合适的材料。
[0058]如上所述的工具和方法可以用于任何类型的固化设施比如热压罐、封闭的模具制造系统和烤箱或热压罐外固化(OoA)装置。
[0059]在前面的描述中，提及了已经已知、明显或可预见的等同替代的整体或元件，然后，这种等同替代以如同单独阐述的方式被并入在本文中。应当对参考权利要求以用于确定本发明的真正范围，其应当被解释，以便包含任何这种等同替代。读者还应当理解，描述为优选的、有利的、方便的等的本发明的整体或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。再者，应当理解，这种可选的整体或特征一有时对本发明的一些实施方式有益一可以是不需要的，因此可以在其他的实施方式中不存在。
【权利要求】
1.一种用于固化部件的方法，包括下述步骤: -提供具有工作面且沿着所述工作面的长度设置有通道的固化工具， -沿所述通道的长度设置可充气构件， -将待固化的部件放置于所述工具的所述工作面上， -使所述部件固化， -使所述可充气构件充气，使得所述可充气构件的一部分突出在所述工具的所述工作面的上方，从而帮助将已固化的所述部件从所述工具的所述工作面释放。
2.根据权利要求1所述的用于固化部件的方法，包括下述顺序的步骤: -提供具有工作面且沿着所述工作面的长度设置有通道的固化工具，然后 -沿所述通道的长度设置可充气构件，然后 -将待固化的部件放置于所述工具的所述工作面上，然后 -使所述部件固化，以及然后 -使所述可充气构件充气，使得所述可充气构件的一部分突出在所述工具的所述工作面的上方，从而帮助将已固化的所述部件从所述工具的所述工作面释放。
3.根据权利要求 1或权利要求2所述的用于固化部件的方法，其中，所述待固化的部件为复合叠层材料。
4.一种已通过前述权利要求中的任一项所述的方法固化的部件。
5.根据权利要求4所述的部件，其中，所述部件为用于飞行器的部件。
6.一种飞行器，所述飞行器包括一个或多个根据权利要求5所述的部件。
7.一种固化工具，所述工具具有用于将待固化的部件放置于其上的工作面，其中，所述工具沿着所述工具的所述工作面的长度设置有通道。
8.根据权利要求7所述的固化工具，其中，所述通道适于沿所述通道的长度容置可充气构件，以帮助将已固化的所述部件从所述工作面移除。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的固化工具，其中，所述通道为所述工具的所述工作面中的凹部。
10.根据权利要求9所述的固化工具，其中，所述通道为浅通道。
11.根据权利要求6至10中的任一项所述的固化工具，其中，所述工具还沿所述通道的长度设置有可充气构件。
12.根据权利要求11所述的固化工具，其中，当所述可充气构件被放气时，所述可充气构件在所述工具的所述工作面的上方突出第一距离。
13.根据权利要求12所述的固化工具，其中，当所述可充气构件被放气时，所述可充气构件配合在所述通道中，使得所述可充气构件不突出在所述工具的所述工作面上方并且所述第一距离为零。
14.根据权利要求12或13所述的固化工具，其中，当所述可充气构件被充气时，所述可充气构件在所述工具的所述工作面上方突出第二距离，所述第二距离比所述第一距离大。
15.根据权利要求11至14中的任一项所述的固化工具，其中，所述可充气构件为柔性管。
16.根据权利要求15所述的固化工具，其中，所述柔性管在被充气时基本上呈圆筒形。
17.根据权利要求15所述的固化工具，其中，所述柔性管具有这样的形状:使得所述管的大致平的部分在被充气时突出在所述工具的所述工作面的上方。
18.根据权利要求7至17中的任一项所述的固化工具，其中，所述通道与所述工作面边缘间隔开。
【文档编号】B29C70/44GK103692666SQ201310445650
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】蒂莫西·桑德森, 史蒂芬·威廉姆斯, 乔纳森·普赖斯 申请人:空中客车营运有限公司