本公开总体上涉及制造复合材料部件，具体地，涉及一种用于制造热塑性复合材料部件的系统和方法。
背景技术
在制造复合材料部件时，可使用连续压缩成型来形成热塑性复合材料部件。对于这种类型的制造，可使用诸如用高端热塑性塑料预浸渍的连续纤维增强材料这样的材料。这些类型的材料可包括例如聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)、聚醚酰亚胺(pei)、聚苯硫醚(pps)树脂以及碳或玻璃纤维单向或织物纤维增强材料。复合材料部件可采取诸如例如i梁的各种形式。随着部件在连续压缩成型固结循环期间从加热区移动到冷却区并且随后从连续压缩成型机被取下，i梁的凸缘可能向内弹。
目前，这种类型的回弹通过将热塑性复合材料部件的部分保持在更张开的位置来顾及。例如，i梁的凸缘可被保持张开92度的恒定角度，使得当部件从连续压缩机的套筒被取下时，凸缘弹回到期望的90度。
然而，这种技术导致结构完整性和几何一致性降低。这种结构完整性的降低可由存在于诸如i梁的拐角半径的位置中的残余应力导致。几何一致性的降低可在与其它组件一起安装到组装件中时产生配合问题。
因此，将可取的是有一种考虑上述至少一些问题以及其它可能问题的方法和设备。例如，将可取的是有一种方法和设备，其克服了制造具有期望级别的完整性的热塑性复合材料部件时的技术问题。
技术实现要素：
本公开的实施方式提供用于一种连续压缩成型机。该连续压缩成型机包括延伸通过加热区和冷却区的模具、模套和偏置系统。模套与模具对应并且用于当模套随热塑性复合材料装料相对于模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料(charge)形成热塑性复合材料部件。偏置系统被配置为，随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性装料保持在第一角度，并且在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度。第一角度不同于第二角度。
本公开的另一实施方式提供用于一种在连续压缩成型机中形成热塑性复合材料部件的方法。该方法包括使用于形成热塑性复合材料部件的热塑性复合材料装料随与模具对应的模套相对于模具在加热区中移动，其中，模套和模具位于连续压缩加工机器中。该方法使用偏置系统在加热区内将热塑性复合材料装料保持在第一角度。该方法使热塑性复合材料装料移动通过冷却区。该方法使用连续压缩成型机中的偏置系统在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度，其中，第一角度不同于第二角度。
特征和功能可在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可在其它实施方式中被组合，其中可参照以下描述和附图看到进一步的细节。
附图说明
在所附权利要求书中阐述了被认为是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时通过参照本公开的例示性实施方式的以下详细描述，将最佳地理解例示性实施方式以及其优选使用模式、进一步的目的和特征，附图中：
图1是根据例示性实施方式的热塑性复合材料部件制造环境的框图的图示；
图2是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的框图的图示；
图3是根据例示性实施方式的模具和模套的角度的框图的图示；
图4是根据例示性实施方式的偏置系统的框图的图示；
图5是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的图示；
图6是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的横截面图的图示；
图7是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的端部的图示；
图8是根据例示性实施方式的具有热塑性复合材料装料的连续压缩成型机的端部的图示；
图9是根据例示性实施方式的下导杆的图示；
图10是根据例示性实施方式的模具上的角度的图示；
图11是根据例示性实施方式的用于形成热塑性复合材料部件的工艺的流程图的图示；
图12是根据例示性实施方式的用于确定转变区段的工艺的流程图的图示；
图13是根据例示性实施方式的飞机制造和服务方法的框图的图示；
图14是可实现例示性实施方式的飞机的框图的图示；以及
图15是根据例示性实施方式的产品管理系统的框图的图示。
具体实施方式
例示性实施方式认识到并考虑到一个或更多个不同的考虑因素。例如，例示性实施方式认识到并考虑到，可通过减小当热塑性复合材料部件从连续压缩成型机被取下之后热塑性复合材料部件的一部分回弹时发生的残余应力或其它不期望的状况来实现热塑性复合材料部件的结构完整性和几何一致性的增加。例示性实施方式认识到并考虑到，在制造热塑性复合材料部件期间考虑热塑性复合材料部件的一部分可能发生的回弹量改变部件的角度可增加热塑性复合材料部件的结构完整性以及其它参数。
例示性实施方式提供一种用于制造热塑性复合材料部件的方法和设备。在一个例示性示例中，一种连续压缩成型机包括模具、模套和偏置系统。模具延伸通过加热区和冷却区。模套与模具对应以用于当模套随热塑性复合材料装料相对于模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料形成热塑性复合材料部件。偏置系统被配置为随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性复合材料装料保持在第一角度并且在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度。第一角度不同于第二角度。
现在参照附图，具体地，参照图1，描绘了根据例示性实施方式的热塑性复合材料部件制造环境的框图的图示。如所描绘的，热塑性复合材料部件制造环境100包括连续压缩成型生产线102。在此示例中，连续压缩成型生产线102操作以制造热塑性复合材料部件104。
热塑性复合材料部件104包括一种或更多种热塑性材料，其可被再加热以改变热塑性复合材料部件104的形状。通常，热塑性材料用在热塑性复合材料部件104的树脂中。
热塑性复合材料部件104可采取若干不同的形式。例如，热塑性复合材料部件104可以是具有选自i形、平板或弯曲板形、z形、u或c形、t形、帽形或某种其它合适类型的形状中的至少一个的横截面的加强构件。一个或更多个例示性示例可被应用于具有存在角度或弯曲的特征的任何热塑性复合材料部件。
如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可使用一个或更多个所列项目的不同组合，并且可仅需要列表中的各个项目中的一个。换言之，“……中的至少一个”意指可从列表中使用任何组合的项目和数量的项目，而非需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或类别。
例如，并非限制，“项目a、项目b或项目c中的至少一个”可包括项目a、项目a和项目b、或者项目b。该示例还可包括项目a、项目b和项目c、或者项目b和项目c。当然，这些项目的任何组合可存在。在一些例示性示例中，“……中的至少一个”可以是(例如但不限于)两个项目a、一个项目b和十个项目c；四个项目b和七个项目c；或者其它合适的组合。
加强构件可以是直的、弯曲的，具有均匀厚度、不均匀厚度或者某种其它合适的形状。热塑性复合材料部件104可用于形成或用在机身蒙皮、机翼蒙皮、控制面、门板、检修板、龙骨梁、地板梁、上承梁、加强构件、夹或者某种其它合适类型的应用中。热塑性部件还可选自包括梁、i梁、t梁、纵梁或者形状具有角特征的某种其它类型的部件的组。
在此例示性示例中，连续压缩成型生产线102具有若干不同的组件。如所描绘的，连续压缩成型生产线102包括预成形工位106和固结工位108.
预成形工位106是连续压缩成型机118的接收复合材料110的部分。复合材料110是复合材料、填充材料或者可用于形成热塑性复合材料部件104的其它合适类型的材料的铺层。如所描绘的，复合材料铺层可从预切坯料的连续卷或堆中的至少一个供应。在此示例中，复合材料110是热塑性复合材料。
预成形工位106可用于对齐和引导复合材料110中的铺层。另外，预成形工位106可形成诸如凸缘、弯曲区段或者热塑性复合材料部件104的其它特征这样的特征。预成形工位106的输出是热塑性复合材料装料112。热塑性复合材料装料112通常具有用于热塑性复合材料部件104的形状。
热塑性复合材料装料112被送到固结工位108中。在热塑性复合材料装料112移动通过固结工位108的同时，固结工位108向热塑性复合材料装料112施加热114或压力116中的至少一个。固结工位108的输出是热塑性复合材料部件104。
在此例示性示例中，例示性示例中的一个或更多个特征可在固结工位108中使用连续压缩成型机118来实现。连续压缩成型机118可按照增加热塑性复合材料部件104的期望的特性的方式来配置。例如，相对于未使用连续压缩成型机118制造的部件，热塑性复合材料部件104可具有增加的结构完整性、强度、寿命或者其它期望的特性中的至少一个。
现在参照图2，描绘了根据例示性实施方式的连续压缩成型机的框图的图示。该图示出了可用在图1中的连续压缩成型机118中的组件的示例。
在例示性示例中，连续压缩成型机118包括若干不同的组件。如所描绘的，连续压缩成型机118包括模具系统200、模套202、偏置系统204和加热系统206。
在此例示性示例中，加热系统206包括加热区214和冷却区216。各个区可具有子区，其中针对各个区选择温度。例如，加热区214可具有一组加热子区218，其中各个子区具有不同的温度以作为用于形成热塑性复合材料部件224的工艺的一部分对热塑性复合材料装料222进行加热。作为另一示例，冷却区216可具有一组冷却子区220。
如本文所用，当与参考项目一起使用时，“组”意指一个或更多个项目。例如，一组加热子区218是一个或更多个加热子区。
在此例示性示例中，热塑性复合材料装料222是图1中的热塑性复合材料装料112中的装料的示例。热塑性复合材料部件224是图1中的热塑性复合材料部件104中的部件的示例。
在例示性示例中，模具系统200包括模具226。模具226延伸通过加热系统206中的加热区214和冷却区216。
如所描绘的，模套202与模具226对应以用于当模套202随热塑性复合材料装料222相对于模具226移动通过加热区214和冷却区216时从热塑性复合材料装料222形成热塑性复合材料部件224。在此例示性示例中，模套202通过具有允许模套202沿着模具226滑动或移动的相似形状来与模具226对应。
例如，模套202可具有u形，其允许模套202覆盖u形并沿着模具226的长度滑动或移动。在例示性示例中，模套202保持热塑性复合材料装料222。在所描绘的此示例中，模套202被设置在热塑性复合材料装料222与模具226之间。
偏置系统204被配置为，随着模套202随热塑性复合材料装料222移动通过加热区214和冷却区216，在加热区214内将热塑性复合材料装料222保持在第一角度228并且在冷却区216内将热塑性复合材料装料222保持在第二角度230。在所描绘的此示例中，第一角度228不同于第二角度230。换言之，这两个角度具有不同的值。
在此例示性示例中，模具226是上模具232并且模套202是第一模套234。如所描绘的，模具系统200还包括下模具236，其中下模具236延伸通过加热区214和冷却区216。还存在第二模套238，其与下模具236对应以用于当热塑性复合材料装料222相对于下模具236移动通过加热区214和冷却区216时从热塑性复合材料装料222形成热塑性复合材料部件224。
在此例示性示例中，第一模套234和第二模套238是模套系统240的一部分。偏置系统204被配置为，随着第一模套234和第二模套238随热塑性复合材料装料222移动通过加热区214和冷却区216，使得第一模套234和第二模套238在加热区214内将热塑性复合材料装料222的部分242保持在一组第一角度244并且在冷却区216内将热塑性复合材料装料222的部分242保持在一组第二角度246。
在例示性示例中，在一组第一角度244内可存在不同的角度，在一组第二角度246内可存在不同的角度。例如，用于第一模套234的一组第一角度244中的第一角度可不同于用于第二模套238的一组第一角度244中的第一角度。
在此示例中，热塑性装料222具有凸缘250。凸缘250在加热区214中被保持在第一角度228，在冷却区216中被保持在第二角度230。
参照图3，描绘了根据例示性实施方式的模具和模套的角度的框图的图示。在此例示性示例中，模具300是图2的模具系统200内的模具。模具300具有第一区段304和第二区段306。如所描绘的，第一区段304具有第一角度308并且第二区段306具有第二角度310。
模套312是图2的模套系统240内的模套。在此示例中，模套312与模具300对应。此示例中的对应关系是模套312具有与模具300相似的形状的对应关系，使得模套312可使用模具300作为移动引导件沿着模具300移动。
在此例示性示例中，当模套312移动通过模具300中的第一区段304时，模套312具有第一角度308。在此示例中，模套312在未被偏置的情况下具有第一角度308。如果模套312在正常情况下具有第一角度308，则当模套312处于模具300的第二区段306中时，由偏置系统204对模套312进行偏置或施压以具有第二角度310。
例如，在模套312设置在偏置系统204与模具300之间的情况下，偏置系统204对模套312施加压力以从第一角度308改变为第二角度310。换言之，偏置系统204对模套312施加压力以朝着模具300弯曲以获得第二角度310。第一角度308和第二角度310彼此不同，在此特定示例中第一角度308大于第二角度310。
当模套312移动到第二区段306中时，偏置系统204对模套312进行偏置或施加压力。偏置系统204的这种压力改变允许模套312改变为第二角度310。模套312的这种角度改变导致模套312上承载的热塑性装料314的对应改变并且以相似的方式改变角度。
在此例示性示例中，图1的连续压缩成型机118还可在图2所示的加热区214或冷却区216中的至少一个中包括转变区段316，其中发生从第一角度308到第二角度310的转变。该转变在模具300中。随着偏置系统204在模套312上朝着模具300施加压力，模具300中的这种转变还导致模套312中的转变。
转变区段316的长度、转变区段316的位置以及在转变区段316中第一角度308改变为第二角度310的速率以及其它参数取决于若干不同的因素。例如，所述因素可选自材料使用、部件几何形状、部件厚度、加热速率、冷却速率以及其它合适的参数中的至少一个。可进行转变区段316的长度以及第一角度308改变为第二角度310的速率的选择以减小从热塑性装料314形成热塑性复合材料部件318时的应力。
在例示性示例中，从第一角度308改变为第二角度310不是突然发生。相反，从第一角度308改变为第二角度310可发生在延伸通过加热区214和冷却区216中的至少一个的某一距离上。
所选择的距离基于若干不同的因素。在例示性示例中，在建立角度从第一角度308改变为第二角度310的距离时所考虑的因素包括部件的材料性质、工具的材料性质、处理温度、处理速率、冷却速率、部件几何形状或者工具几何形状中的至少一个。
现在参照图4，描绘了根据例示性实施方式的偏置系统的框图的图示。在此图中，示出了可用于实现偏置系统204的组件的示例。在此例示性示例中，偏置系统204包括导杆400和密封杆402。
密封杆402主要用于减少或防止热塑性装料以不期望的方式流动。密封杆402施加压力以相对于热塑性装料形成密封。此外，在此例示性示例中，密封杆402对模套施加压力以维持模套的期望的角度。
如所描绘的，弹簧404将密封杆402朝着模套偏置。弹簧404可采取若干形式。例如，弹簧404可选自belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧、悬臂弹簧或者其它合适类型的弹簧中的至少一个。
如所描绘的，导杆400在冷却区中将模套保持在第二角度，使得复合材料装料具有第二角度。导杆包括细长构件406和引导元件408。引导元件408对模套施加压力，使得模套具有第二角度。如所描绘的，可存在从第一角度到第二角度的转变。
在此例示性示例中，引导元件408可采取若干不同的形式。引导元件408可选自带圆边的销、辊、轮或者某种其它合适类型的引导元件中的至少一个。
在一个例示性示例中，存在一个或更多个技术方案以克服制造具有期望级别的完整性的热塑性复合材料部件的技术问题。结果，除了增加热塑性复合材料部件的其它特性之外，一个或更多个技术方案可提供增加热塑性复合材料部件的完整性的级别的技术效果。例如，使用一个或更多个例示性示例制造的热塑性复合材料部件可具有增加的强度、减少的维护、增加的寿命或者其它可取的特性中的至少一个。
图1至图4中的热塑性复合材料部件制造环境100的图示以及不同的组件并非意在暗示对可实现例示性实施方式的方式的物理或架构限制。除了所示的组件之外或者代替所示的组件，也可使用其它组件。一些组件可能不需要。另外，还呈现了方框以示出一些功能组件。当在例示性实施方式中实现时，这些方框中的一个或更多个可被组合、分割或组合以及被分割成不同的方框。
现在参照图5，描绘了根据例示性实施方式的连续压缩成型机的图示。连续压缩成型机500是图1至图4中以方框形式示出的连续压缩成型机118以及连续压缩成型机118的不同组件的一个实现方式的示例。
如所描绘的，连续压缩成型机500包括平台502。在此例示性示例中，模具504是上模具506并与平台502的顶侧503关联。平台502还具有端部505、端部507和底侧509。
连续压缩成型机500还包括下模具508、侧模具510和侧模具512。这些模具也与平台502关联。
当一个组件与另一组件“关联”时，该关联是物理关联。例如，第一组件(例如，模具504)可被认为通过固定到第二组件(例如，平台502)、结合到第二组件、安装到第二组件、焊接到第二组件、紧固到第二组件或者以某种其它合适的方式连接到第二组件中的至少一个来与第二组件物理关联。第一组件还可使用第三组件来连接到第二组件。第一组件也可被认为通过被形成为第二组件的一部分、第二组件的延伸或者这二者来与第二组件物理关联。在一些情况下，第一组件可作为与第二组件关联的部分可相对于第二组件移动。在此例示性示例中，上模具506和下模具508被固定在平台502上。另一方面，侧模具510和侧模具512可移动地连接到平台502。
在此例示性示例中，模套514是与上模具506对应的第一模套516。第二模套518与下模具508对应。如所描绘的，第一模套516和第二模套518二者在箭头520的方向上沿着上模具506和下模具508移动。
如所描绘的，第一模套516具有柔性凸缘515。第二模套518具有柔性凸缘519。这些柔性凸缘可从模套的原始角度被偏置为不同的角度。当不再对凸缘施加压力时，这些柔性凸缘返回到原始角度。
在此示例中，在连续压缩成型机500中存在加热区522和冷却区524。这些区中的温度由加热系统(此图中未示出)生成。
作为连续压缩成型机500的一部分的其它组件未示出，以避免使制造具有增加的完整性的热塑性复合材料部件的特征的描绘和描述模糊。例如，在此示图中未示出加热器、与加热器的连接以及连续压缩成型机500中所使用的其它组件。
另外，在连续压缩成型机500的此示图中示出了下密封杆528、上密封杆529、上导杆530和下导杆534。如所描绘的，下密封杆528和上密封杆529存在于加热区522、和冷却区524的部分531中。上导杆530和下导杆534存在于冷却区524中。下导杆534开始于下密封杆528结束处，上导杆530开始于上密封杆529结束处。当部件(未示出)凝固时这种改变发生在冷却区524中的设定点处，其基于冷却速率、部件几何形状、材料使用以及其它合适的因素。
导杆用于进行第一模套516和第二模套518的角度的设定或改变中的至少一个。这些角度的改变导致从热塑性复合材料装料形成的热塑性复合材料部件中的特征的角度的改变。密封杆将模套保持在期望的角度。可使用偏置系统(例如，弹簧)来将密封杆偏置，以将第一模套516和第二模套518中的至少一个保持在期望的角度。
例如，在根据例示性实施方式示出的连续压缩成型机500中，下密封杆528、上密封杆529、上导杆530或下导杆534中的至少一个针对第一模套516和第二模套518在这些模套分别沿着上模具506和下模具508在箭头520的方向上移动的同时将模套设定为不同的角度。
在这些例示性示例中，使用对模套施加的压力来执行偏置。增大或减小压力可用于按照改变连续压缩成型机500内正在处理的热塑性复合材料装料的角度的方式改变模套的角度以形成热塑性复合材料部件。
这些期望的角度通过分别偏置第一模套516和第二模套518抵靠上模具506和下模具508来获得。换言之，模具被配置成模板或引导件以限定角度。这些模具的配置在模具的长度上改变以提供不同的角度。
现在转向图6，描绘了根据例示性实施方式的连续压缩成型机的横截面图的图示。在此图中，描绘了沿图5中的线6-6截取的连续压缩成型机500的横截面图。在此横截面图中看到上导杆530和上密封杆529。
在此图中看到偏置系统600。偏置系统600在上密封杆529中包括压缩弹簧，例如压缩弹簧602、压缩弹簧604、压缩弹簧606、压缩弹簧608、压缩弹簧610、压缩弹簧612和压缩弹簧614。偏置系统600还在上导杆530中包括压缩弹簧616、压缩弹簧618和压缩弹簧620。
现在转向图7，描绘了根据例示性实施方式的连续压缩成型机的端部的图示。图7示出了连续压缩成型机500的端部507的示图。
在此示图中，示出了下密封杆528的图示。如所描绘的，下密封杆528包括细长构件700。细长构件700可如上所述由使用belleville垫圈的偏置系统600偏置。
可利用键710偏置下密封杆528离开第二模套518以允许推进第一模套516和第二模套518。在例示性示例中，键710是配合到侧模具512中的槽中的一块黄铜坯料。当侧模具512缩回时，键710与偏置系统600接触。在例示性示例中，当侧模具512打开时，偏置系统600可使下密封杆528缩回。这种移动减小了模套与模具之间的摩擦，以防存在太大的摩擦力以至于不能拉动带有复合材料装料的模套通过模具。
现在转向图8，描绘了根据例示性实施方式的具有热塑性复合材料装料的连续压缩成型机的端部的图示。在此例示性示例中，示出了连续压缩成型机500的端部505。
在此示图中，示出了热塑性复合材料装料800。在此示例中，第一模套516设置在热塑性复合材料装料800与上模具506之间。类似地，第二模套518设置在热塑性复合材料装料800与下模具508之间。如所描绘的，在此例示性示例中，热塑性复合材料装料800用于i梁形式的热塑性复合材料部件。在此例示性示例中，热塑性复合材料装料800具有侧面808和侧面810。凸缘812和凸缘814足够薄以至于存在回弹。另一方面，在此特定示例中，侧面808上的凸缘816和凸缘818具有使得回弹不是问题的厚度。结果，仅对热塑性复合材料装料800的侧面810执行角度的改变。
在例示性示例中，凸缘812相对于热塑性复合材料装料800的主结构804的角度由第一模套516的角度设定。凸缘814相对于主结构804的角度由第二模套518的角度限定。这些模套的角度分别基于上模具506和下模具508的角度。例如，所述角度用于第一模套516中的柔性凸缘515和第二模套518中的柔性凸缘519。
换言之，第一模套516被偏置抵靠上模具506以基于上模具506的角度设定第一模套516的角度。以相似的方式，第二模套518被偏置抵靠下模具508。结果，第二模套518的角度基于下模具508的一部分的角度。
在此例示性示例中，凸缘816和凸缘818比凸缘812和凸缘814厚。如所描绘的，在此示例中，不需要改变这两个凸缘的角度，因为对于凸缘816和凸缘818，回弹不是问题。在此特定示例中，不需要凸缘816和凸缘818的另一侧的导杆和密封杆的偏置。因此，在此例示性示例中，仅将模套的一侧偏置以改变角度。
参照图9，描绘了根据例示性实施方式的下导杆的图示。在此图中，提供了下导杆534的图示。如所描绘的，下导杆534包括细长构件900和轮子902。轮子902是可接触图5所示的第二模套518的引导元件的示例。
轮子902对第二模套518施加压力以将第二模套518抵靠图5所示的下模具508来定位，以获得第二模套518的第二角度。第二模套518的第二角度还导致热塑性复合材料装料在第二模套518上被处理以形成具有第二角度的热塑性复合材料部件。这样，下导杆534和其它导杆确保了在处理热塑性复合材料装料期间模套抵靠不同的模具来定位以获得期望的角度，以形成热塑性复合材料部件。
接下来转向图10，描绘了根据例示性实施方式的模具上的角度的图示。在此示例中，描绘了根据例示性实施方式的从顶侧503的上模具506和下模具508的图示。
在此例示性示例中，上模具506和下模具508在图5的加热区522中在侧面1000和侧面1002上具有90度的角度(如线1004和线1006所示)。顶侧503处于图5的冷却区524中。在顶侧503，上模具506和下模具508在侧面1000和侧面1002上具有92度的角度。
如此示例中所示，上模具506和下模具508的角度在这些模具的长度上改变。结果，当模套被偏置抵靠模具时，随着模套沿着模具移动，角度也改变。
为了示出以方框形式示出的连续压缩成型机118可实现并且具有物理机器的一种方式而示出图5至图10中的连续压缩成型机500的图示。尽管针对偏置系统600示出belleville垫圈，可使用其它类型的偏置装置。例如，在偏置系统600中，除了belleville垫圈之外或代替belleville垫圈，可使用任何类型的弹簧。例如，在偏置系统600内可使用螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧、悬臂弹簧或者其它合适类型的弹簧中的至少一个。
作为另一示例，另一i梁可在受回弹影响的两侧具有较薄的凸缘。对于这种类型的热塑性复合材料部件，模具在两侧具有角度的改变。另外，在两侧使用导杆和密封杆以考虑回弹将模套的两个凸缘偏置抵靠模具。
因此，一个或更多个例示性示例允许使用具有策略引导辊的柔性模套来制造热塑性复合材料部件以允许在制造热塑性复合材料部件期间进行角度回弹补偿。模套中的柔性凸缘在模套中提供“铰接点”以使得随着模套通过连续压缩成型机，模套的凸缘可向内旋转。具有柔性凸缘的模套允许回弹补偿以减小在制造工艺期间产生的残余应力。这样，存在改进热塑性复合材料部件中的角度的制造精度和尺寸控制的技术效果。
接下来转向图11，描绘了根据例示性实施方式的用于形成热塑性复合材料部件的工艺的流程图的图示。图11所示的工艺可在图1中的热塑性复合材料部件制造环境100中实现。可使用如图1至图4中以方框形式示出的连续压缩成型机118以及该机器的组件来执行所描绘的不同操作中的一个或更多个。
该工艺开始于使热塑性复合材料装料随与模具对应的模套在加热区中相对于模具移动(操作1100)。热塑性复合材料装料用于形成热塑性复合材料部件。在此例示性示例中，模套和模具设置在连续压缩成型机中。
该工艺在加热区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料保持在第一角度(操作1102)。该工艺使热塑性复合材料装料移动通过冷却区(操作1104)。该工艺使用在连续压缩成型机中的偏置系统在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度(操作1106)。此后该工艺终止。第一角度不同于第二角度。
通过此工艺，随着模套沿着模具移动，带有热塑性复合材料装料的模套的一部分可存在于加热区和冷却区二者中。结果，模套的一部分在仍处于加热区中的同时可具有第一角度，而模套的另一部分在处于冷却区中的同时可具有第二角度。
接下来参照图12，描绘了根据例示性实施方式的用于确定转变区段的工艺的流程图的图示。该工艺可用于确定图3中的转变区段316。
转变区段是如下的长度或距离，即，针对正被处理以形成热塑性复合材料部件的热塑性装料沿着该长度或距离改变角度。换言之，转变区段是在一个或更多个模套上正在生产热塑性复合材料部件的同时改变角度的地方。
该工艺开始于识别在生产热塑性复合材料部件期间影响热塑性复合材料部件上的应力的一组因素(操作1200)。这些因素可包括材料使用、部件几何形状、部件厚度、加热速率、冷却速率以及其它合适的参数中的至少一个。在此例示性示例中，热塑性复合材料部件上的应力可反映结构完整性、强度、维护的频率、不一致的产生或者其它参数中的至少一个。
该工艺确定从第一角度到第二角度的变化率和转变区段的长度(操作1202)。该变化率可为常数，或者可在转变区段内变化。例如，基于包括复合材料部件材料性质、复合材料部件材料几何形状、加工材料性质、加工材料几何形状、用于部件生产的处理参数以及其它合适的参数的各种输入来计算角变化。
该工艺还确定转变区段的位置(操作1204)。此后该工艺终止。例如，转变区段可在加热区结束并且冷却区开始时开始。在一些例示性示例中，转变区段可在加热区的端部或者某一其它位置处开始。
所描绘的不同实施方式中的流程图和框图示出了例示性实施方式中的设备和方法的一些可能实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的各个方框可表示操作或步骤的模块、片段、功能或部分中的至少一个。例如，方框中的一个或更多个可被实现为程序代码、硬件或者程序代码和硬件的组合。当在硬件中实现时，硬件可例如采取被制造或被配置为执行流程图或框图中的一个或更多个操作的集成电路的形式。当被实现为程序代码和硬件的组合时，该实现方式可采取固件的形式。流程图或框图中的各个方框可使用执行不同操作的专用硬件系统或者专用硬件与由专用硬件运行的程序代码的组合来实现。
在例示性实施方式的一些另选实现方式中，方框中提到的功能可不按图中提到的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，在一些情况下，连续示出的两个方框可基本上同时执行，或者所述方框有时可按照相反的顺序执行。另外，除了流程图或框图中所示的方框以外，可添加其它方框。
例如，图11中的流程图可包括转变区。通过转变区，工艺可在设置在加热区或冷却区中的至少一个的转变区段中从将热塑性复合材料装料保持在第一角度转变为第二角度。转变区段是热塑性复合材料部件的角度改变的区域。
本公开的例示性实施方式可在如图13所示的飞机制造和服务方法1300以及如图14所示的飞机1400的背景下描述。首先转向图13，描绘了根据例示性实施方式的飞机制造和服务方法的框图的图示。在预生产期间，飞机制造和服务方法1300可包括图14中的飞机1400的规格和设计1302以及材料采购1304。
在生产期间，进行图14中的飞机1400的组件和分总成制造1306以及系统集成1308。此后，图14中的飞机1400可经受认证和配送1310以便投入服务1312。在顾客投入服务1312的同时，为图14中的飞机1400安排例行维护和保养1314(可包括修改、重新配置、改造以及其它维护或服务)。
飞机制造和服务方法1300的各个处理可由系统集成商、第三方、运营商或其某种组合来执行或完成。在这些示例中，运营商可以是客户。为了本描述，系统集成商可包括(但不限于)任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括(但不限于)任何数量的卖方、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。
现在参照图14，描绘了可实现例示性实施方式的飞机的框图的图示。在此示例中，飞机1400通过图13中的飞机制造和服务方法1300来生产，并且可包括具有多个系统1404和内部1406的机身1402。系统1404的示例包括推进系统1408、电气系统1410、液压系统1412和环境系统1414中的一个或更多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航天示例，但是不同的例示性实施方式可应用于诸如汽车行业的其它行业。
可在图13中的飞机制造和服务方法1300的至少一个阶段期间采用本文中具体实现的设备和方法。在一个例示性示例中，在图13中的组件和分总成制造1306中生产的组件或分总成可按照与图13中飞机1400投入服务1312的同时生产的组件或分总成相似的方式来生产或制造。
作为另一示例，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可用在诸如图13中的组件和分总成制造1306和系统集成1308的生产阶段期间。一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可用在飞机1400投入服务1312的同时、图13中的维护和保养1314期间、或者这二者。
例如，一个或更多个例示性实施方式可用于在飞机制造和服务方法1300的这些不同阶段中的一个或更多个期间制造热塑性复合材料部件。例如，热塑性复合材料部件可在组件和分总成制造1306期间制造。这些组件可用于生产飞机1400以用于提供例行维护和保养1314。
使用若干不同的例示性实施方式可显著加速飞机1400的组装，降低飞机1400的成本，或者既加速飞机1400的组装也降低飞机1400的成本。在热塑性复合材料部件制造环境100中制造的热塑性复合材料部件可具有更长的寿命、增加的结构完整性、降低的维护需求或者其它理想的特性。
现在转向图15，描绘了根据例示性实施方式的产品管理系统的框图的图示。产品管理系统1500是物理硬件系统。在此例示性示例中，产品管理系统1500可包括制造系统1502或维护系统1504中的至少一个。
制造系统1502被配置为制造产品(例如，图14中的飞机1400)。如所描绘的，制造系统1502包括制造设备1506。制造设备1506包括生产设备1508或组装设备1510中的至少一个。
生产设备1508是可用于针对用于形成飞机1400的部件生产组件的设备。例如，生产设备1508可包括机器和工具。这些机器和工具可以是钻孔机、液压机、熔炉、模具、复合带铺设机、真空系统、车床或者其它合适类型的设备中的至少一个。生产设备1508可用于生产金属部件、复合材料部件、半导体、电路、紧固件、肋、蒙皮面板、翼梁、天线或者其它合适类型的部件中的至少一个。
在此例示性示例中，图1中的连续压缩成型生产线102可被包括在生产设备1508中。例如，连续压缩成型机118可用于从热塑性装料制造热塑性复合材料部件，其与使用目前可用的工艺和机器目前制造的部件相比具有增加的质量。
组装设备1510是用于将部件组装以形成飞机1400的设备。具体地，组装设备1510可用于将组件和部件组装以形成飞机1400。组装设备1510还可包括机器和工具。这些机器和工具可以是机器人臂、履带车、更快的安装系统、轨道式钻井系统或机器人中的至少一个。组装设备1510可用于组装诸如座椅、水平尾翼、机翼、引擎、引擎壳体、起落架系统以及用于飞机1400的其它部件这样的部件。
在此例示性示例中，维护系统1504包括维护设备1512。维护设备1512可包括对飞机1400执行维护所需的任何设备。维护设备1512可包括用于对飞机1400上的部件执行不同的操作的工具。这些操作可包括拆卸部件、翻新部件、检查部件、返修部件、制造更换部件或者用于对飞机1400执行维护的其它操作中的至少一个。这些操作可用于例行维护、检查、升级、翻新或者其它类型的维护操作。
在例示性示例中，维护设备1512可包括超声波检查设备、x射线成像系统、视觉系统、钻机、履带车以及其它合适的装置。在一些情况下，维护设备1512可包括生产设备1508、组装设备1510或者这二者，以生产和组装维护可能需要的部件。
产品管理系统1500还包括控制系统1514。控制系统1514是硬件系统并且还可包括软件或其它类型的组件。控制系统1514被配置为控制制造系统1502或维护系统1504中的至少一个的操作。具体地，控制系统1514可控制生产设备1508、组装设备1510或维护设备1512中的至少一个的操作。
控制系统1514中的硬件可使用可包括计算机、电路、网络以及其它类型的设备的硬件。控制可采取制造设备1506的直接控制的形式。例如，机器人、计算机控制的机器以及其它设备可由控制系统1514控制。在其它例示性示例中，控制系统1514可管理人操作员1516在制造飞机1400或者对飞机1400执行维护时所执行的操作。例如，控制系统1514可指派任务，提供指令，显示模型，或者执行其它操作以管理由人操作员1516执行的操作。
在不同的例示性示例中，人操作员1516可操作或与制造设备1506、维护设备1512或控制系统1514中的至少一个交互。可执行这种交互以制造飞机1400。
当然，产品管理系统1500可被配置为管理飞机1400以外的其它产品。尽管针对航天行业中的制造描述了飞机管理系统1500，产品管理系统1500可被配置为管理其它行业的产品。例如，产品管理系统1500可被配置为制造汽车行业以及任何其它合适的行业的产品。通过连续压缩成型生产线102，产品管理系统1500可利用增加的效率和降低的成本来操作以及制造具有增加的理想特性的热塑性复合材料部件。
在一个例示性示例中，呈现了克服制造具有期望级别的完整性和一致性的热塑性复合材料部件的技术问题的一个或更多个技术方案。结果，除了增加热塑性复合材料部件的其它特性之外，一个或更多个技术方案可提供增加热塑性复合材料部件的完整性的级别的技术效果。例如，使用一个或更多个例示性示例制造的热塑性复合材料部件可具有增加的强度、减少的维护、增加的寿命或者其它理想的特性中的至少一个。
例如，一个或更多个例示性示例具有减小在连续压缩机加工期间发生的可变厚度的复合材料部件的角度中产生的残余应力的技术效果。例如，当在形成热塑性复合材料部件的同时凸缘被定位在不同的角度时，由于将凸缘保持在较大的角度以控制回弹而在拐角半径处积聚的残余应力减小。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种连续压缩成型机，该连续压缩成型机包括：
模具，其延伸通过加热区和冷却区；
模套，其与模具对应以用于当模套随热塑性复合材料装料相对于模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料形成热塑性复合材料部件；以及
偏置系统，其被配置为随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性复合材料装料保持在第一角度并且在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度，其中，第一角度不同于第二角度。
条款2.根据条款1所述的连续压缩成型机，该连续压缩成型机还包括：
在加热区或冷却区中的至少一个中的转变区段，在该转变区段中发生从第一角度到第二角度的转变。
条款3.根据条款1或2中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，偏置系统包括：
导杆，其在冷却区中将模套保持在第二角度，使得热塑性复合材料装料具有第二角度。
条款4.根据条款3所述的连续压缩成型机，其中，导杆包括：
细长构件；和
引导元件，其对模套施加压力，使得模套具有第二角度。
条款5.根据条款3或4中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，偏置系统包括belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧或悬臂弹簧中的至少一个。
条款6.根据条款1-5中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，模具在冷却区中具有第二角度。
条款7.根据条款1-6中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，偏置系统包括：
密封杆，其在加热区中将模套保持在第一角度。
条款8.根据条款3-7中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，偏置系统包括将密封杆朝着模套偏置的belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧或悬臂弹簧中的至少一个。
条款9.根据条款7或8中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，偏置系统包括：
键，其偏置密封杆离开模套。
条款10.根据条款1-9中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，模具是上模具并且模套是第一模套，该连续压缩成型机还包括：
下模具，其延伸通过加热区和冷却区；以及
第二模套，其与下模具对应以用于当热塑性复合材料装料相对于下模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料形成热塑性复合材料部件，其中，第一模套和第二模套被配置为，随着第一模套和第二模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性复合材料装料的部分保持在一组第一角度并且在冷却区内将热塑性复合材料装料的所述部分保持在一组第二角度。
条款11.根据条款1-10中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，模套在未被偏置的情况下具有第一角度。
条款12.根据条款1-11中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，热塑性复合材料装料具有凸缘，该凸缘在加热区中被保持在第一角度并且在冷却区中被保持在第二角度。
条款13.根据条款1-12中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，模套由基于加热区中的温度以及在被保持在第二角度之后返回到原始形状的能力选择的材料构成。
条款14.根据条款1-13中的任一项所述的连续压缩成型机，其中，热塑性复合材料部件选自包括梁、i梁、t梁、控制面、纵梁、加强构件以及形状具有角特征的部件的组。
条款15.一种在连续压缩成型机中形成热塑性复合材料部件的方法，该方法包括以下步骤：
使用于形成热塑性复合材料部件的热塑性复合材料装料随与模具对应的模套相对于模具在加热区中移动，其中，模套和模具位于连续压缩成型机中；
在加热区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料保持在第一角度；
使热塑性复合材料装料移动通过冷却区；以及
使用在连续压缩成型机中的偏置系统在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度，其中，第一角度不同于第二角度。
条款16.根据条款15所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在位于加热区或冷却区中的至少一个中的转变区段中从将热塑性复合材料装料保持在第一角度转变为保持在第二角度。
条款17.根据条款15-16中的任一所述的方法，其中，偏置系统包括导杆，该导杆在冷却区中将模套保持在第二角度，使得热塑性复合材料装料具有第二角度。
条款18.根据条款17所述的方法，其中，导杆包括细长构件和引导元件，所述引导元件对模套施加压力，使得模套具有第二角度。
条款19.根据条款17或18中的任一所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在偏置系统中使用belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧或悬臂弹簧中的至少一个将导杆朝着模套偏置。
条款20.根据条款15-19中的任一所述的方法，其中，模具在冷却区中具有第二角度。
条款21.根据条款15-20中的任一所述的方法，其中，偏置系统包括在加热区中将模套保持在第一角度的密封杆。
条款22.根据条款17-21中的任一所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在偏置系统中使用belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧或悬臂弹簧中的至少一个将密封杆朝着模套偏置。
条款23.根据条款15-22中的任一所述的方法，其中，模套在未被偏置的情况下具有第一角度。
条款24.根据条款15-23中的任一所述的方法，其中，热塑性复合材料装料具有凸缘，并且其中，在加热区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料保持在第一角度的步骤包括：
在加热区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料的凸缘保持在第一角度；并且
其中，在冷却区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料保持在第二角度的步骤包括：
在冷却区内使用偏置系统将热塑性复合材料装料的凸缘保持在第二角度。
条款25.根据条款15-24中的任一所述的方法，其中，模套由基于加热区中的温度以及在被保持在第二角度之后返回到原始形状的能力选择的材料构成。
条款26.根据条款15-25中的任一所述的方法，其中，热塑性复合材料部件选自包括梁、i梁、t梁、控制面、纵梁、加强构件以及形状具有角特征的部件的组。
已出于图示和描述的目的呈现了不同例示性实施方式的描述，并且不旨在为穷尽性的或限于所公开的形式的实施方式。不同的例示性示例描述了执行动作或操作的组件。在例示性实施方式中，组件可被配置为执行所描述的动作或操作。例如，组件可具有向组件提供执行在例示性示例中被描述为由该组件执行的动作或操作的能力的结构的配置或设计。
对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变化将是显而易见的。此外，与其它理想的实施方式相比，不同的例示性实施方式可提供不同的特征。所选择的实施方式被选择并描述以便最佳地解释实施方式的原理、实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解各种实施方式的公开以及适于所想到的特定用途的各种修改。
政府许可权
本公开是根据合同no.fa8650-14-c-5612在美国政府的支持下作出的。美国政府对此公开拥有一定的权利。