用于在构件上形成凸缘的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及用于在构件上形成凸缘的设备和方法。更特别地，本发明涉及用于在复合构件上形成凸缘的设备和方法。
【背景技术】
[0002]复合材料广泛用于各种行业中，并且特别是用于航空和航天行业中，因为它们的强度一重量比高。由复合材料制成的航空和航天构件可需要精确的容差来提高若干参数，诸如结构完整性、性能和疲劳寿命。更特别地，纤维加强式复合材料可用于飞行器结构构件，诸如例如风扇壳。一些结构构件包括凸缘，该凸缘可增加结构构件的硬度，并且/或者便于将结构构件组装到其它构件中。如本文中所用，用语“凸缘”可表示凸起缘边、唇部或从配件的表面的其它突出部。
[0003]已经实施了用于形成金属部件的一些常规过程以形成凸缘。但是，这些方法不适合在复合构件上形成凸缘。用于形成复合构件的过程大体包括联接复合层片，并且随后使复合层片凝固。用于在复合构件上形成凸缘的一些已知过程(诸如手工层叠过程)通常导致叠片质量不一致和复合层片内的大尺寸变化。另外，这些形成过程是劳动密集型的，并且凸缘的质量可取决于操作者。此外，这些形成过程可需要大量模制后加工，以获得期望容差，这可提尚制造成本。
[0004]自动或半自动地形成凸缘由于在材料放置期间的运动复杂性和操纵错综复杂而也是困难的。这是因为自动层叠机对复合构件的几何形状(例如圆筒形结构上的径向凸缘)和凸缘的几何形状有限制。
[0005]因此，具有用于在复合构件上形成凸缘的改进的设备和方法将是合乎需要的。具有用于形成凸缘的、适合在自动或半自动的复合层叠过程中使用的改进的设备和方法将进一步是合乎需要的。
【发明内容】
[0006]本发明的一个实施例涉及一种用于在构件上形成凸缘的设备。设备包括设置用于将构件置于其上的模子、形成工具和管状囊。形成工具组装成利用延伸到限定在模子和形成工具之间的空间中的第一部分保持构件。管状囊沿着囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。囊设置在限定在模子中的梯级中，并且构造成在囊膨胀时，对延伸到空间中的部分施加形成力，以在构件上形成凸缘。
[0007]本发明的另一个实施例涉及一种用于在构件上形成凸缘的方法。该方法包括以下步骤:将构件置于模子上，以及将管状囊置于限定在模子中的梯级内。囊设置在梯级中，以定位在模子和构件之间。管状囊沿着囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。形成工具组装成利用延伸到限定在模子和形成工具之间的空间中的构件的第一部分来保持构件。接着，管状囊膨胀，以对构件的第一部分施加形成力，以在构件上形成凸缘。
[0008]技术方案1.一种用于在构件上形成凸缘的设备，其包括: 设置用于将所述构件布置在其上的模子；
形成工具，其组装成利用延伸到限定在所述模子和所述形成工具之间的空间中的第一部分保持所述构件；以及
管状囊，其设置在限定在所述模子中的梯级中，并且构造成对延伸到所述空间中的所述部分施加形成力，以在所述囊膨胀时，在所述构件上形成所述凸缘，其中，所述囊沿着所述囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。
[0009]技术方案2.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述构件包括复合材料。
[0010]技术方案3.根据技术方案2所述的设备，其特征在于，所述构件包括一种或更多种纤维和一种或更多种树脂。
[0011]技术方案4.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述构件包括圆筒形构件。
[0012]技术方案5.根据技术方案4所述的设备，其特征在于，所述圆筒形构件围绕模子的周边表面设置。
[0013]技术方案6.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述囊设置在待定位在所述模子和延伸到所述空间中的所述构件的所述第一部分之间的所述梯级内。
[0014]技术方案7.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述囊是轴对称的，并且围绕所述模子设置。
[0015]技术方案8.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述囊的所述横截面构造成在膨胀时符合所述空间。
[0016]技术方案9.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述构件的第二部分通过所述形成工具来固定不动地保持在所述模子上。
[0017]技术方案10.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述形成工具的一部分部分地延伸跨过所述梯级。
[0018]技术方案11.根据技术方案I所述的设备，其特征在于，所述形成工具构造成对形成力起反应用，以便于所述凸缘的形成。
[0019]技术方案12.—种用于在构件上形成凸缘的方法，所述方法包括:
将所述构件置于限定梯级的模子上；
将管状囊置于所述梯级内，以将其定位在所述模子和所述构件之间，其中，所述囊沿着所述囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度；
组装形成工具，以利用延伸到限定在所述模子和所述形成工具之间的空间中的所述构件的第一部分来保持所述构件；以及
使所述囊膨胀，以对所述构件的所述第一部分施加形成力，以在所述构件上形成所述凸缘。
[0020]技术方案13.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在将所述构件置于所述模子上之前，在所述梯级内提供支承结构。
[0021]技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在将所述构件置于所述模子上之后，移除所述支承结构。
[0022]技术方案15.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述构件包括复合材料。
[0023]技术方案16.根据技术方案15所述的方法，其特征在于，所述复合材料包括一种或更多种纤维和一种或更多种树脂。
[0024]技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其特征在于，利用所述一种或更多种树脂预浸渍所述一种或更多种纤维。
[0025]技术方案18.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，将所述构件置于所述模子上包括放置呈预浸料坯形式的所述构件。
[0026]技术方案19.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，组装所述形成工具进一步包括保持所述构件的第二部分，以使其固定不动地固持在所述模子上。
[0027]技术方案20.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在使所述囊膨胀之前，将所述构件加热到范围为大约30摄氏度至大约90摄氏度的温度。
[0028]技术方案21.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在使所述囊膨胀之后使所述构件凝固，用于在所述构件上形成所述凸缘。
[0029]技术方案22.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括在所述囊膨胀之前或在所述囊膨胀期间使所述构件凝固，以便在所述构件上形成所述凸缘。
[0030]技术方案23.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，使所述囊膨胀包括使所述囊膨胀，以符合所述空间。
[0031]技术方案24.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，使所述囊膨胀包括在所述构件的所述第一部分上提供均匀压力。
[0032]技术方案25.根据技术方案12所述的方法，其特征在于，使所述囊膨胀包括在所述构件的所述部分上的多个位置上提供不均匀压力，以使所述第一部分以期望形状变形。
【附图说明】
[0033]当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征与方面将变得更好理解，其中，相同标记遍及附图表示相同部件。
[0034]图1是示例性凸缘构件的透视图；
图2是示出根据本发明的一个实施例的用于在构件上制造凸缘的方法的流程图；
图3是描绘根据本发明的一个实施例的根据图2的方法步骤来放置用于在模子上层叠复合构件的支承结构的步骤的示意图；
图4是描绘根据本发明的一个实施例的根据图2的方法步骤来移除用于在模子上层叠复合构件的支承结构的步骤的示意图；
图5是描绘根据本发明的一个实施例的根据图2的方法步骤设置在模