将物体柔性真空地固定到复杂表面制造技术

本发明专利技术涉及将物体柔性真空地固定到复杂表面。提供了用于真空处理复合零件的系统和方法。一个实施方式是一种对物体执行真空固定的方法。该方法包括以下步骤：用不透性隔膜覆盖所述物体；将真空端口定位在所述不透性隔膜处；以及将负压施加到所述真空端口以抵消所述不透性隔膜和所述物体之间的空气泄漏。

【技术实现步骤摘要】
将物体柔性真空地固定到复杂表面
本公开涉及组装领域，并且具体地涉及在制造环境下将较小零件组装到较大零件上。
技术介绍
诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)零件之类的复合零件最初被铺设在一起形成层压件的多个层中。层压件的每个层内的各个纤维彼此平行地对准，但不同的层可能表现出不同的纤维取向，以便增加所得复合材料沿着不同尺寸的强度。层压件包括响应于温度变化而凝固以便将层压件硬化成复合零件(例如，用于飞行器)的热塑性或热固性树脂。已硬化成复合零件的层压件表现出完整的结构强度。由此，层压件在硬化之前可能在铺设到表面(例如，竖直或其他非水平表面)上时不能支撑本身。这样可能使大型层压件向复杂表面(例如，筒形形状)上的铺设复杂化，因为这会增加层压件在完成铺设之前剥离或移出成形工具的机会。因此，准确放置或定位较大和/或笨重的铺设过程是困难的。对于经由真空袋固化技术固化的层压件，在层压件从对应的复杂表面剥离(或相对于其移位)之前将真空袋固定在层压件周围的劳动量可能会增加。使问题更加复杂的是，用于将真空袋固定到工具表面的材料(诸如粘性带)未经接触认可，因此不允许碰触未固化的复合材料。结果，整个铺设过程必须在施加真空袋并经由密封剂将真空袋固装到复杂表面之前完成。由此，仍期望将层压件(和/或其他物体)快速而有效地固定到复杂表面，特别是当层压件被布置到复杂组件中时。另一值得注意的问题是，期望将“生坯”复合结构从成形工具移动到组装位置而无需施加密封剂以将真空袋密封到“生坯”复合结构。因此，期望有考虑至少一些上述问题以及其他可能问题的方法和设备。
技术实现思路
本文中描述的实施方式提供一种在不需要胶合物或紧固件且不损坏物体的情况下将物体(诸如层压件)快速而有效地固定到复杂表面的高体积真空系统。这些真空系统甚至在增粘剂已施加到工具表面的情况下提供了将层压件保持到位的益处。其原因源自于，随着时间的推移，如果层压件被储存在非水平位置中，则层压件可能移动。也就是说，施加的真空用以将物体固定到位。这有益地增加了物体的固定速度。此外，大型物体可以快速的方式分段地固定，这消除了大型物体从具有复杂表面的成形工具下垂或剥离的机会。一个实施方式是一种对物体执行真空固定的方法。该方法包括以下步骤：用不透性隔膜(impermeablemembrane)覆盖所述物体；将真空端口定位在所述不透性隔膜处；以及将负压施加到所述真空端口以抵消所述不透性隔膜和所述物体之间的空气泄漏。另一实施方式是一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述编程指令在被处理器执行时能操作以执行对物体执行真空固定的方法。该方法包括以下步骤：用不透性隔膜覆盖所述物体；将真空端口定位在所述不透性隔膜处；以及将负压施加到所述真空端口以抵消所述不透性隔膜和所述物体之间的空气泄漏。另一实施方式是一种系统，该系统包括：不透性隔膜；真空端口，所述真空端口位于所述不透性隔膜处；以及泵，所述泵将负压施加到所述真空端口以排空所述不透性隔膜和物体之间的空气，所述负压通过排空所述物体和所述不透性隔膜之间的空气直接固定所述不透性隔膜。又一实施方式是一种设备，该设备包括：不透性隔膜；真空端口，所述真空端口贯穿所述不透性隔膜；以及泵，所述泵与所述真空端口联接并提供足够的体积流，以当将所述不透性隔膜放置在表面上时抵消所述不透性隔膜的边缘处的空气泄漏。可在下文描述其他示例性实施方式(例如，涉及前述实施方式的方法和计算机可读介质)。已讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现或者可在其他实施方式组合地实现，其进一步细节可以参考以下描述和附图。附图说明现在仅通过举例的方式并参考附图描述本公开的一些实施方式。在所有图中，相同的附图标记表示相同的要素或相同类型的要素。图1是图示示例性实施方式中的真空固定系统的视图。图2至图5是图示示例性实施方式中的用于固定层压件各部分的真空固定系统的操作的视图。图6是竖直和侧向均可透气的可渗透层的立体图。图7A至图7B是图示示例性实施方式中的用于操作真空固定系统的方法的流程图。图8至图9是图示示例性实施方式中的补充真空袋固化系统的真空固定系统的视图。图10是方便示例性实施方式中的真空固定系统的真空施加的框架的立体图。图11是示例性实施方式中的真空固定系统的框图。图12是示例性实施方式中的飞行器生产和保养方法的流程图。图13是示例性实施方式中的飞行器的框图。具体实施方式附图和以下描述图示了本公开的具体示例性实施方式。由此将理解，本领域技术人员将能够设计出虽然在本文中未明确描述或示出但是体现本公开的原理并且包括在本公开的范围内的各种布置。此外，本文中描述的任何实例旨在帮助理解本公开的原理，并且应被解释为不限于这样的具体记载的实例和条件。结果，本公开并不限于下面描述的具体实施方式或实例，而是由权利要求书及其等同物限制。图1是示例性实施方式中的真空固定系统100的视图。真空固定系统100包括能操作以利用负压(例如，抽吸)以便将物体固定到复杂表面的任何系统、装置或部件。具体而言，真空固定系统100从覆盖物体120的不透性隔膜140(例如，乳胶片或者在保留可穿透性的同时表现出高水平的伸长率的其他材料)下面吸取空气。该动作会产生将不透性隔膜140固定到成形工具110的负压。负压也迫使隔膜140紧贴在物体120上，这样确保物体120在成形工具110处保持到位。可渗透层130放置在物体120和隔膜140之间。可渗透层130侧向和竖直均是可透气的，这意味着经由端口150吸取的负压均匀地横跨物体120施加而不是局限于端口150处。在该实施方式中，端口150位于隔膜140的上端部182处。然而，端口150可根据需要位于隔膜140的中心部184、下端部183或其他部分处。端口150可直接接触或直接定位在可渗透层130之上。泵160从隔膜140和物体120之间吸取空气。该空气行进穿过软管152并被排入周围环境。泵160是高流量泵，这意味着泵160能够经由软管152吸取大量空气，但不一定处于高压下。在一个实施方式中，泵160施加22到29英寸汞(in.Hg)的负压以形成真空，但是以几十立方英尺/分钟(CFM)的空气流量(例如，50到200CFM之间)进行，其由端口150承受。因此，泵160和端口150能够横跨不透性隔膜(例如，覆盖区)保持至少一英寸汞的压力。这可仅仅由泵160执行，或者根据需要与其他泵组合来执行。施加的压力量和泵160吸取的CFM量可根据隔膜140的总边界长度(L)而变化。控制器170基于来自诸如压力传感器或流量传感器之类的传感器(未示出)的输入来管理泵160的操作，以便确保真空始终在克服沿着隔膜140的周界的泄漏的期望范围内。传感器可位于任何合适的位置，诸如可渗透层130、隔膜140、端口150、泵160，等。例如，控制器170可增加或降低泵送操作的速度或强度，以便保持空气的恒定的体积流动，或者保持恒定的负压。控制器170可例如实施为定制电路、执行编程指令的硬件处理器或其一些组合。由隔膜140施加到物体120的保持力(FH)的量基于每单位时间由泵160吸取的体积(VP)、每单位时间空气经由隔膜140的端部142泄漏的体积(VL)之间的差以及隔膜140覆盖的总面积。FH也可根据由泵160施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，该方法包括以下步骤：通过如下手段对物体执行真空固定：用不透性隔膜覆盖所述物体(706)；将真空端口定位在所述不透性隔膜处(708)；以及将负压施加到所述真空端口以抵消所述不透性隔膜与所述物体之间的空气泄漏(710)。

【技术特征摘要】
2017.05.26 US 15/606,5511.一种方法，该方法包括以下步骤：通过如下手段对物体执行真空固定：用不透性隔膜覆盖所述物体(706)；将真空端口定位在所述不透性隔膜处(708)；以及将负压施加到所述真空端口以抵消所述不透性隔膜与所述物体之间的空气泄漏(710)。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将可渗透层放置到所述物体上以与所述物体贴合并且位于所述物体与所述不透性隔膜之间(704)。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述可渗透层覆盖所述物体的第一部分；并且所述方法进一步包括：用第二可渗透层覆盖所述物体的第二部分；用第二不透性隔膜覆盖所述第二可渗透层，所述第二不透性隔膜的面积大于由所述第二可渗透层限定的覆盖面积；将第二真空端口定位在所述第二不透性隔膜处；以及将负压施加到所述第二真空端口以排空所述第二不透性隔膜与所述物体之间的空气。4.根据权利要求3所述的方法，所述方法进一步包括：用所述不透性隔膜覆盖所述可渗透层，使得所述不透性隔膜的端部延伸超出所述可渗透层的端部。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：保持所述不透性隔膜与所述物体之间的分离，以方便去除所述不透性隔膜下面的空气。6.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：用框架在结构上增强所述不透性隔膜以在抽真空时方便空气在所述不透性隔膜与所述物体之间移动。7.根据权利要求1所述的方法，其中：抵消沿着所述不透性隔膜的边缘的空气泄漏以维持将所述不透性隔膜保持到所述物体的负压的量。8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：通过将负压施加到所述真空端口以排空所述不透性隔膜与所述物体之间的空气，在不使用密封剂的情况下将所述不透性隔膜的边缘密封到所述物体。9.根据权利要求1所述的方法，其中：所述真空端口和真空泵能够沿着所述不透性隔膜保持至少3400Pa的压力。10.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将所述物体定位在成形工具上；以及将所述不透性隔膜的边缘布置为超出所述物体的边缘，使得负压排空所述不透性隔膜与所述成形工具之间的空气。11.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：通过拉动所述不透性隔膜将所述物体与成形工具分离；将所述物体放置在新位置；以及暂停负压。12.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将框架固装到所述不透性隔膜以将所述不透性隔膜固定在预定配置下，方便拾取和放置操作，同时还确保空气在所述不透性隔膜与所述物体之间移动，从而方便抽真空。13.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：通过抽真空在所述不透性隔膜的周界区域与成形工具之间形成真空固定。14.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：响应于施加负压而将所述物体贴合到弯曲表面。15.一种设备，该设备包括：不透性隔膜(140)；真空端口(150)，所述真空端口贯穿所述不透性隔膜；以及泵(160)，所述泵与所述真空端口联接并提供足够的体积流，以当将所述不透性隔膜放置在表面(212)上时抵消所述不透性隔膜的边缘处的空气泄漏。16.根据权利要求15所述的设备，所述设备进一步包括：可渗透层(130)，在操作所述设备期间所述可渗透层介于所述表面与所述不透性隔膜之间。17.根据权利要求16所述的设备，其中：所述可渗透层包括含多个层(630，640)的双平面网状物，每个层均包括平行结构元件(632)。18.根据权利要求17所述的设备，其中：所述双平面网状物响应于由所述泵施加的负压而贴合到物体(120)。19.根据权利要求15所述的设备，所述设备进一步包括：框架(1030)，所述框架固装到所述不透性隔膜以将所述不透性隔膜固定在预定配置下。20.根据权利要求15所述的设备，所述设备进一步包括：软管(151)，所述软管将所述泵联接到所述真空端口。21.根据权利要求15所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·哈尔布里特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US