用于用加固件组装复合机翼蒙皮的方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于形成复合机翼蒙皮的夹具装置以及相关系统和方法，其包括提供具有工作表面的框架。多个引导块耦接于框架的工作表面。所述多个引导块中的每个引导块均具有垂直于框架的工作表面定向的第一引导表面以及大致平行于框架的工作表面定向的第二引导表面。多个夹持块中的每个夹持块均能移动地耦接于所述多个引导块中的一个引导块。所述多个夹持块中的每个夹持块均具有夹持表面，夹持表面垂直于框架的工作表面定向，并且处于面向相邻的引导块的第一引导表面的关系中，从而限定多个通道。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体地涉及用于形成复合机翼蒙皮(composite wing skin)的夹具装置、组装系统和方法，特别地，涉及使用加固件(stiffeners)和袋式处理部(bag treatment)来形成复合机翼蒙皮的夹具装置、组装系统和方法。
技术介绍
被称为加固件的成形复合部件(例如层接层(ply-by-ply，逐层)的飞机机翼纵粱(stringer))通常用在期望重量轻和强度高的应用中，诸如航空器和车辆。将这些复合部件定位和放置在复合机翼蒙皮上在传统上通过手动方式完成，因而需要工人爬上机翼蒙皮的顶部。这可能导致对机翼蒙皮的损害，并且在人体工学方面不能令人满意。该过程还是费时的，并且根据具体应用而可能需要高达40工时。因此，需要一种用于形成复合机翼蒙皮的夹具装置和改进的组装系统以及方法，其避免现有已知方法的手工过程或使该手工过程最小化。
技术实现思路
所公开的实施方式提供用于利用加固件形成复合机翼蒙皮的夹具装置、系统与方法。在第一方面中，提供了一种夹具装置，其包括具有工作表面的框架。多个引导块(索引块，indexing blocks)耦接于框架的工作表面。所述多个引导块中的每个引导块均具有垂直于框架的工作表面定向的第一引导表面以及大致平行于框架的工作表面定向的第二引导表面。多个夹持块(clamping blocks，锁定块)中的每个夹持块均能移动地耦接于所述多个引导块中的一个引导块。所述多个夹持块中的每个夹持块均具有夹持表面，夹持表面垂直于框架的工作表面定向，并且处于面向相邻的引导块的第一引导表面的关系中，从而限定多个通道。第二个方面涉及一种用于形成复合机翼蒙皮的组装系统，所述系统包括根据第一方面的夹具装置。平台是该系统的一部分，并且能在夹具装置的第一端与夹具装置的第二端之间移动。该系统进一步包括袋式处理部，袋式处理部耦接于夹具装置的至少第一端，以使得袋式处理部邻近于所述多个引导块的第二引导表面中的一个或多个第二引导表面定向。该系统中还包括凹腔工具(cavitation tool，用于形成凹部的工具)，并且凹腔工具具有构造成容纳在夹具装置的所述多个通道中的每个通道内的突出部。第三方面还公开了一种用于形成复合机翼蒙皮的方法，所述方法包括提供根据本公开的第一方面的夹具装置。夹具装置包括所述多个引导块中的第一引导块和所述多个夹持块中的第一夹持块，所述第一引导块和所述第一夹持块布置在夹具装置的第一端处并且限定第一通道。将袋式处理部耦接于夹具装置的至少第一端，以使得袋式处理部邻近于所述多个引导块的第二引导表面中的一个或多个第二引导表面定位。接着，将凹腔工具的突出部按压抵靠袋式处理部，且按压到第一通道中，然后从第一通道移除所述凹腔工具的所述突出部，以使得袋式处理部留在第一通道中。并且然后，将第一加固件的延伸部分按压到第一通道中。然后，将第一夹持块从打开位置移动到夹持位置，从而将第一加固件在第一通道中锁定在位。已经讨论的特征、功能、以及优点可在各种实施方式中独立地实现、或者可在另一些实施方式中组合，所述实施方式的更多细节可参考以下描述和附图而看到。附图说明从下面所给出的更详细的描述以及附图将更充分地理解本公开，附图仅通过示意的方式呈现，并且因此并不是对本公开的限制，并且在附图中：图1A是根据本公开的一个实施方式的夹具装置的侧视图的示意图；图1B是示出图1A的夹具装置的详细侧视图的示意图；图2是组装系统的示意图，该组装系统包括图1A的夹具装置、以及袋式处理部、平台和凹腔工具；图3A是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中夹持块处于打开位置中；图3B是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中凹腔工具被按压抵靠袋式处理部并且进入到夹具装置的第一通道中；图3C是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中凹腔工具已被移除，从而在第一通道中留下袋式处理部，并且第一加固件被示出为按压到第一通道中，且第一夹持块位于夹持位置中；图3D是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中凹腔工具被按压抵靠袋式处理部并且进入到夹具装置的第二通道中；图3E是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中凹腔工具已被移除、从而在第二通道中留下袋式处理部，并且第二加固件被示出为按压到第二通道中，且第二夹持块位于夹持位置中；图4A是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中夹具装置位于第一位置中，其中袋式处理部和多个加固件被按压到多个通道中，并且袋式处理部被夹持在夹具装置的每一端处；图4B是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中位于第二位置中的夹具装置用于与机翼蒙皮耦接；图5A是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中夹具装置被按压抵靠机翼蒙皮，并且袋式处理部耦接于夹具装置的两端；图5B是图2的组装系统的侧视图的示意图，其中袋式处理部从夹具装置脱离，并围绕机翼蒙皮密封，以使得可施加真空；以及图6是加固件以及真空密封于机翼蒙皮的袋式处理部的侧视图的示意图，其中在准备蒸压(autoclave，热压，高压)时夹具装置被移除；图7是航空器的透视图的示意图，所述航空器可结合根据本文所公开的一个或多个实施方式制造的一个或多个复合机翼蒙皮；图8是本公开的航空器生产和保养方法的实施方式的流程图；以及图9是航空器的功能框图。在所有的图中，相应的部件用相同的参考符号标记。具体实施方式针对结合本文所描述的公开内容的各种实施方式所描述的方法和系统所共有的第一步骤涉及提供一种合适的夹具装置，以用于用加固件为复合机翼蒙皮组装袋状处理部。从参考图1A和图1B开始，利用例如作为组装系统105(参见图2)的一部分的夹具装置100来详细描述本公开的示例性实施方式。夹具装置100具有第一端101和第二端102，并包括具有工作表面111的框架110。框架110优选地由诸如铝的轻重量的材料制成，尽管还可使用例如钢的更重的材料。框架110的工作表面111优选地是平面的，尽管还可构想其它轮廓或角度以在复合机翼蒙皮170(参见图6)上容纳理想定向的加固件120。夹具装置100包括耦接于框架110的工作表面111的多个引导块(indexing block)115。所述多个引导块115中的每一个均具有垂直于框架110的工作表面111定向的第一引导表面116并具有平行于框架110的工作表面111定向的第二引导表面117。在操作中，这些表面116、117与多个加固件120的相应表面配合，从而帮助加固件120相对于夹具装置100对准。第二引导表面117还可帮助引导加固件-袋式处理部的组件163(参见图4A)并使该组件与机翼蒙皮170对准。在一个实施方式中，第一引导表面116和第二引导表面117可耦接于这样的材料，即，该材料具有比框架110的材料低的硬度(durometer)，但是仍足够坚硬以基本上保持它的形状，该材料诸如为尼龙或橡胶，以便在组装期间防止损坏复合机翼蒙皮170或加固件120。如图1A至图6中所示，引导块115可具有相对于彼此隔开的布置，并且可在夹具装置100的第一端101与第二端102之间延伸。夹具装置100还包括多个夹持块125，每个夹持块都可移动地耦接于所述多个引导块115中的一个。所述多个夹持块125中的每一个均具有夹持表面126，夹持表面垂直于框架110的工作表面111并且以面向相邻引导块115的第一引导表面116本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成复合机翼蒙皮的夹具装置(100)，所述夹具装置包括：框架(110)，具有工作表面(111)；多个引导块(115)，耦接于所述框架的所述工作表面，其中所述多个引导块中的每个引导块均具有垂直于所述框架的所述工作表面定向的第一引导表面(116)以及平行于所述框架的所述工作表面定向的第二引导表面(117)；以及多个夹持块(125)，每个夹持块均能移动地耦接于所述多个引导块中的一个引导块，其中，所述多个夹持块中的每个夹持块均具有夹持表面(126)，所述夹持表面垂直于所述框架的所述工作表面定向，并且处于面向相邻的引导块的所述第一引导表面的关系中，从而限定多个通道(130)。

【技术特征摘要】
2015.02.23 US 14/629,1311.一种用于形成复合机翼蒙皮的夹具装置(100)，所述夹具装置包括：框架(110)，具有工作表面(111)；多个引导块(115)，耦接于所述框架的所述工作表面，其中所述多个引导块中的每个引导块均具有垂直于所述框架的所述工作表面定向的第一引导表面(116)以及平行于所述框架的所述工作表面定向的第二引导表面(117)；以及多个夹持块(125)，每个夹持块均能移动地耦接于所述多个引导块中的一个引导块，其中，所述多个夹持块中的每个夹持块均具有夹持表面(126)，所述夹持表面垂直于所述框架的所述工作表面定向，并且处于面向相邻的引导块的所述第一引导表面的关系中，从而限定多个通道(130)。2.根据权利要求1所述的夹具装置(100)，进一步包括：多个致动器(145)，每个致动器均具有第一端(146)和第二端(147)，其中，所述多个致动器中的每个致动器的所述第一端耦接于所述多个夹持块(125)中的一个夹持块，其中，所述多个致动器中的每个致动器的所述第二端耦接于所述多个引导块(115)中的一个引导块。3.根据权利要求1所述的夹具装置，其中，尼龙耦接于所述多个引导块(115)中的每个引导块的所述第一引导表面(116)和所述第二引导表面(117)，并且其中，高密度泡沫耦接于所述多个夹持块(125)中的每个夹持块的所述夹持表面(126)。4.根据权利要求1所述的夹具装置(100)，其中，所述多个夹持块(125)中的每个夹持块均具有打开位置(128)和夹持位置(129)，其中，在所述夹持位置中，相应夹持块的所述夹持表面(126)比在所述打开位置中更靠近于相邻的引导块(115)的所述第一引导表面(116)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的夹具装置(100)，其中，所述多个引导块(115)具有相对于彼此隔开的布置，并且在所述夹具装置的第一端(101)与所述夹具装置的第二端(102)之间延伸。6.根据权利要求1至4中任一项所述的夹具装置(100)，其中，所述夹具装置能在第一位置(160)与第二位置(165)之间移动，其中在所述第一位置中，所述框架(110)的所述工作表面(111)相对于用于支撑所述夹具装置的表面以大约90度至大约135度定向，并且其中，在所述第二位置中，所述框架的所述工作表面大致平行于用于支撑所述夹具的所述表面，并且处于面向所述表面的关系中。7.根据权利要求1至4中任一项所述的夹具装置(100)，进一步包括：第一夹持部(175)，耦接于所述夹具装置的第一端(101)；以及第二夹持部(176)，耦接于所述夹具装置的第二端(102)。8.根据权利要求1至4中任一项所述的夹具装置(100)，其中，所述多个夹持块(125)中的每个夹持块均具有平行于所述框架(110)的所述工作表面(111)定向的引导表面(127)。9.根据权利要求8所述的夹具装置(100)，其中，尼龙耦接于所述多个夹持块(125)中的每个夹持块的所述引导表面(127)。10.一种用于形成复合机翼蒙皮(170)的组装系统(105)，所述组装系统包括：夹具装置(100)，所述夹具装置包括：(i)框架(110)，具有工作表面(111)；(ii)多个引导块(115)，耦接于所述框架的所述工作表面，其中，所述多个引导块中的每个引导块均具有垂直于所述框架的所述工作表面定向的第一引导表面(116)以及平行于所述框架的所述工作表面定向的第二引导表面(117)；以及(iii)多个夹持块(125)，每个夹持块均能移动地耦接于所述多个引导块中的一个引导块，其中，所述多个夹持块中的每个夹持块均具有夹持表面(126)，所述夹持表面垂直于所述框架的所述工作表面定向，并且处于面向相邻的引导块的所述第一引导表面的关系中，从而限定多个通道(130)；平台(180)，能在所述夹具装置的第一端(101)与所述夹具装置的第二端(102)之间移动；袋式处理部(150)，耦接于所述夹具装置的至少所述第一端，以使得所述袋式处理部邻近于所述多个引导块的所述第二引导表面中的一个或多个第二引导表面定位；以及凹腔工具(155)，具有构造成容纳在所述多个通道中的每个通道内的突出部(156)。11.根据权利要求10所述的组装系统(105)，进一步包括：多个加固件(120)，每个加固件均具有延伸部(121)。12.根据权利要求11所述的组装系统(105)，其中，所述凹腔工具(155)的所述突出部(156)具有与所述多个加固件(120)中的至少一个加固件的所述延伸部(121)基本上相同的轮廓。13.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：多恩·迪恩·帕姆，马克·查尔斯·艾登，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US