用于沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的方法和装置。所述层片包括两个端部和在所述两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束。所述弧形表面具有弯曲边缘和从所述弯曲边缘延伸的平坦表面。所述方法包括沿着所述弯曲边缘放置所述层片的第一纵向边缘部分；以及使所述两个端部中的至少一个绕着正交于所述层片的枢轴旋转远离所述弧形表面，以致使所述多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动，并且所述多个纤维丝束沿着所述弧形表面在弯曲方向上基本上对准。还提供了一种将复合组分的材料层片安置到弯曲心轴上的方法。

Apparatus and method for placing a material sheet of a composite component along an arcuate surface

The invention provides a method and a device for placing a material layer of a composite component along a curved surface. The layer includes two ends and a plurality of fiber strands extending longitudinally between the two ends. The curved surface has a curved edge and a flat surface extending from the curved edge. The method comprises a first longitudinal edge part along the curved edge for placing the sheet; and the pivot away from the curved surface of the two end of the at least one round orthogonal to the layers, so that at least some of the plurality of slide relative to each other in tow, and the plurality of fiber tows along the curved surface in the bending direction basically alignment. Also provided is a method of placing a material sheet of a composite component on a curved mandrel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月19日提交的标题为“Device and Method for Positioning a Ply of Material of a Composite Component along an Arcuate Surface”的美国申请号61/955,292的优先权，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本申请大体上涉及复合组分的制造，且更特别地涉及在制造此类复合组分期间沿着弧形表面安置复合层片。技术背景飞机机身为由复合材料(composite material，又称composite)制得的结构的实例。复合材料是由物理或化学性质明显不同的两种或更多种组成材料制得的材料，当所述组成材料组合在一起时产生特性不同于单个组分的材料。为了形成复合材料，可以使用若干材料层或层片。每一层都可以具有大量纤维，所述大量纤维可以分成呈束形式的群组，称为丝束。所述层可以在材料和/或其丝束的定向方面互不相同。然而，丝束的定向可能限制层片的可能的剪切。举例来说，具有纵向对准丝束的层片(又称0度层片)被限于在丝束方向上无拉伸，并且可能不适应在某些曲率上的剪切。传统上，为了适应更加过度的曲率，通常在曲率方向上相互邻近安置大量的重叠0层片段，每一段悬垂在所述曲率的一小段上。此工艺的缺点包括增强性纤维的不连续性、归因于重叠层片的厚度积累、劳动密集性以及组分重量增加。概述在一个方面中，提供一种沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的方法。层片包括两个端部和在两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束。弧形表面具有弯曲边缘和从弯曲边缘延伸的平坦表面。所述方法包括沿着弯曲边缘放置层片的第一纵向边缘部分；以及使两个端部中的至少一个绕着正交于层片的枢轴旋转远离弧形表面，以致使多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动，并且多个纤维丝束沿着弧形表面在弯曲方向上基本上对准。在一个方面中，层片包括将多个纤维丝束维持在原始位置的多个联结。所述方法进一步包括使多个联结中的至少一些断裂，以便允许在使两个端部中的至少一个旋转时纤维丝束相对于彼此滑动。在一个方面中，在使层片的两个端部中的至少一个旋转远离弧形表面之前，层片具有第一剪切角。具有在弯曲方向上基本上对准的多个纤维丝束的所得层片在使多个联结中的至少一些断裂后具有大于第一剪切角的第二剪切角。在一个方面中，弯曲边缘为外弯曲边缘。弧形表面具有内弯曲边缘，并且在使两个端部中的至少一个旋转远离弧形表面后，多个纤维丝束在外弯曲边缘与内弯曲边缘之间在弯曲方向上基本上对准。在一个方面中，所述方法进一步包括在使两个端部中的至少一个旋转之前将两个端部中的至少一个夹持在夹持单元内。夹持单元可操作以使层片内的多个纤维丝束中的相邻纤维丝束沿着弯曲方向差动移位。在一个方面中，层片为干织物。在一个方面中，其中枢轴与弧形表面的弯曲边缘在弯曲方向上对准。在一个方面中，沿着弯曲边缘放置层片的第一纵向边缘部分包括将层片的至少一部分折叠在弧形表面上，从而在层片中形成至少一个凸起；以及由于使层片的两个端部中的至少一个旋转远离弧形表面而移除所述至少一个凸起。在一个方面中，层片为0度层片。在一个方面中，多个纤维丝束包括碳纤维。在一个方面中，使两个端部中的至少一个绕着正交于层片的枢轴旋转远离弧形表面包括使两个端部各自绕着正交于层片的相应枢轴旋转远离弧形表面。在一个方面中，旋转是介于6度与20度之间。在一个方面中，弧形表面具有介于42英寸与46英寸之间的曲率半径。在一个方面中，所述方法进一步包括在旋转的同时提供纤维丝束的延伸。在一个方面中，纤维丝束的延伸是由夹具提供。在一个方面中，多个纤维丝束中更为靠近内弯曲边缘的丝束所发生的相对滑动要比多个纤维丝束中更为靠近外弯曲边缘的丝束大。在另一方面，提供一种用于沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的装置。层片包括两个端部和在两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束。弧形表面具有弯曲边缘和从弯曲边缘延伸的平坦表面。所述装置包括弯曲单元，所述弯曲单元包括夹具和支撑夹具的基底，所述夹具适于在沿着弯曲边缘放置层片的第一纵向边缘部分时夹持层片的端部。基底可绕着正交于基底的枢轴在第一位置与第二位置之间旋转。绕着枢轴的旋转可操作以使多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动，并且多个纤维丝束沿着弧形表面在弯曲方向上基本上对准。在一个方面中，弯曲单元被安置在弧形表面的末端处。在一个方面中，弧形表面界定与含有基底的平面平行的平面。在一个方面中，弧形表面是平坦的并且沿着弯曲方向弯曲。弧形表面在弯曲方向上具有外纵向边缘和内纵向边缘。枢轴与外纵向边缘在弯曲方向上对准。在一个方面中，弯曲单元进一步包括驱动夹具并将旋转传递给基底的手柄。在一个方面中，第一和第二位置形成介于6度与20度之间的角。在一个方面中，止动器限制基底在第二位置的行进。在一个方面中，第二位置相对于第一位置的位置至少部分取决于支撑件的形状。在另一方面中，提供一种用于将复合组分的材料层片安置到弯曲心轴上的方法。层片具有在层片的相对端部之间纵向延伸的多个纤维丝束。心轴具有两个相对弯曲面和安置在其间的平坦弧形面。所述方法包括将层片的第一部分放置到心轴的弯曲面中的一个上，其中层片的多个纤维丝束与心轴的弯曲方向纵向对准；将层片中邻近于层片的第一部分的第二部分至少部分折叠在心轴的平坦弧形面上，并沿着弯曲面中的该弯曲面和平坦弧形面所共有的纵向边缘放置层片的纵向边缘部分；以及使层片的第二部分的相对端部绕着正交于层片并且在弯曲方向上与层片的纵向边缘部分对准的枢轴旋转远离平坦弧形面，以致使多个纤维丝束中的至少一些在弯曲方向上相对于彼此滑动，多个纤维丝束沿着弧形表面在弯曲方向上基本上对准，并且将层片的第二部分折叠到心轴的平坦弧形面上。在一个方面中，由于使层片的第二部分的相对端部而将层片中邻近于第二部分的第三部分折叠到心轴的弯曲面中的另一个弯曲面上。在一个方面中，层片包括将多个纤维丝束维持在原始位置的多个联结，所述方法进一步包括使多个联结中的至少一些断裂，以便允许在使相对端部旋转时纤维丝束相对于彼此滑动。在一个方面中，在使相对端部旋转之前，层片具有第一剪切角。在使多个联结中的至少一些断裂后，具有在弯曲方向上基本上对准的多个纤维丝束的所得层片具有大于第一剪切角的第二剪切角。在一个方面中，心轴的纵向边缘为外纵向边缘。平坦弧形面具有内纵向边缘。多个纤维丝束在外纵向边缘与内纵向边缘之间在弯曲方向上基本上对准。在一个方面中，所述方法进一步包括在使相对端部旋转之前，将相对端部夹持在相应夹持单元内。夹持单元可操作以使层片内的多个纤维丝束中的相邻纤维丝束沿着弯曲方向差动移位。在一个方面中，层片为干织物。在一个方面中，沿着心轴的纵向边缘放置层片的第一纵向边缘部分包括沿着心轴的纵向边缘放置层片的第一纵向边缘部分，从而在层片中形成至少一个凸起，以及由于使层片的相对端部旋转远离平坦弧形表面而移除所述至少一个凸起。在一个方面中，层片为0度层片。在一个方面中，多个纤维丝束包括碳纤维。在一个方面中，旋转是介于6度与20度之间。附图说明现参考附图，其中：图1是平面0度层片的示意性视图；图2是弯曲心轴的示意性三维视图；图3是用于赋予平坦0度层片(诸如图1的层片)弯曲形状的弯曲装置的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的方法，所述层片包括两个端部和在所述两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束，所述弧形表面具有弯曲边缘和从所述弯曲边缘延伸的平坦表面，所述方法包括：沿着所述弯曲边缘放置所述层片的第一纵向边缘部分；以及使所述两个端部中的至少一个绕着正交于所述层片的枢轴旋转远离所述弧形表面，以致使：‑所述多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动；并且‑所述多个纤维丝束沿着所述弧形表面在弯曲方向上基本上对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.19 US 61/955,2921.一种沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的方法，所述层片包括两个端部和在所述两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束，所述弧形表面具有弯曲边缘和从所述弯曲边缘延伸的平坦表面，所述方法包括：沿着所述弯曲边缘放置所述层片的第一纵向边缘部分；以及使所述两个端部中的至少一个绕着正交于所述层片的枢轴旋转远离所述弧形表面，以致使：-所述多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动；并且-所述多个纤维丝束沿着所述弧形表面在弯曲方向上基本上对准。2.如权利要求1所述的方法，其中所述层片包括将所述多个纤维丝束维持在原始位置的多个联结，所述方法进一步包括使所述多个联结中的至少一些断裂，以便允许在使所述两个端部中的所述至少一个旋转时所述纤维丝束相对于彼此滑动。3.如权利要求2所述的方法，其中在使所述层片的所述两个端部中的所述至少一个旋转远离所述弧形表面之前，所述层片具有第一剪切角；并且在使所述多个联结中的所述至少一些断裂后，具有在所述弯曲方向上基本上对准的所述多个纤维丝束的所得层片具有大于所述第一剪切角的第二剪切角。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述弯曲边缘为外弯曲边缘，所述弧形表面具有内弯曲边缘，并且在使所述两个端部中的所述至少一个旋转远离所述弧形表面后，所述多个纤维丝束在所述外弯曲边缘与所述内弯曲边缘之间在所述弯曲方向上基本上对准。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其进一步包括在使所述两个端部中的所述至少一个旋转之前，将所述两个端部中的所述至少一个夹持在夹持单元内，所述夹持单元可操作以使所述层片内的所述多个纤维丝束中的相邻纤维丝束沿着所述弯曲方向差动移位。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述层片为干织物。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述枢轴与所述弧形表面的所述弯曲边缘在所述弯曲方向上对准。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中沿着所述弯曲边缘放置所述层片的所述第一纵向边缘部分包括将所述层片的至少一部分折叠在所述弧形表面上，从而在所述层片中形成至少一个凸起；以及由于使所述层片的所述两个端部中的所述至少一个旋转远离所述弧形表面而移除所述至少一个凸起。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述层片为0度层片。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述多个纤维丝束包括碳纤维。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中使所述两个端部中的所述至少一个绕着正交于所述层片的所述枢轴旋转远离所述弧形表面包括使所述两个端部各自绕着正交于所述层片的相应枢轴旋转远离所述弧形表面。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述旋转是介于6度与20度之间。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述弧形表面具有介于42英寸与46英寸之间的曲率半径。14.如权利要求11所述的方法，其进一步包括在所述旋转的同时提供所述纤维丝束的延伸。15.如权利要求14所述的方法，其中所述纤维丝束的所述延伸是由夹具提供。16.如权利要求4至13中任一项所述的方法，其中所述多个纤维丝束中更为靠近所述内弯曲边缘的丝束所发生的相对滑动要比所述多个纤维丝束中更为靠近所述外弯曲边缘的丝束大。17.一种用于沿着弧形表面安置复合组分的材料层片的装置，所述层片包括两个端部和在所述两个端部之间纵向延伸的多个纤维丝束，所述弧形表面具有弯曲边缘和从所述弯曲边缘延伸的平坦表面，所述装置包括：弯曲单元，其包括：夹具，其适于在沿着所述弯曲边缘放置所述层片的第一纵向边缘部分时夹持所述层片的端部；以及基底，其支撑所述夹具，所述基底可绕着正交于所述基底的枢轴在第一位置与第二位置之间旋转，其中绕着所述枢轴的旋转可操作以使得：-所述多个纤维丝束中的至少一些相对于彼此滑动；并且-所述多个纤维丝束沿着所述弧形表面在弯曲方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·拉伯奇勒贝尔，马泰·德勒古泰斯库，保罗·特鲁多，加埃唐·诺曼丁，穆赫奇内·里费，
申请(专利权)人：庞巴迪公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA