用于递增地形成复合部件的系统和方法技术方案

本文中公开了用于递增地形成复合部件的系统和方法。该系统包括成形芯轴和成形机，该成形芯轴包括成形表面。成形机包括成形囊、压力调节装置、以及定位装置。成形囊被构造成膨胀至成形压力并且被构造成将复合材料的板层挤压在成形表面上。该方法包括将复合材料的板层放置在成形芯轴的成形表面上并且在选定位置处将成形囊挤压在复合材料的板层以将复合材料的板层的选定部分挤压在成形表面上并且使复合材料的板层的选定部分符合成形表面的表面轮廓。该方法进一步包括在多个选定位置处重复挤压多次。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于递增地形成复合部件的系统和方法，并且更具体地，涉及包括和/或利用包括成形囊(formingbladder)的成形机递增地形成复合部件的系统和方法。
技术介绍
大型复合部件(诸如，飞机的部件)的制造通常可包括细长复合部件的装备、层压(layup，层叠)、组装、和/或固化，该细长复合部件可能是数十英尺甚至超过一百英尺长。这种细长复合部件的制造存在独特的制造挑战。用于制造复合部件的传统制造方法包括在层压芯轴上手动地定位复合材料的多个板层以形成复合层压件，其中，在复合部件中多个板层中的每个板层通常与多个板层中的其余板层共同延伸。复合层压件随后在层压芯轴上被固化以形成复合部件。尽管这种传统制造方法在形成较小的复合部件方面可能是有效的，但是当应用于形成较大的复合部件时这种方法可能是无效的。例如，利用传统制造方法制造大型复合部件所需要的制造占地面积可能是很大的。如另一实例，利用传统制造方法制造大型复合部件所需要的时间量可能是相当大的。如又一实例，当手动地制造大型复合部件时，可能涉及人体工程学。这些制造约束中的任何一个可增加制造大型复合部件的成本或者在制造大型复合部件期间存在安全挑战。因此，存在对改进的复合部件制造系统和方法的需要。
技术实现思路
在本文中公开了用于递增地形成复合部件的系统和方法。该系统包括成形芯轴，该成形芯轴包括成形表面。成形表面的表面轮廓与复合部件的表面轮廓相对应，并且成形表面被构造成接收复合材料的板层。该系统还包括成形机。成形机包括：成形囊，该成形囊限定内部容积；压力调节装置，该压力调节装置被构造成调节内部容积内的压力；以及定位装置，该定位装置被构造成将成形囊相对于成形表面选择性地定位在多个选定位置处。成形囊被构造成膨胀至成形压力并且在多个选定位置中的每个处将复合材料的板层挤压在成形表面上以使复合材料的板层的相应部分符合成形表面的表面轮廓并且至少部分地限定复合部件。该方法包括在成形芯轴的成形表面上放置复合材料的板层并且在选定位置处将成形囊挤压在复合材料的板层上以将复合材料的板层的选定部分挤压在成形表面上并且使复合材料的板层的选定部分符合成形表面的表面轮廓。该方法还包括在多个选定位置处重复挤压多次以在多个选定位置的每个处将复合材料的板层选择性地且操作性地挤压在成形表面上并且使复合材料的板层的相应部分符合成形表面的表面轮廓。附图说明图1是包括可以使用根据本公开的系统和方法形成的复合结构的飞机的实例。图2是可形成图1的飞机的一部分的机翼的实例。图3是根据本公开的用于递增地形成复合部件的系统的实例的示意性图示。图4是根据本公开的用于递增地形成复合部件的系统的较少的示意性剖面图。图5是图4的系统的较少的示意性侧视图。图6是图4的系统的较少的示意性横向截面图。图7是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图8是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图9是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图10是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图11是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图12是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性顶视图。图13是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性截面图。图14是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性截面图。图15是利用根据本公开的系统和方法递增地形成复合部件的工艺流程的示意性截面图。图16是已经利用根据本公开的系统和方法在成形芯轴上形成的复合部件的示意性截面图。图17是描绘根据本公开的递增地形成复合部件的方法的流程图。图18是飞机制造和保养方法的流程图。图19是飞机的框图。具体实施方式图1-图19提供了飞机700、根据本公开的用于递增地形成复合部件的系统20、和/或根据本公开的递增地形成复合部件的方法200的实例，该飞机包括可利用根据本公开的系统和方法形成的一个或多个复合部件100。用于相似的或者至少基本相似的目的的元件在图1-图19中的每个图中用相同标号标记，并且这些元件在本文中可不参考图1-图19中的每个图都进行详细论述。类似地，所有元件可不在图1-图19中的每个图中都进行标记，但是为了一致性，在本文中可使用与之相关联的参考标号。在不背离本公开的范围的情况下，参考图1-图19中的一个或多个图在本文中论述的元件、部件和/或特征可包括在图1-图19中的任一个中和/或与这些图中的任一个一起使用。通常，可能包括在给定的(即，具体的)实施方式中的元件用实线示出，而对于给定的实施方式为可选的元件用虚线示出。然而，用实线示出的元件并非对于所有实施方式都是必须的，并且在不背离本公开的范围的情况下，用实线示出的元件可从给定的实施方式中省去。图1是包括复合结构800的飞机700的实例，该复合结构可包括复合部件100，该复合部件可利用根据本公开的系统20和/或方法200至少部分地构造。图2是可形成飞机700的一部分的机翼740的实例。飞机700可包括多个部件，包括机体710、机身720、机身筒730、机翼740、和/或稳定器750。飞机700的复合结构800可包括复合材料的多个板层110，这可形成复合部件100和/或可形成飞机700的任何合适部件的一部分。例如，并且如图1所示，飞机700可包括蒙皮区段790，该蒙皮区段可形成、覆盖、和/或是飞机700和/或多个纵梁770的任何合适部分的外表面，该纵梁与多个框架780一起可支撑蒙皮区段790的内表面。如另一实例，并且如图2所示，机翼740可包括多个机翼纵梁742，该机翼纵梁可沿着机翼的长度延伸。机翼740还可包括多个翼肋744，在本文中该翼肋还可被称为翼梁744。机翼纵梁742和翼肋744一起可形成和/或限定用于机翼740的内部支撑结构746的至少一部分，其可支撑覆盖机翼740的蒙皮区段790的内表面748。在本文中这些蒙皮区段还可被称为机翼蒙皮区段790。落在本公开的范围内的是，蒙皮区段790(或者机翼蒙皮区段790)、纵梁770、框架780、机翼纵梁742、翼肋744、和/或内部支撑结构746可至少部分地、或甚至完全地由复合材料的板层110形成和/或可以是可利用本文中所公开的系统和/或方法形成的复合部件100。图3是根据本公开的用于递增地形成复合部件的系统20的实例的示意性图示。图4是根据本公开的用于递增地形成复合部件100的系统20的实例的较少的示意性剖面图，而图5是图4的系统20的较少的示意性侧视图以及图6是图4的系统20的较少的示意性横向截面图。图4-图6可包括和/或是图3的系统20的更详细的图示。因而，在不偏离本公开的范围的情况下，本文中参考图3-图6中的一个所讨论的任何结构、元件、部件、特征和/或功能可包括在图3-图6中的任一个中和/或与图3-图6中的任一个一起利用。系统20包括成形芯轴30，该成形芯轴包括和/或限定至少一个成形表面32。系统20还包括成形机36，该成形机可被适配、配置、设计和/或构造为将复合材料的一个或多个板层110挤压在成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于递增地形成复合部件(100)的系统(20)，所述系统(20)包括：成形芯轴(30)，所述成形芯轴包括成形表面(32)，其中，所述成形表面(32)的表面轮廓与所述复合部件(100)的表面轮廓相对应，并且进一步地，其中，所述成形表面(32)被构造成接收复合材料的板层(110)；以及成形机(36)，包括：(i)成形囊(40)，所述成形囊限定内部容积(42)；(ii)压力调节装置(50)，被构造成调节所述内部容积(42)内的压力；以及(iii)定位装置(60)，被构造成将所述成形囊(40)相对于所述成形表面(32)选择性地定位在多个选定位置处；其中，所述成形囊(40)被构造成膨胀至成形压力并且在所述多个选定位置的每个处将所述复合材料的板层(110)选择性地且操作性地挤压在所述成形表面(32)上以使所述复合材料的板层(110)的相应部分符合所述成形表面(32)的所述表面轮廓并且至少部分地限定所述复合部件(100)。

【技术特征摘要】
2015.07.24 US 14/808,9891.一种用于递增地形成复合部件(100)的系统(20)，所述系统(20)包括：成形芯轴(30)，所述成形芯轴包括成形表面(32)，其中，所述成形表面(32)的表面轮廓与所述复合部件(100)的表面轮廓相对应，并且进一步地，其中，所述成形表面(32)被构造成接收复合材料的板层(110)；以及成形机(36)，包括：(i)成形囊(40)，所述成形囊限定内部容积(42)；(ii)压力调节装置(50)，被构造成调节所述内部容积(42)内的压力；以及(iii)定位装置(60)，被构造成将所述成形囊(40)相对于所述成形表面(32)选择性地定位在多个选定位置处；其中，所述成形囊(40)被构造成膨胀至成形压力并且在所述多个选定位置的每个处将所述复合材料的板层(110)选择性地且操作性地挤压在所述成形表面(32)上以使所述复合材料的板层(110)的相应部分符合所述成形表面(32)的所述表面轮廓并且至少部分地限定所述复合部件(100)。2.根据权利要求1所述的系统(20)，其中，当所述成形囊(40)将所述复合材料的板层(110)挤压在所述成形表面(32)上时，所述成形表面(32)的表面面积大于所述成形表面(32)与所述成形囊(40)之间的接触面积。3.根据权利要求1或2所述的系统(20)，其中，所述成形表面(32)的长度(34)大于所述成形囊(40)的相应长度(44)，并且其中，所述成形表面(32)的宽度(35)大于所述成形囊(40)的相应宽度(45)。4.根据权利要求1或2所述的系统(20)，其中，所述压力调节装置(50)被构造成，在所述成形囊(40)将所述复合材料的板层(110)操作性地挤压在所述成形表面(32)上的同时将所述成形囊(40)的所述内部容积(42)内的所述压力保持在所述成形压力的阈值压差内。5.根据权利要求1或2所述的系统(20)，其中，所述压力调节装置(50)被构造成，在所述成形囊(40)将所述复合材料的板层(110)操作性地挤压在所述成形表面(32)上的同时允许气体离开所述成形囊(40)。6.根据权利要求1或2所述的系统(20)，其中，所述定位装置(60)被构造成，沿着所述成形芯轴(30)的长度相对于所述成形芯轴(30)操作性地平移所述成形囊(40)。7.根据权利要求1或2所述的系统(20)，其中，所述成形机(36)进一步包括接合结构(70)...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·罗伯特·查普曼，查尔斯·M·理查兹，杰弗里·M·汉森，罗伯特·L·安德森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US