热塑性复合材料部件制造系统和方法技术方案

热塑性复合材料部件制造系统和方法。一种用于连续压缩成型机的方法和设备。连续压缩成型机(118)包括延伸通过加热区(214)和冷却区(216)的模具(226)、模套(202)和偏置系统(204)。模套与模具对应并且用于当模套随热塑性复合材料装料(222)相对于模具移动通过加热区(214)和冷却区(216)时从热塑性复合材料装料(222)形成热塑性复合材料部件(224)。偏置系统(204)被配置为随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区(214)和冷却区(216)，在加热区中将热塑性装料保持在第一角度(228)并且在冷却区中将热塑性复合材料装料保持在第二角度(230)。第一角度不同于第二角度。

Manufacturing system and method for thermoplastic composite parts

Thermoplastic composite component manufacturing system and method. A method and apparatus for continuous compression molding machine. The continuous compression moulding machine (118) comprises a die (226), a sleeve (202) and a bias system (204) extending through the heating zone (214) and the cooling zone (216). The die sleeve corresponds to the die and is used to form a thermoplastic composite component (224) from the thermoplastic composite material charge (222) when the die sleeve moves through the heating zone (214) and the cooling zone (216) relative to the thermoplastic composite material charge (222). The bias system (204) is configured to maintain the thermoplastic charge at the first angle (228) in the heating zone and the thermoplastic composite charge at the second angle (230) in the cooling zone as the die sleeve moves with the thermoplastic composite charge through the heating zone (214) and the cooling zone (216). The first angle is different from the second angle.

【技术实现步骤摘要】
热塑性复合材料部件制造系统和方法
本公开总体上涉及制造复合材料部件，具体地，涉及一种用于制造热塑性复合材料部件的系统和方法。
技术介绍
在制造复合材料部件时，可使用连续压缩成型来形成热塑性复合材料部件。对于这种类型的制造，可使用诸如用高端热塑性塑料预浸渍的连续纤维增强材料这样的材料。这些类型的材料可包括例如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)树脂以及碳或玻璃纤维单向或织物纤维增强材料。复合材料部件可采取诸如例如I梁的各种形式。随着部件在连续压缩成型固结循环期间从加热区移动到冷却区并且随后从连续压缩成型机被取下，I梁的凸缘可能向内弹。目前，这种类型的回弹通过将热塑性复合材料部件的部分保持在更张开的位置来顾及。例如，I梁的凸缘可被保持张开92度的恒定角度，使得当部件从连续压缩机的套筒被取下时，凸缘弹回到期望的90度。然而，这种技术导致结构完整性和几何一致性降低。这种结构完整性的降低可由存在于诸如I梁的拐角半径的位置中的残余应力导致。几何一致性的降低可在与其它组件一起安装到组装件中时产生配合问题。因此，将可取的是有一种考虑上述至少一些问题以及其它可能问题的方法和设备。例如，将可取的是有一种方法和设备，其克服了制造具有期望级别的完整性的热塑性复合材料部件时的技术问题。
技术实现思路
本公开的实施方式提供用于一种连续压缩成型机。该连续压缩成型机包括延伸通过加热区和冷却区的模具、模套和偏置系统。模套与模具对应并且用于当模套随热塑性复合材料装料相对于模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料(charge)形成热塑性复合材料部件。偏置系统被配置为，随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性装料保持在第一角度，并且在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度。第一角度不同于第二角度。本公开的另一实施方式提供用于一种在连续压缩成型机中形成热塑性复合材料部件的方法。该方法包括使用于形成热塑性复合材料部件的热塑性复合材料装料随与模具对应的模套相对于模具在加热区中移动，其中，模套和模具位于连续压缩加工机器中。该方法使用偏置系统在加热区内将热塑性复合材料装料保持在第一角度。该方法使热塑性复合材料装料移动通过冷却区。该方法使用连续压缩成型机中的偏置系统在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度，其中，第一角度不同于第二角度。特征和功能可在本公开的各种实施方式中独立地实现或者可在其它实施方式中被组合，其中可参照以下描述和附图看到进一步的细节。附图说明在所附权利要求书中阐述了被认为是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时通过参照本公开的例示性实施方式的以下详细描述，将最佳地理解例示性实施方式以及其优选使用模式、进一步的目的和特征，附图中：图1是根据例示性实施方式的热塑性复合材料部件制造环境的框图的图示；图2是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的框图的图示；图3是根据例示性实施方式的模具和模套的角度的框图的图示；图4是根据例示性实施方式的偏置系统的框图的图示；图5是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的图示；图6是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的横截面图的图示；图7是根据例示性实施方式的连续压缩成型机的端部的图示；图8是根据例示性实施方式的具有热塑性复合材料装料的连续压缩成型机的端部的图示；图9是根据例示性实施方式的下导杆的图示；图10是根据例示性实施方式的模具上的角度的图示；图11是根据例示性实施方式的用于形成热塑性复合材料部件的工艺的流程图的图示；图12是根据例示性实施方式的用于确定转变区段的工艺的流程图的图示；图13是根据例示性实施方式的飞机制造和服务方法的框图的图示；图14是可实现例示性实施方式的飞机的框图的图示；以及图15是根据例示性实施方式的产品管理系统的框图的图示。具体实施方式例示性实施方式认识到并考虑到一个或更多个不同的考虑因素。例如，例示性实施方式认识到并考虑到，可通过减小当热塑性复合材料部件从连续压缩成型机被取下之后热塑性复合材料部件的一部分回弹时发生的残余应力或其它不期望的状况来实现热塑性复合材料部件的结构完整性和几何一致性的增加。例示性实施方式认识到并考虑到，在制造热塑性复合材料部件期间考虑热塑性复合材料部件的一部分可能发生的回弹量改变部件的角度可增加热塑性复合材料部件的结构完整性以及其它参数。例示性实施方式提供一种用于制造热塑性复合材料部件的方法和设备。在一个例示性示例中，一种连续压缩成型机包括模具、模套和偏置系统。模具延伸通过加热区和冷却区。模套与模具对应以用于当模套随热塑性复合材料装料相对于模具移动通过加热区和冷却区时从热塑性复合材料装料形成热塑性复合材料部件。偏置系统被配置为随着模套随热塑性复合材料装料移动通过加热区和冷却区，在加热区内将热塑性复合材料装料保持在第一角度并且在冷却区内将热塑性复合材料装料保持在第二角度。第一角度不同于第二角度。现在参照附图，具体地，参照图1，描绘了根据例示性实施方式的热塑性复合材料部件制造环境的框图的图示。如所描绘的，热塑性复合材料部件制造环境100包括连续压缩成型生产线102。在此示例中，连续压缩成型生产线102操作以制造热塑性复合材料部件104。热塑性复合材料部件104包括一种或更多种热塑性材料，其可被再加热以改变热塑性复合材料部件104的形状。通常，热塑性材料用在热塑性复合材料部件104的树脂中。热塑性复合材料部件104可采取若干不同的形式。例如，热塑性复合材料部件104可以是具有选自I形、平板或弯曲板形、Z形、U或C形、T形、帽形或某种其它合适类型的形状中的至少一个的横截面的加强构件。一个或更多个例示性示例可被应用于具有存在角度或弯曲的特征的任何热塑性复合材料部件。如本文所用，当与项目列表一起使用时，短语“……中的至少一个”意指可使用一个或更多个所列项目的不同组合，并且可仅需要列表中的各个项目中的一个。换言之，“……中的至少一个”意指可从列表中使用任何组合的项目和数量的项目，而非需要列表中的所有项目。项目可以是特定对象、事物或类别。例如，并非限制，“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可包括项目A、项目A和项目B、或者项目B。该示例还可包括项目A、项目B和项目C、或者项目B和项目C。当然，这些项目的任何组合可存在。在一些例示性示例中，“……中的至少一个”可以是(例如但不限于)两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或者其它合适的组合。加强构件可以是直的、弯曲的，具有均匀厚度、不均匀厚度或者某种其它合适的形状。热塑性复合材料部件104可用于形成或用在机身蒙皮、机翼蒙皮、控制面、门板、检修板、龙骨梁、地板梁、上承梁、加强构件、夹或者某种其它合适类型的应用中。热塑性部件还可选自包括梁、I梁、T梁、纵梁或者形状具有角特征的某种其它类型的部件的组。在此例示性示例中，连续压缩成型生产线102具有若干不同的组件。如所描绘的，连续压缩成型生产线102包括预成形工位106和固结工位108.预成形工位106是连续压缩成型机118的接收复合材料110的部分。复合材料110是复合材料、填充材料或者可用于形成热塑性复合材料部件104的其它合适类型的材料的铺层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续压缩成型机(118)，该连续压缩成型机(118)包括：模具(226)，该模具(226)延伸通过加热区(214)和冷却区(216)；模套(202)，该模套(202)与所述模具(226)对应以用于当所述模套(202)随热塑性复合材料装料(222)相对于所述模具(226)移动通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)时从所述热塑性复合材料装料(222)形成热塑性复合材料部件(224)；以及偏置系统(204)，该偏置系统(204)被配置为，随着所述模套(202)随所述热塑性复合材料装料(222)移动通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)，在所述加热区(214)内将所述热塑性复合材料装料(222)保持在第一角度(228)并且在所述冷却区(216)内将所述热塑性复合材料装料(222)保持在第二角度(230)，其中，所述第一角度(228)不同于所述第二角度(230)。

【技术特征摘要】
2017.04.25 US 15/496,3021.一种连续压缩成型机(118)，该连续压缩成型机(118)包括：模具(226)，该模具(226)延伸通过加热区(214)和冷却区(216)；模套(202)，该模套(202)与所述模具(226)对应以用于当所述模套(202)随热塑性复合材料装料(222)相对于所述模具(226)移动通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)时从所述热塑性复合材料装料(222)形成热塑性复合材料部件(224)；以及偏置系统(204)，该偏置系统(204)被配置为，随着所述模套(202)随所述热塑性复合材料装料(222)移动通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)，在所述加热区(214)内将所述热塑性复合材料装料(222)保持在第一角度(228)并且在所述冷却区(216)内将所述热塑性复合材料装料(222)保持在第二角度(230)，其中，所述第一角度(228)不同于所述第二角度(230)。2.根据权利要求1所述的连续压缩成型机(118)，该连续压缩成型机(118)还包括：在所述加热区(214)或所述冷却区(216)中的至少一个中的转变区段(316)，在该转变区段(316)中发生从所述第一角度(228)到所述第二角度(230)的转变。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的连续压缩成型机(118)，其中，所述偏置系统(204)包括：导杆(400)，该导杆(400)在所述冷却区(216)中将所述模套(202)保持在所述第二角度(230)，使得所述热塑性复合材料装料(222)具有所述第二角度(230)；其中，可选地，所述导杆(400)包括：细长构件(406)；以及引导元件(408)，该引导元件(408)对所述模套(202)施加压力(116)，使得所述模套(202)具有所述第二角度(230)；并且其中，可选地，所述偏置系统(204)包括：将密封杆朝着所述模套偏置的Belleville垫圈、螺旋弹簧、片簧、压缩弹簧、可变弹簧、板簧、蛇形弹簧或悬臂弹簧中的至少一个。4.根据权利要求1至2中的任一项所述的连续压缩成型机(118)，其中，所述模具(226)在所述冷却区(216)中具有所述第二角度(230)。5.根据权利要求1至2中的任一项所述的连续压缩成型机(118)，其中，所述偏置系统(204)包括：密封杆(402)，该密封杆(402)在所述加热区(214)中将所述模套(202)保持在所述第一角度(228)，并且其中，可选地，所述偏置系统(204)包括：键(710)，该键(710)偏置所述密封杆(402)离开所述模套(202)。6.根据权利要求1至2中的任一项所述的连续压缩成型机(118)，其中，所述模具(226)是上模具(226)并且所述模套(202)是第一模套(516)，所述连续压缩成型机还包括：下模具(508)，该下模具(508)延伸通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)；以及第二模套(518)，该第二模套(518)与所述下模具(508)对应以用于当所述热塑性复合材料装料(222)相对于所述下模具(508)移动通过所述加热区(214)和所述冷却区(216)时从所述热塑性复合材料装料(222)形成所述热塑性复合材料部件(224)，其中，所述第一模套(516)和所述第二模套(518)被配置为，随着所述第一模套(516)和所述第二模套(518)随所述热塑性复合材料装料(222)移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·P·斯泰纳切尔，R·D·威尔克森，J·R·福克斯，M·P·马特拉克，R·J·梅里曼，D·C·贝瑟森，D·P·布鲁克，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US