用于在成形在成形心轴上期间保持复合填料的夹紧系统技术方案

本公开涉及用于在成形在成形心轴上期间保持复合填料的夹紧系统。用于相对于成形心轴将复合填料紧固到位的夹紧系统包括上游铰链夹具和下游铰链夹具，所述上游铰链夹具和所述下游铰链夹具在使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间，相对于心轴上游端和心轴下游端将所述复合填料的相对两端夹紧到相应位置。所述铰链夹具中的每一者均被配置成在使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间将所述复合填料的对应端围绕铰链轴线从大致近似平坦配置折叠到成角度配置。所述铰链轴线中的至少一个近似平行于折叠轴线取向，所述折叠轴线靠近心轴顶部与相对的心轴侧表面中的至少一个心轴侧表面的交叉处。

A clamping system for holding composite fillers during forming on the forming mandrel

The present disclosure relates to a clamping system for retaining a composite filler during forming on a forming mandrel. The clamping system for tightening the composite filler relative to the forming mandrel comprises an upstream hinge clamp and a downstream hinge clamp, which clamp the relative ends of the composite filler to the corresponding positions relative to the upstream end of the mandrel and the downstream end of the mandrel during forming the composite filler to the forming mandrel. Each of the hinge clamps is configured to fold the corresponding end of the composite filler from a roughly flat configuration to an angular configuration around the hinge axis during forming the composite filler to the forming mandrel. At least one of the hinge axes is approximately parallel to the folding axes, and the folding axes are near the intersection of the top of the spindle and at least one surface of the opposite side of the spindle.

【技术实现步骤摘要】
用于在成形在成形心轴上期间保持复合填料的夹紧系统
本公开总体涉及复合制造，并且更具体地涉及一种用于在成形心轴上成形期间保持复合填料的夹紧系统。
技术介绍
由于复合结构提供的较高强度重量比，复合材料越来越多地用于结构应用中。例如，在飞行器构建中，复合材料的使用量不断增加，用以形成机身、机翼、垂直尾翼、水平稳定器及其他部件。可通过将多个长形复合纵梁共同固化或共同粘合到复合机翼蒙皮来生产机翼面板。每个复合纵梁的制造过程可包括铺设未固化的复合层片的堆叠以形成可具有近似平坦配置的复合填料。每个复合层片均可由浸渍有聚合物基质材料(例如，环氧树脂)的增强纤维(例如，碳纤维)组成。在铺设之后，复合填料可成形在长形的成形心轴上，使得复合填料呈现与成形心轴的横截面形状对应的成角度配置。在成形之后，复合填料可与其他复合部分(诸如复合蒙皮)共同固化或共同粘合。在使复合填料成形在长形的成形心轴上期间，复合填料的相对两端必须相对于成形心轴的相应相对两端精确地保持到位。另外，纵向张力必须在成形过程期间施加到复合填料以减少或防止复合填料中出现褶皱。随着复合填料从近似平坦配置过渡到成角度配置，必须连续施加纵向张力。此外，优选地，复合填料在成形过程期间维持与成形心轴的对中关系。在成形之后，复合填料必须能从成形心轴容易地去除以允许高生产率。上述要求不应理解可从已知成形系统中获得。可以看出，本领域需要一种用于将复合填料相对于成形心轴精确地保持到位的系统和方法，使得允许在从平坦配置过渡到成角度配置期间在复合填料中连续施加纵向张力，并且优选地提供一种用于保持复合填料在成形心轴上对中并允许在成形之后容易去除复合填料的手段。
技术实现思路
本公开具体解决并缓解了与使复合填料成形到成形心轴上关联的上述需要，本公开提供了一种用于相对于成形心轴将复合填料紧固到位的夹紧系统。该夹紧系统包括上游铰链夹具和下游铰链夹具，所述上游铰链夹具和所述下游铰链夹具被配置成，在使用包层组件使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间相对于心轴上游端和心轴下游端将所述复合填料的相对两端分别夹紧并保持到相应位置，在所述包层组件沿着所述成形心轴平移期间所述复合填料滑过的所述包层组件。所述铰链夹具中的每一者均被配置成在使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间将所述复合填料的对应端围绕铰链轴线从大致近似平坦配置折叠到成角度配置。还公开了一种用于使复合填料成形到成形心轴上的成形系统。该成形系统包括成形心轴，所述成形心轴具有心轴上游端、心轴下游端和由心轴顶部互连的相对的心轴侧表面。另外，该成形系统包括上游铰链夹具和下游铰链夹具，所述上游铰链夹具和所述下游铰链夹具被配置成在，在使用包层组件将所述复合填料成形到所述成形心轴上期间相对于所述心轴上游端和所述心轴下游端将复合填料的相对两端分别夹紧并保持到相应位置，在包层组件沿着所述成形心轴的纵向方向平移期间所述复合填料滑过所述包层组件。所述铰链夹具被配置成在使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间，将所述铰链夹具和所述复合填料的对应端围绕至少一个铰链轴线从大致近似平坦配置折叠到成角度配置。所述铰链轴线中的至少一个近似平行于所述复合填料的折叠轴线取向。所述折叠轴线靠近所述心轴顶部与所述心轴侧表面中的至少一个心轴侧表面的交叉处。还公开了一种使复合填料成形到成形心轴上的方法。该方法包括：将复合填料的相对两端中的至少一端夹紧到位于成形心轴的心轴端处的铰链夹具。另外，该方法包括：使所述复合填料成形到所述成形心轴上；以及在使所述复合填料成形到所述成形心轴上期间将所述铰链夹具从近似平坦配置折叠到成角度配置。已讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种实施方式中独立实现，或者可在其他实施方式中组合实现，其进一步细节可以参考以下描述和下面的附图。附图说明参照附图，本公开的这些及其他特征将变得更明显，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且其中：图1是具有复合机翼的飞行器的立体图，复合机翼均包括由多个复合纵梁加固的复合机翼面板；图2是L形纵梁的实例的立体图，两个L形纵梁可按照以背对背关系组装以形成T形复合纵梁，并且其中每个L形纵梁均可形成在成形心轴上并且使用本文中公开的铰链夹具在复合填料的相对两端的每端处被保持到位；图3是成形系统的实例的立体图，所述成形系统用于在复合填料滑过包层组件并分别使用上游铰链夹具和下游铰链夹具在心轴上游端和心轴下游端处保持到位的同时通过使热包层组件沿着成形心轴平移而使复合填料成形到成形心轴上；图4是在使复合填料成形到成形心轴上之前的图3的成形系统的分解立体图；图5是复合填料以及用于相对于相应的心轴上游端和心轴下游端将复合填料保持到位的上游铰链夹具和下游铰链夹具的立体图；图6是在使复合填料成形到成形心轴上之前的成形系统的分解侧视图；图7是图6的成形系统的组装侧视图；图8是图7的成形系统的俯视图；图9是用于相对于心轴上游端保持复合填料的上游铰链夹具的实例的顶部局部剖视图；图10是下板、上板以及包括有上游铰链夹具和下游铰链夹具的弹簧夹的侧视图；图11是安装在下板和上板上的弹簧夹的实例的立体图；图12是在安装弹簧夹之前将复合填料夹在其间而组装的下板和上板的侧视图；图13是示出将复合填料夹紧在下板和上板夹之间的弹簧夹的侧视图；图14是由铰链安装支架联接到心轴上游端的上游铰链夹具的侧视图；图15是处于近似平坦配置的上游铰链夹具的端视图，并且以虚线示出了上游铰链夹具变成成角度配置的可枢转性；图16是用于相对于心轴下游端保持复合填料的下游铰链夹具的实例的俯视图；图17是处于近似平坦配置的下游铰链夹具的端视图，并且以虚线示出了下游铰链夹具变成成角度配置的可枢转性；图18是联接到向前延伸元件的下游铰链夹具的侧视图，向前延伸元件用于在成形到成形心轴上期间将纵向张力施加到复合填料；图19是成形心轴的侧视图，示出了在心轴上游端处处于成角度配置的上游铰链夹具和复合填料，并且示出了处于近似平坦配置的下游铰链夹具和复合填料；图20是沿着图19的线20截取的成形系统的剖视图，并且图示了由包层组件的一对楔形元件的前部区段支撑的包层组件和复合填料的近似平坦配置；图21是沿着图20的线21截取的复合填料的一个横向侧面的放大剖视图(为了清楚起见省略包层组件)，并且图示了复合填料的初始近似平坦配置；图22是沿着图19的线22截取的成形系统的剖视图，并且图示了由于在使复合填料渐进成形时施加了由上加热包层施加到复合填料的包层成形压力而在复合填料的横向相对两侧的每侧中形成Z形轮廓；图23是沿着图22的线23截取的复合填料的一个横向侧面的放大剖视图，并且图示了位于心轴侧表面与楔形元件顶侧的接合处的横向向外移动的滑动区域(为了清楚起见省略包层组件)，并且在使包层组件沿着成形心轴平移期间，构成复合填料的复合层片相对于彼此在横向向外移动的滑动区域内层间滑动，并且进一步示出了楔形元件维持复合填料的横向外侧部分与心轴顶部的水平切线成平行关系(例如，水平)；图24是沿着图19的线24截取的成形系统的剖视图，并且图示了在楔形元件的锥形区段的后部位置处挤压到成形心轴的复合填料的每个横向侧；图25是沿着图24的线25截取的复合填料的一个横向侧面的放大剖视图，并且图示了挤压到成形心轴的心轴侧表面的复合填料；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于相对于成形心轴(202)将复合填料(500)固定到位的夹紧系统(200)，所述成形心轴(202)具有由心轴顶部(204)互连的相对的心轴侧表面(212)，该夹紧系统(200)包括：上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)，所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)被配置成，在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间相对于成形心轴(202)的心轴上游端(214)和心轴下游端(216)将复合填料(500)的相对两端(506，508)分别夹紧并保持到相应位置；所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的每一者均被配置成在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间围绕铰链轴线(330)从近似平坦配置(332)折叠到成角度配置(334)；并且所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的至少一者的所述铰链轴线(330)近似平行于所述复合填料(500)的折叠轴线(336)而取向，并且靠近所述心轴顶部(204)与所述心轴侧表面(212)中的至少一个心轴侧表面的交叉处。

【技术特征摘要】
2017.07.14 US 15/649,6461.一种用于相对于成形心轴(202)将复合填料(500)固定到位的夹紧系统(200)，所述成形心轴(202)具有由心轴顶部(204)互连的相对的心轴侧表面(212)，该夹紧系统(200)包括：上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)，所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)被配置成，在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间相对于成形心轴(202)的心轴上游端(214)和心轴下游端(216)将复合填料(500)的相对两端(506，508)分别夹紧并保持到相应位置；所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的每一者均被配置成在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间围绕铰链轴线(330)从近似平坦配置(332)折叠到成角度配置(334)；并且所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的至少一者的所述铰链轴线(330)近似平行于所述复合填料(500)的折叠轴线(336)而取向，并且靠近所述心轴顶部(204)与所述心轴侧表面(212)中的至少一个心轴侧表面的交叉处。2.根据权利要求1所述的夹紧系统(200)，其中：在所述心轴上游端(214)的紧邻上游位置处，由铰链安装支架(358)将所述上游铰链夹具(302)固定地联接到所述心轴上游端(214)。3.根据权利要求1或2所述的夹紧系统(200)，其中，所述上游铰链夹具(302)和所述下游铰链夹具(304)均包括：铰链(324)，所述铰链具有能围绕所述铰链轴线(330)枢转的一对铰链半部(326)；一对下板(306)，所述一对下板分别联接到所述一对铰链半部(326)；一对上板(308)，所述一对上板分别能安装在所述一对下板(306)之上；一对夹紧装置(338)，所述一对夹紧装置分别被配置成将所述复合填料(500)夹紧在所述下板(306)和所述上板(308)之间；并且所述一对铰链半部(326)被配置成，在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间围绕所述铰链轴线(330)旋转以使所述复合填料(500)从所述近似平坦配置(332)过渡到所述成角度配置(334)。4.根据权利要求3所述的夹紧系统(200)，其中：所述夹紧装置(338)中的至少一个夹紧装置是能安装在上板(308)和下板(306)上的弹簧夹(340)。5.根据权利要求3或4所述的夹紧系统(200)，其中：所述上板(308)和所述下板(306)中的至少一者具有内夹紧表面(314)，所述内夹紧表面(314)具有用于抓握所述复合填料(500)的机械抓握元件(316)。6.根据权利要求3或4所述的夹紧系统(200)，其中：所述上板(308)和下板(306)中的至少一者包括一个或更多个板对齐元件(318)，所述一个或更多个板对齐元件(318)用于保持所述上板(308)中的至少一个上板与所述下板(306)中的一个下板对齐。7.一种用于使复合填料(500)成形到成形心轴(202)上的成形系统(200)，该成形系统(200)包括：成形心轴(202)，所述成形心轴具有心轴上游端(214)、心轴下游端(216)和由心轴顶部(204)互连的相对的心轴侧表面(212)；上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)，所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)被配置成，在使用包层组件(400)将所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间相对于所述心轴上游端(214)和所述心轴下游端(216)将复合填料(500)的相对两端(506，508)分别夹紧并保持到相应位置，在所述包层组件(400)沿着所述成形心轴(202)的纵向方向平移期间所述复合填料(500)滑过所述包层组件(400)；所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的每一者均被配置成，在使所述复合填料(500)成形到所述成形心轴(202)上期间围绕至少一个铰链轴线(330)折叠，以使所述复合填料(500)的对应端(506，508)和所述铰链夹具(302，304)从近似平坦配置(332)过渡到成角度配置(334)；并且所述上游铰链夹具(302)和下游铰链夹具(304)中的至少一者的所述铰链轴线(330)近似平行于所述复合填料(500)的折叠轴线(336)而取向，所述折叠轴线(336)靠近所述心轴顶部(204)与所述心轴侧表面(212)中的至少一个心轴侧表面的交叉处。8.根据权利要求7所述的成形系统(200)，其中，所述上游铰链夹具(302)和所述下游铰链夹具(304)中的至少一者包括：铰链(324)，所述铰链具有能围绕所述至少一个铰链轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·G·罗宾斯，D·威利斯，J·B·雷东多，M·C·科尔索·吕埃达，
申请(专利权)人：波音公司，艾普拉斯认证公司，
类型：发明
国别省市：美国,US