用于复合零件的展现变化的曲率半径的间隙填充件的制造制造技术

本申请提供了用于复合零件的展现变化的曲率半径的间隙填充件的制造。一个实施方式是一种方法，该方法包括：获取纤维增强材料的丝束，选择多个丝束来用于具有聚合形状的捆束，将丝束共同组装成捆束，通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲，穿过模具拉拔捆束以使捆束结合成预成型件，沿预成型件强加纵向地变化的截面，并且锁定预成型件的曲率。

Manufacture of Gap Fillers for Composite Parts with Variable Curvature Radius

This application provides the manufacture of gap fillers for composite parts showing varying curvature radius. An embodiment is a method of obtaining a bundle of fibre reinforced materials, selecting multiple bundles for bundles with aggregated shapes, assembling the bundles together into bundles, bending the assembled bundles by sliding them relative to each other, drawing the bundles through a die to bind the bundles into preforms, and imposing the longitudinal direction along the preforms. Ground-varying cross sections and locking the curvature of the preform.

【技术实现步骤摘要】
用于复合零件的展现变化的曲率半径的间隙填充件的制造
本公开涉及复合材料的领域、并且尤其涉及提高复合材料中的接合部的强度的间隙填充件。
技术介绍
构成材料(例如，碳纤维增强聚合物(CFRP))的多层层压板可以在它们变硬成整体式复合零件之前形成为各种不同的形状中的任一种。例如，在层压板变硬成复合零件之前，可以利用模具和/或其他成型工具来改变层压板的片材形状。可以由形成为具有包括弯曲半径的截面的形状的扁平层压板来制造支撑结构。在与其他成型层压板结合以产生具有I形、J形、T形、Z形、C形、帽形等截面的支撑结构时，层压板之间的接合部可以具有结合了多种半径的纵向间隙。因此，期望间隙填充件(俗称为“面条件(noodle)”)用来占据间隙。用于复合零件的间隙填充件可以由“预浸”纤维或用于树脂灌注的干层压板、或甚至用于树脂灌注的拼凑在一起的干层压板制成。在任何情况下，用于复杂轮廓复合零件的间隙填充件的形式依然是充满挑战的，因为接合部可能展现出沿其长度改变的曲率半径以符合所支撑的结构的内模线(IML)。当前的间隙填充件具有恒定的纵向截面尺寸并且形成为符合复合零件中的间隙的纵向曲率。因此，将期望具有一种考虑到至少一些以上讨论的问题以及其他可能的问题的方法和设备。
技术实现思路
本文中描述的实施例提供了能够自动制造预成型件(例如，间隙填充件)的技术和系统，这些预成型件展现出沿其长度变化的曲率。这导致了针对各种形状和尺寸的复合零件而定制的间隙填充件，这进而提高了强度。具体地，本文中描述的实施例可以通过在预成型件内的纤维增强材料的丝束之间引起滑动平面来制造弯曲的预成型件。这些滑动平面可以在连续的制造过程中进行调整、并且甚至可以允许沿多个轴线产生曲率。一个实施例是一种方法，该方法包括：获取纤维增强材料的丝束，选择多个丝束来用于具有聚合形状的捆束(bundle)，将丝束共同组装成捆束，通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲，穿过模具拉拔捆束以使捆束结合成预成型件，强加沿预成型件纵向地变化的截面，并且锁定预成型件的曲率。另一个实施例是一种设备，该设备包括张力驱动器，这些张力驱动器在丝束聚合为捆束之前通过向丝束中的各个丝束施加不同的张力量而在各个丝束之间引起滑动平面。该设备还包括控制器和驱动系统，该控制器选择由这些张力驱动器施加的张力量，该驱动系统穿过模具拉拔捆束，由此使捆束结合成预成型件。另一个实施例是一种制品。该制品包括用于飞机的预成型件。该预成型件包括纤维增强材料的多个丝束，这些丝束各自已成形为纵向地变化的不同截面形状。这些丝束通过相对于彼此滑动而弯曲。另一个实施例是一种制品。该制品包括用于飞机的预成型件。该预成型件包括纤维增强材料的多个丝束，这些丝束各自已成形为不同截面形状。各个丝束由与预成型件中的其他丝束不同的量而张紧，导致丝束之间的滑动平面。另一个实施例是一种系统，该系统包括引导件和张力驱动器，该引导件将纤维增强材料的丝束共同组装成具有聚合形状的捆束，这些张力驱动器通过向丝束中的各个丝束施加不同的张力量而在捆束的丝束之间引起滑动平面。该系统还包括：加热器，这些加热器将捆束加热至粘结温度，丝束在该粘结温度下结合在一起；驱动系统，该驱动系统在丝束被加热时穿过模具拉拔丝束，由此使捆束结合为预成型件；以及冷却器，该冷却器降低预成型件的温度，由此锁定由这些不同的张力量限定的曲率。另一个实施例是一种系统，该系统包括：控制器，该控制器配置成用于选择纤维增强材料的多个丝束以用于组装成具有聚合形状的捆束；引导件，该引导件配置成用于将纤维增强材料的多个丝束共同组装成捆束；以及张力驱动器，这些张力驱动器配置成用于通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲。该系统还包括：加热器，这些加热器将捆束加热至粘结温度，丝束在该粘结温度下结合在一起；驱动系统，该驱动系统在丝束被加热时穿过模具拉拔丝束，由此使捆束结合为预成型件；以及冷却器，该冷却器配置成用于降低预成型件的温度，由此锁定由滑动平面限定的曲率。另一个实施例是体现编程指令的非暂时性计算机可读介质，这些编程指令在由处理器执行时可操作成用于执行方法。该方法包括：引导驱动系统获取纤维增强材料的丝束，引导驱动系统穿过引导件拉拔丝束，该引导件将丝束共同组装成具有聚合形状的捆束，并且引导张力驱动器通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲。该方法还包括：引导驱动系统穿过模具拉拔捆束以将捆束结合成预成型件，强加沿预成型件纵向地变化的截面，并且锁定预成型件处的曲率。其他示意性实施例(例如，与前述实施例相关的方法和计算机可读介质)可以在下文中描述。已讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现、或者可以在其他实施例中组合，其进一步的细节可以参照以下说明和附图看到。附图说明现在将参照附图并且仅通过举例的方式描述本公开的一些实施例。在所有图上，相同的参考标号表示相同的元件或相同类型的元件。图1展示了示意性实施例中的面板。图2展示了示意性实施例中的面板的帽形区段。图3A至图3B展示了示意性实施例中的图2的帽形区段的进一步视图。图4至图5展示了示意性实施例中的间隙填充件的截面。图6是展示了示意性实施例中的用于弯曲的间隙填充件的制造系统的图示。图7是展示了示意性实施例中的用于操作用于弯曲的间隙填充件的制造系统的方法的流程图。图8是展示了示意性实施例中的用于向间隙填充件施加曲率的力函数的力图。图9是示意性实施例中的制造系统的框图。图10是示意性实施例中的飞机制造及维修方法的流程图。图11是示意性实施例中的飞机的框图。具体实施方式附图和以下说明展示了本公开的具体示意性实施方式。因此将可以理解的是，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置尽管在文中未明确描述或示出，但仍体现了本公开的原理并且被包括在本公开的范围内。此外，本文中描述的任何实例旨在帮助理解本公开的原理，并且应解读为不限于这些具体列举的实例和条件。因此，本公开并不限于以下描述的具体实施例或实例，而是由权利要求及其等同物限定。图1至图3B展示了其中可以利用间隙填充件以提高接合部的强度的环境。具体地，图1展示了示意性实施方式中的面板100。面板100是诸如机翼、稳定面等的各种部件之一，这些部件可以在结构上利用帽形区段或桁条来增强。在这个实施例中，面板100由沿宽度(W)分布的多个帽形区段110增强。各个帽形区段110沿面板100的长度(L)延伸。如在图1中示出的，每个帽形区段的曲率半径可以沿面板100的长度变化。因此，在沿面板100的长度的点P1处，存在第一曲率半径R1，并且在点P2处，存在大于R1的第二曲率半径R2。图2展示了示意性实施例中的面板的帽形区段200。具体地，图2是与图1的观看箭头2对应的截面图。帽形区段200沿宽度(W)、长度(L)、和厚度(T)延伸。截面变化可以沿帽形区段200的长度和/或在填充帽形区段200内的间隙的预成型件内出现。本文中讨论的技术允许由纵向地成形/修剪成变化的截面形状的丝束来形成预成型件(例如，图3的预成型件350和预成型件352)。以此方式，即便截面可以沿预成型件的长度在不同位置处变化，但预成型件在端部之间将具有相同数量的丝束/件。这可以通过修剪预成型件的周边和/或调整使预成型件成形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：获取纤维增强材料的丝束(步骤702)；选择多个丝束来用于具有聚合形状的捆束(步骤704)；将所述丝束共同组装成所述捆束(步骤706)；通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲(步骤708)；穿过模具拉拔所述捆束以使所述捆束结合成预成型件，沿所述预成型件强加纵向地变化的截面(步骤712)；以及锁定所述预成型件的曲率(步骤714)。

【技术特征摘要】
2017.09.28 US 15/718,7041.一种方法，包括：获取纤维增强材料的丝束(步骤702)；选择多个丝束来用于具有聚合形状的捆束(步骤704)；将所述丝束共同组装成所述捆束(步骤706)；通过使组装好的丝束相对于彼此滑动来使组装好的丝束弯曲(步骤708)；穿过模具拉拔所述捆束以使所述捆束结合成预成型件，沿所述预成型件强加纵向地变化的截面(步骤712)；以及锁定所述预成型件的曲率(步骤714)。2.根据权利要求1所述的方法，其中：在所述捆束的所述丝束之间引起滑动平面是通过向所述丝束中的每个丝束施加不同的张力量。3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述曲率由不同的张力量来限定。4.根据权利要求2所述的方法，其中：施加给每个丝束的张力量基于对于所述预成型件的期望曲率来选择。5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：经由张力驱动器使对所述丝束的张力变化，所述张力驱动器各自能调整地控制特定丝束处的张力。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：选择多个丝束来用于所述捆束是基于所述预成型件在特定纵向位置处的高度。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述捆束加热至粘结温度，所述丝束在所述粘结温度下结合在一起(步骤710)。8.根据权利要求1所述的方法，其中：所述丝束沿多个轴线组装在一起；并且在所述丝束之间沿所述轴线引起滑动平面。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在连续地制造所述预成型件时改变滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·戈登，安德鲁·克利莫夫斯基，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US