用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备和方法技术

一种用于形成沿径向横截面具有变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备，包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物(210)的储存心轴(300)、一个或多个从动辊(400，500)和轴对称的模具(600)，储存心轴、每个从动辊和模具在它们的轴向宽度上具有可变化的半径，所述半径限定具有凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括限定从动辊外表面的一部分的压板和适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板的致动器系统。

Equipment and method for forming axisymmetric fibre preforms with profiles varying along radial cross sections

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备和方法
本专利技术涉及通过卷绕通过三维(3D)编织或多层编织获得的纤维织物来成形纤维预制件。这种纤维预制件构成用于复合材料部件的纤维增强结构。本专利技术更具体地涉及纤维预制件，所述纤维预制件用于形成轴对称复合材料部件的增强件，所述轴对称复合材料部件具有截面变化的轮廓(形状和/或厚度变化)，例如航空发动机风扇壳体。用于这种部件的纤维预制件是通过编织纤维织物并在张力下将该织物卷绕到轴对称模具上而制成的，该轴对称模具包括径向部分的卷绕表面，该卷绕表面包括对应于待制造部件的轮廓的一凸起的部分。
技术介绍
为了制造适合于不同形状的注塑模具的纤维织物，使用形状编织，也称为“轮廓编织”或“外形编织”，其在于根据在以条带形式编织的纤维织物宽度上的位置卷取不同长度的经纱，以获得经纱长度(切向方向)之间的比率，所述比率类似于限定待制造的最终部件的变化轮廓的半径之间的比率。以这种方式编织的纤维织物储存在储存心轴上，用于随后在张力下卷绕到轴对称注射模具上，该轴对称注射模具包括卷绕表面，所述卷绕表面在径向截面中具有与待制造部件的轮廓相对应的凸起轮廓。当织物被卷绕到模具上时，它在张力下由储存心轴张力放置，储存心轴也被称为“卷取”心轴，一个或多个从动辊放置在储存心轴与注射模具之间。从动辊具有在它们轴向宽度上变化的半径，以便限定外表面或凸起轮廓，所述外表面或凸起轮廓在储存心轴与注射模具之间用于保持在编织期间限定的纱线长度比率。因此，节省纱线长度比率用于保持纤维织物中的均匀张力。当纤维预制件在模具上成形时，纤维织物通过多个匝卷起。对于每个匝，限定凸起轮廓的各个半径之间的比率根据已经卷绕的纤维织物层而变化。当最终部件中的形状和/或厚度比大时，这些轮廓变化本身更大。当纤维织物卷绕在注射模具上时，由于织物轮廓与其所卷绕的真实轮廓之间的差异，纤维织物可能变得偏移，从而导致在整个织物上的某些轴向位置处的张力损失。在部件宽度上的这些不平衡张力可导致例如波痕、纤维弯曲、夹紧纤维、不需要的额外厚度区域和不合规格的纤维体积分数之类的缺陷。这些张力不平衡还可以通过特别导致折痕的形成或不对准通过卷绕来使纤维结构的成形复杂化，从而使纤维结构的成形更加艰苦并且花费更长的时间。
技术实现思路
本专利技术在于提供上述缺点的方案。为此，本专利技术提供了一种用于成形具有在径向截面中的变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备，该设备包括用于储存卷绕带形式的纤维织物的储存心轴、一个或多个从动辊以及纤维织物通过卷绕成形在其上的轴对称模具，从动辊放置在储存心轴与轴对称模具之间，储存心轴、每个从动辊和模具具有它们的轴向宽度半径，所述轴向宽度半径变化以限定具有相应凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括：-压板，所述压板限定从动辊外表面的一部分的；和-致动器系统，所述致动器系统适于使所述辊段的压板沿着相对于从动辊的轴线是径向的方向上移动，以局部地改变从动辊的外表面的轮廓。通过使用能够局部地修改一个或多个从动辊的外表面的凸起轮廓的辊段，同时将纤维织物在张力下卷绕到模具上，本专利技术的设备使得可以成形在径向截面中的变化的轮廓的纤维预制件，其中张力的损失或不均匀性显着降低。而且，本专利技术的辊段也可用于局部增加纤维织物中的张力，例如以便减少预制件在较厚区域中扩张(以避免挤压和弯曲)。这些效果可能是织物被卷绕到模具上以便成形的结果，或者如果施加在织物上的张力很差地施加，它们可能在关闭模具时出现，并且然后它们在注塑部分中变得可见。有利地，在卷绕到模具上时，与其中张力不平衡更大的根据现有技术制造的纤维预制件相比，纤维预制件几乎没有缺陷(在待卷绕的第一圈的波痕，不良地施加的张力在闭合模具时引起纤维的弯曲和/或挤压，不期望的额外厚度的区域，纤维体积分数超出规格，折痕，未对准等)。这用于减少卷绕机的不希望的停止，这通常是必要的，以便校正例如折痕或织物塌陷的部分之类的缺陷，这也需要机器与一个或多个技术人员采取的动作一起反转。有利地，这种设备还使得可以制造不同的纤维预制件，它们在使用相同的从动辊时具有相似的轮廓，即不需要替换从动辊，如现有技术中所必需的那样。根据本专利技术的设备的第一特定特征，柔性膜覆盖所述至少一个从动辊的每个辊段压板。根据本专利技术的设备的第二特定特征，至少一个从动辊的每个辊段与适于测量纤维织物的张力的传感器相关联，每个传感器连接到构造成对应于传感器的张力测量的伺服控制系统，以便控制一些或所有辊段的致动器系统。根据本专利技术的装置的第三特定特征，每个辊段均具有不同的旋转轴，辊段的压板固定到旋转轴，致动器系统构造成沿着径向移动所述辊段的旋转轴。。根据本专利技术的设备的第四特定特征，所述至少一个从动辊具有与辊段共用的旋转轴，一辊段的每个压板均通过至少一个可弹性变形的元件连接到旋转轴。致动器系统具有多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一径向移动力。根据本专利技术的设备的第五特定特征，所述至少一个可弹性变形的元件包括弹簧或可压缩泡棉。根据本专利技术的设备的第六特定特征，所述至少一个从动辊包括固定支撑轴，所述固定支撑轴具有面向辊段的每个压板的多个滚动轴承，每个压板均通过弹簧连接到滚动轴承，致动器系统包括多个反向旋转元件，所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一径向移动力。本专利技术还提供了一种由通过三维或多层编织以形成具有在径向截面中的变化的轮廓的轴对称的纤维预制件而获得的纤维织物成形的方法，所述纤维织物通过在张力下卷绕到轴对称模具上以获得纤维预制件而成形，纤维织物从储存心轴上展开，纤维织物在放置在储存心轴与轴对称模具之间的一个或多个从动辊上行进，储存心轴、每个从动辊和模具具有以这样的方式变化的它们的轴向宽度半径，以便限定具有凸起轮廓的外表面，至少一个从动辊包括多个辊段，每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个辊段均包括限定所述至少一个从动辊的外表面的一部分的压板，在将纤维织物卷绕到轴对称模具上的同时每个压板可沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动，该方法还包括沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向从多个辊段中移动辊段的至少一个压板的步骤。根据本专利技术方法的特定特征，该方法包括：-测量作用在从储存心轴上展开并在从动辊上行进的纤维织物上的张力的步骤；和-响应于张力测量，使得至少一个辊段的压板沿着径向移动的步骤。附图说明本专利技术的其他特征和优点从作为非限制性示例给出的本专利技术的特定实施例的以下描述中显现，参考附图，其中：-图1是根据本专利技术的一个实施例的用于成形不同形状的纤维织物的设备的示意图；-图2是显示了卷绕在图1的设备的注射模具上的纤维织物的示意性立体图；-图3A和图3B是在一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；-图4A和图4B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；-图5A和图5B是图4A和图4B的从动辊在平面V上的示意性轴向剖视图；-图6A和图6B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的示意性轴向剖视图；-图7A和图7B是图6A和图6B的从动辊在平面VII上的示意性轴向剖视图；-图8A和图8B是另一实施例中图1的平面III上的从动辊的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备(10)，该设备包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物(210)的储存心轴(300)、一个或多个从动辊(400,500)，和所述纤维织物(210)将在其上通过被卷绕而成形的轴对称的模具(600)，所述从动辊被放置在所述储存心轴(300)与所述轴对称的模具(600)之间，所述储存心轴(300)、每个所述从动辊(400,500)，以及所述模具(600)具有穿过它们的轴向宽度的半径，所述半径是变化的，以限定具有相应的凸出的轮廓的外表面，其特征在于，至少一个从动辊(400,400‑1,400‑2,400‑3,400‑4)包括多个辊段，每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个所述辊段均包括：‑压板，所述压板限定所述从动辊的外表面的一部分；和‑致动器系统，所述致动器系统适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板，以局部地改变所述从动辊(400,400‑1,400‑2,400‑3,400‑4)的外表面的轮廓。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.16 FR 16577671.一种用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备(10)，该设备包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物(210)的储存心轴(300)、一个或多个从动辊(400,500)，和所述纤维织物(210)将在其上通过被卷绕而成形的轴对称的模具(600)，所述从动辊被放置在所述储存心轴(300)与所述轴对称的模具(600)之间，所述储存心轴(300)、每个所述从动辊(400,500)，以及所述模具(600)具有穿过它们的轴向宽度的半径，所述半径是变化的，以限定具有相应的凸出的轮廓的外表面，其特征在于，至少一个从动辊(400,400-1,400-2,400-3,400-4)包括多个辊段，每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸，每个所述辊段均包括：-压板，所述压板限定所述从动辊的外表面的一部分；和-致动器系统，所述致动器系统适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板，以局部地改变所述从动辊(400,400-1,400-2,400-3,400-4)的外表面的轮廓。2.根据权利要求1所述的设备，其中一柔性膜(220)覆盖所述至少一个从动辊(400-1,400-2,400-3,400-4)的每个辊段压板。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中至少一个所述从动辊(400,400-1,400-2,400-3,400-4,500)的每个辊段均与一传感器(34a，34b，34c，34d)相关联，所述传感器适于测量所述纤维织物(210)的张力，每个所述传感器(34a，34b，34c，34d)均连接到一伺服控制系统(35)，该伺服控制系统设置为响应所述传感器(34a，34b，34c，34d)的张力测量值，以控制一些或全部所述辊段的致动器系统。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中每个所述辊段(3a，3b，3c，3d)均具有不同的旋转轴(31a，31b，31c，31d)，所述辊段(3a，3b，3c，3d)的压板(32a，32b，32c，32d)固定到所述旋转轴(31a，31b，31c，31d)上，所述致动器系统设置为沿着径向移动所述辊段(3a，3b，3c，3d)的旋转轴(31a，31b，31c，31d)。5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述至少一个从动辊(400-2,400-3)具有与所述辊段(4a，4b，4c，4d，6a，6b，6c，6d)共有的旋转轴(X402)，一辊段(4a，4b，4c，4d)的每个压板(42a，42b，42c，42d，62a，62b，62c，62d)均通过至少一个可弹性变形的元件连接到所述旋转轴(X402，X403)上，所述致动器...

【专利技术属性】
技术研发人员：休伯特·让·玛丽·法布尔，杰里米·海勒特，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，
类型：发明
国别省市：法国,FR