成型设备、方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及成型设备、方法和系统。一种成型设备包括框架。该框架限定了竖直轴线、水平轴线和纵轴线。滑架可移动地连接到框架。第一脚踏可移动地连接到滑架，使得它可以沿竖直轴线移动。第二脚踏可移动地连接到滑架，使得它可以沿竖直轴线移动。第一摆臂可移动地连接到滑架，并且可移动地连接到滑架的第二摆臂相对于纵轴线与第一摆臂横向相对。一种方法包括在成型工具的成型表面上施加至少一个铺层的复合材料并用成型设备在成型工具的成型表面上使所述至少一个铺层的复合材料变形。使所述至少一个铺层的复合材料变形。使所述至少一个铺层的复合材料变形。

【技术实现步骤摘要】
成型设备、方法和系统


[0001]本申请涉及复合零件的制造，并且特别涉及复合零件的逐层成型的设备、 方法和系统。

技术介绍

[0002]成型的复合结构通常用于期望轻量和高强度的应用，例如飞机和交通工 具。通常，这些应用利用必须成型并然后固化的波状外形零件。复合结构(特 别是相对较大的复合结构或具有复杂外形的复合结构)的常规成型在固化之 前需要大量的手工劳动。举例来说，复合纤维铺层(例如，预浸渍纤维铺层 或干织物)用手铺设在成某种形状的成型工具或心轴上。然后通常通过加热 和加压使该零件固化。所得零件与成型工具的形状相匹配。然而，纤维铺层 的手动铺设既费时又费力。
[0003]一些已知的复合制造工艺试图使成型操作的一部分自动化。作为一个示 例，悬垂成型工艺包括加热预浸渍纤维铺层的叠层(“复合装料”)并使用 真空袋或橡胶气囊将其用力压在心轴周围。然而，这种方法在厚层压板或具 有较复杂形状的结构上取得的成功有限。作为另一个示例，压实机可用于在 制作过程中将复合装料压紧在工具表面上。然而，当工具表面和所产生的结 构为波状外形时，这种方法通常需要在压实之后进行补充手动成型。因此， 虽然此类方法在使相对较小且较薄的复合结构或具有相对简单形状的复合结 构成型这方面可能是有效的，但是当应用于使大型复合结构或具有较复杂形 状的复合结构成型时，它们可能是低效的。
[0004]因此，本领域技术人员继续致力于复合制造领域中的研发，并且更具体 地，继续致力于关于相对较大和/或相对较复杂的复合结构的逐层制造的研发。
专利技术内容
[0005]公开了一种成型设备、方法和系统。以下是根据本公开的主题的可以要 求保护或不要求保护的示例的非详尽列表。
[0006]在示例中，一种成型设备包括框架。该框架限定了竖直轴线线、水平轴 线和纵轴线。滑架可移动地连接到框架。第一脚踏可移动地连接到滑架，使 得它可以沿竖直轴线线移动。第二脚踏可移动地连接到滑架，使得它可以沿 竖直轴线线移动。第一摆臂可移动地连接到滑架，并且可移动地连接到滑架 的第二摆臂相对于纵轴线与第一摆臂横向相对。铺层支撑特征件位于第一脚 踏和第二脚踏下方并且被构造成在成型之前支撑铺层。
[0007]还公开了一种使复合零件成型的方法。
[0008]在示例中，一种方法包括在成型工具的成型表面上施加至少一个铺层的 复合材料并用成型设备在成型工具的成型表面上使所述至少一个铺层的复合 材料变形。成型设备包括框架。该框架限定了竖直轴线线、水平轴线和纵轴 线。滑架可移动地连接到框架。第一脚踏可移动地连接到滑架，使得它可以 沿竖直轴线线移动。第二脚踏可移动地连接到滑架，使得它可以沿竖直轴线 线移动。第一摆臂可移动地连接到滑架，并且可移动地连接到
滑架的第二摆 臂相对于纵轴性与第一摆臂横向相对。
[0009]还公开了一种用于使复合零件成型的系统。
[0010]在示例中，一种系统包括成型设备。成型设备包括框架。该框架限定了 竖直轴线、水平轴线和纵轴线。滑架可移动地连接到框架。第一脚踏可移动 地连接到滑架，使得它可以沿竖直轴线移动。第二脚踏可移动地连接到滑架， 使得它可以沿竖直轴线移动。第一摆臂可移动地连接到滑架120，并且可移动 地连接到滑架的第二摆臂150相对于纵轴线与第一摆臂140横向相对。该系 统还包括成型工具。该系统还包括至少一个铺层的复合材料。
附图说明
[0011]图1是示例成型设备的等距视图。
[0012]图2是示例成型设备的侧视图。
[0013]图3是图2的成型设备的一部分的等距视图。
[0014]图4是图3的成型设备的所述部分的平面图。
[0015]图5是图2的成型设备的一部分的侧视图。
[0016]图6是图2的成型设备的一部分的侧视图。
[0017]图7是图2的成型设备的一部分的侧视图。
[0018]图8是图2的成型设备的一部分的侧视图。
[0019]图9是图2的成型设备的一部分的侧视图。
[0020]图10是使复合零件成型的方法的流程图。
[0021]图11是使复合零件成型的系统的框图。
[0022]图12是制造方法的流程图。
[0023]图13是复合制造系统的框图。
[0024]图14是飞机制造和服务方法的流程图。
[0025]图15是飞机的框图。
具体实施方式
[0026]本申请涉及复合零件的逐层成型的设备、方法和系统。应当理解，以下 公开提供了用于实现各种实施例的不同特征的多个示例。描述了部件和布置 的具体示例以简化本公开。下面提供了根据本公开的主题的说明性的、非穷 尽的示例，其可以但不一定要求保护。本文中对“示例”的提及是指结合示 例描述的一个或多个特征、结构、元素、部件、特性和/或操作步骤包括在根 据本公开的主题的至少一个方面、实施例和/或实施方式中。因此，贯穿本公 开的短语“示例”、“另一个示例”、“一个或多个示例”及类似的语言可 以但不一定指相同的示例。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定包 括表征任何其他示例的主题。此外，表征任何一个示例的主题可以但不一定 与表征任何其他示例的主题组合。
[0027]成型设备100、方法200和系统300的示例实现了复合零件375的自动化 成型，并且更具体地，实现了在成型工具310上使至少一个铺层320的复合 材料325成型以用于制造复合零件375。与常规复合制作相比，这种制作工艺 的自动化减少了处理时间、减少了劳动和成本并减少了可能导致最终的复合 结构中不期望的不一致的工艺变化(例如，人为错误)。成型设备100、方法 200和系统300还实现了复合材料325的逐层成型以制作复合零件375。
逐层 成型有利于大型复合结构、厚复合结构和/或具有复杂形状的复合结构的制作。 与常规复合制作相比，逐层成型还减少了复合结构内的铺层的屈曲或起皱。
[0028]通常，复合铺层包括单个铺层(例如，一层厚度)的复合材料325。复合 材料325可以采用各种合适类型的复合材料325中的任一种的形式。在一个 或多个示例中，一铺层320的复合材料325通过层压数道单向复合带而成型， 该单向复合带预浸渍有树脂基体。贯穿本公开，除非另有明确说明，否则短 语“铺层”是指至少一个铺层320的复合材料325。铺层320也可称为复合贴 片或复合装料。
[0029]复合制造系统600包括多个子系统(包括成型系统300)，所述多个子系 统有利于并对应于与复合零件375的制造相关联的不同制作操作。复合制造 系统600的子系统相互连结并且协同以使制作工艺的至少一部分自动化。贯 穿本公开，所公开的系统600的子系统本身可被称为“系统”，或者被称为 在其中发生一个或多个制作操作的站。在这些子系统或站中有用于成型的系 统300，其在下面详细示出并描述。
[0030]本文描述的成型设备100、方法200和系统300的示例利用多个半自动化 或自动化子系统在成型工具310上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种成型设备(100)，其包括：框架(110)，其限定竖直轴线(112)、水平轴线(114)和纵轴线(116)；滑架(120)，其可移动地连接到所述框架(110)；第一脚踏(130)，其可移动地连接到所述滑架(120)；第二脚踏(135)，其可移动地连接到所述滑架(120)；第一摆臂(140)，其可移动地连接到所述滑架(120)；第二摆臂(150)，其可移动地连接到所述滑架(120)，所述第二摆臂(150)相对于所述纵轴线(116)与所述第一摆臂(140)横向相对；和铺层支撑特征件(185)，其位于所述第一脚踏(130)和所述第二脚踏(135)下方。2.根据权利要求1所述的成型设备(100)，包括可移动地连接到所述第一摆臂(140)的第一末端执行器(145)。3.根据权利要求1或2所述的成型设备(100)，包括可移动地连接到所述第二摆臂(150)的第二末端执行器(155)。4.根据权利要求2所述的成型设备(100)，其中所述第一末端执行器(145)包括第一成型特征件(142)。5.根据权利要求3所述的成型设备(100)，其中所述第二末端执行器(155)包括第二成型特征件(152)。6.根据权利要求1所述的成型设备(100)，其中所述第一摆臂(140)和所述第二摆臂(150)被构造成沿所述水平轴线(114)和所述纵轴线(116)枢转并且施加成型力(330)。7.根据权利要求1所述的成型设备(100)，其中所述第一脚踏(130)和所述第二脚踏(135)被构造成沿所述竖直轴线(112)移动并且施加压实力(350)。8.根据权利要求7所述的成型设备(100)，其中所述第一摆臂(140)和所述第二摆臂(150)被构造成从所述滑架(120)独立枢转。9.根据权利要求1所述的成型设备(100)，其包括致动器(147)，所述致动器被构造成使所述第一摆臂(140)沿所述竖直轴线(112)移动。10.一种用于使复合零件成型的方法(200)，所述方法(200)包括：在成型工具(310)的成型表面(308)上施加(210)至少一个铺层(320)的复合材料(325)；以及用根据权利要求1所述的成型设备(100)在所述成型工具(310)的所述成型表面(308)上使所述至少一个铺层(320)的复合材料(325)变形(220)。11.根据权利要求10所述的方法(200)，其中所述成型工具(310)是翼梁成型工具(314)、纵梁成型工具(316)或帽形...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：