在两个纤维复合部件之间进行公差补偿的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在飞机的两个纤维复合部件（１，３）之间进行公差补偿的方法。为了以简单的方法和方式在两个需要接合的纤维复合部件之间进行公差补偿，根据本发明专利技术的方法具有的步骤是：ａ）制造第一纤维复合部件（１），其中，装配面（２）可以具有容许偏差；ｂ）根据装配面（２）的表面几何形状制造模具插件（７）；ｃ）借助于模具插件（７）制造第二纤维复合部件（３），其中，第二纤维复合部件（３）的接触面（９）的表面几何形状基本上与装配面（２）的表面几何形状对应；以及ｄ）在装配面（２）和接触面（９）的区域中将第一纤维复合部件（１）和第二纤维复合部件（３）接合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在飞机的两个纤维复合部件之间进行公差补偿的方法。
技术介绍
常规的飞机机舱现在大多利用铝合金制造而成。主要是为了实现重量的减轻，纤 维复合部件、特别是CFK-部件在整个机舱结构以及也在其他结构组件中的份额逐渐提高。为了制造纤维复合部件要将分散的纤维或纤维束和/或纤维半成品合成在 一起并将其制成所希望的几何形状。在此，可以事先已经将增强纤维利用基体系统 (Matrixsystem)浸透(所谓的预浸料)或在后续工序(注入工序或喷入工序)中将纤维利 用形成基体的塑料材料来浸渍，也就是将增强纤维优选地在塑料基体中被全面包围。这两 个工序可以在封闭的模具或敞开的装置中实施。在形成基体的塑料材料(可以是热固性的 或热塑性的塑料材料)硬化之后，便可以将制成的纤维复合部件从模具中取出，在一定条 件下进行机械的修整和最终的装配。由于无法避免的制造公差，例如纤维半成品的材料强度的不稳定、在脱模-和装 饰工序中的偏差，以及由于以收缩现象、改变的注入或喷入压力、不稳定的浸渍温度、不恒 定的硬化温度和变化的热压器压力的形式的工序参数偏差决定了硬化的纤维复合部件的 几何形状相对于金属部件来讲并不稳定。纤维复合部件的公差范围主要取决于所使用的生 产工序、所应用的材料以及部件的几何形状。因此，以在简易的、敞开的装置中成型的预浸料部件为例，材料强度的容许偏差可 能直至士 10%。在利用纤维复合材料制造的、用于机舱的蒙皮外壳中在蒙皮厚度假设例如 为IOmm时因此产生的在舱门区域内的在材料强度方面的波动范围直至士 1mm。对此相反地，在使用封闭的、至少分为两部分的成型模具来实施RTM-工艺(所谓 的“树脂传递模塑成型”工艺或树脂喷入工艺)的情况下使公差范围明显减小。在这种RTM-工艺中，具有合适的几何形状的增强纤维预成型件(必要时在添加其 它的增强半成品的条件下)被插入到优选为金属的模具中并且然后利用塑料材料、例如可 硬化的环氧树脂进行浸渍。通过制造真空，使得树脂喷入工序加速并且避免在树脂基体中 产生气泡。如果需要的话可以附加地在压力下将树脂注入模具中。在通过应用压力和/或 温度使得纤维复合部件完全硬化之后可以将制成的纤维复合部件自成型模具中取出。通过 一般至少分成两部分的金属(钢_)成型模具来确定在RTM-工艺或树脂喷入工艺中制造的 部件的外轮廓，该外轮廓具有高精度和极好的可再生产性。在敞开的装置或模具的情况下，尽管部件的朝向模具的侧面具有相对精确的、与 模具相应的上表面几何形状。然而基于前述的那些误差影响，在与此背离的侧面上仍然会 产生明显的几何形状偏差，也就是说特别是无法限定的厚度偏差。为了克服这个问题，纤维 复合部件的朝向模具的侧面一般作为装配面或也在装配整体结构时作为外表面使用。然而，当在纤维复合部件的两个侧面上都要求较小的制造公差时，这特别是在多 个纤维复合部件之间由螺栓连接进行安装的情况下，这种解决方法就行不通了。例如，在配3有σκ-蒙皮的机舱中安装CFK-隔框。当例如使用在其内表面上放置或构造了连接部件的 空心圆柱体来用于制造CFK-蒙皮时，蒙皮一般都具有足够平滑的上表面几何形状，该上表 面几何形状与作为模具被插入的空心圆柱体的内表面相应并具有高的尺寸精度。在至少局 部地显示出用于需要安装的CFK-隔框的装配面的CFK-蒙皮的内侧的区域中仍然出现了取 决于生产条件无法避免的高度偏差。在这种CFK-机舱中安装CFK-环形隔框时，在CFK-蒙 皮的内表面和一般在RTM-工艺中尺寸精度较高地制造出的CFK-环形隔框的外表面之间的 容许偏差的范围可以为士 1mm。这种尺寸的偏差则导致出现了装配缝隙，为了确保在机械上 可充分负载的连接而将该装配缝隙利用固体或液体的、可硬化的填充物(“薄垫片”)进行 填充。这样部分地控制CFK-环形隔框和/或CFK-飞机蒙皮的生产工序，即产生结构上的 最小缝隙宽度，以便在任何情况下都避免尺寸过大。通过安装填充物一方面导致超重，并且另一方面填充物在螺栓连接中引起疲劳强 度减小。此外，安装填充物明显增加了装配消耗，这是因为必须对缝隙进行测量以及将例如 糊状的填充物局部地涂覆在准确限定的膜层厚度中并使其硬化。接着将需要固定的部件进 行最终装配。此外，机舱结构中存在在其中不允许使用具有填充物的螺栓连接的区域。可替代的是，例如可以在装配面的区域中对需要安装的部件后续进行加工，以便 达到足够的配合精度。然而，由于增强纤维层和/或基体材料的损耗，即使当为这种材料损 失设置了附加的层、即所谓的消耗层(Opferlagen)时，也仍然会使结构减弱或使结构特性 产生不可控的变化。另外可考虑的是，将在未硬化的状态中的需要固定的部件带到安装位置上并且随 后才使该部件硬化。然而这种方法的缺点在于低的可达到的自动化程度并且总体上高的工 序消耗，这是因为在装配状态下的硬化例如必须在难以安装和密封在安装位置上的真空袋 之内进行。在现有技术中由DE 10 2006 041 653 Al公开了一种连接结构以及制造这种连接 结构的方法，该连接结构具有一个由纤维复合材料制成的第一部件和另一个由具有热塑性 的基体的纤维复合材料制成的部件，其中第二部件具有支承区域和横向于支承区域的连接 区域，以及通过连接区域将第二部件固定在第一部件处，并且在连接区域和第一部件之间 布置了由短纤维增强材料制成的层面。DE 602 07 191 T2公开了制造一种具有三维织造的、预成型的连接件的结构布 置，其中，在制造过程中复合的结构部分利用预成型的结构来构成。胶黏剂被带到已预成型 的结构和还未固定的纺织的预成型件之间。然后借助于热量和/或压力将已预成型的结构 和还未固定的、用树脂浸渍过的三维的织造的纺织品固定在一起，从而构成更大的复合的 结构。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于实现一种用于在两个需要接合的纤维复合部件之间进行 公差补偿的简化的方法。该目的通过根据权利要求1所述的方法结合下述步骤实现a)制造第一纤维复合部件，其中，装配面具有容许偏差；b)根据装配面的表面几何形状制造模具插件(Werkzeugeinsatz)；c)借助于模具插件制造第二纤维复合部件，其中，第二纤维复合部件的接触面的 表面几何形状基本上与装配面的表面几何形状对应；以及d)在装配面和接触面的区域中将第一纤维复合部件和第二纤维复合部件接合在一起。在第一方法步骤中以常规的方法生产一种纤维复合部件，该部件例如可以是飞机 机舱的σκ-蒙皮的外壳区段。可以例如通过自内侧去除空心圆柱体形的“母”-模型上的或 区段部分上的预浸料来制造上述纤维复合部件。在环氧树脂基体硬化之后，在中间步骤中 进行扫描，也就是对用于安装例如CFK-环形隔框而设置的装配面进行测量技术上的检测。在第二个方法步骤中，根据由测量装置测定的、装配面的实际的表面几何形状数 据来制造模具插件，该模具插件随后被插入优选地至少分成两部分的成型模具中，该成型 模具用于制造第二纤维复合部件。第二纤维复合部件例如可以是CFK-环形隔框或区段部 段，该第二纤维复合部件以高制造精度在至少分成两部分的、封闭的成型模具中优选地在 RTM-工序中制造。模具插件例如可以利用各种可考虑的常规的加工装置，例如CNC-控制铣 床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在飞机的两个纤维复合部件（１，３）之间进行公差补偿的方法，包含以下步骤：ａ）制造第一纤维复合部件（１），其中，装配面（２）可以具有容许偏差；ｂ）根据所述装配面（２）的表面几何形状制造模具插件（７）；ｃ）借助于所述模具插件（７）制造第二纤维复合部件（３），其中，所述第二纤维复合部件（３）的接触面（９）的表面几何形状基本上与所述装配面（２）的表面几何形状对应；以及ｄ）在所述装配面（２）和所述接触面（９）的区域中将所述第一纤维复合部件（１）和所述第二纤维复合部件（３）接合在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗约恩，
申请(专利权)人：空中客车运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]