專利名稱：具有u-型加強(qiáng)構(gòu)件的復(fù)合面板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—本發(fā)明涉及一種用于制備具有u-型加強(qiáng)構(gòu)件的復(fù)合面板的方法，并且
特別地涉及欲用于航空結(jié)構(gòu)體的具有這種構(gòu)造的面板。
背景技術(shù)：
通常，使用在結(jié)構(gòu)體的接合件形成部分中含有加強(qiáng)構(gòu)件的面板。在獲
得提高面板剛性的各種方法中，存在將型材(profile)附著其上，以獲得所需 增加的剛性的方法。
還有各種方式將型材附著于面板上(通過(guò)鉚釘、使用粘合劑...)。不同制 造成本和結(jié)構(gòu)體在其工作介質(zhì)中的不同性能將根據(jù)這是如何完成的而獲 得。
在使用復(fù)合材料制備的面板中， 一種非常有利的獲得加強(qiáng)面板的方法 是將面板和加強(qiáng)件的制造整合，以使當(dāng)樹(shù)脂固化時(shí)，所述兩個(gè)元件保持彼 此附著。這種通過(guò)將兩種構(gòu)件整合的制造方法被稱作共同固化。從工業(yè)觀 點(diǎn)看，相比于鉚釘型連接，共同固化連接的優(yōu)點(diǎn)在于不需要隨后的機(jī)械 加工和鉚釘安裝操作來(lái)實(shí)施連接。相比于使用粘合劑粘結(jié)的連接，共同固 化連接具有更顯著的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)上重量較小，固化循環(huán)數(shù)減少，并且最后， 不需要使用表面準(zhǔn)備方法來(lái)進(jìn)行連接。
不同類型的方法和設(shè)備在實(shí)施共同固化的現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。具體 地，公知的是使用放置在真空袋內(nèi)部的加強(qiáng)工具(由碳纖維或金屬制成) 和彈性體-型工具，隨后通過(guò)它們將高壓釜壓力作用于接合件上。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用外殼和加強(qiáng)構(gòu)件的共固化連接制造 帶有加強(qiáng)構(gòu)件的面板的有效方法。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供一種制造具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(即，矩形橫
截面的加強(qiáng)構(gòu)件)的用于航空結(jié)構(gòu)體的面板的方法，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件在所 述U-型加強(qiáng)構(gòu)件的梁腹(web)之間，所述方法包括下列步驟
a) 在固化工具上提供預(yù)浸漬的復(fù)合層壓體，用于成形所述面板的外殼；
b) 提供平面的預(yù)浸漬復(fù)合層壓體，用于分別成形U-型加強(qiáng)構(gòu)件和I-型 加強(qiáng)構(gòu)件；
c) 在各個(gè)成形工具上由平面層壓體成形U-型加強(qiáng)構(gòu)件，并且將I-型加 強(qiáng)元件放置在被安置于所述工具中的護(hù)蓋(housing)內(nèi)；
d) 在組裝工具上，將所述各個(gè)成形工具集合在一起；
e) 將加強(qiáng)構(gòu)件的組件放置在所述外殼上，將所述組裝工具旋轉(zhuǎn)180°， 并且使其定位于上面；
f) 一旦所述加強(qiáng)構(gòu)件與所述外殼連接，就將所述工具移開(kāi)；
g) 在所述面板上放置真空袋，使它盡可能多地與所述加強(qiáng)構(gòu)件的輪廓 配合；
h) 通過(guò)使用外部工具在合適壓力和溫度條件下的固化處理，使所述面 板共固化，以確保U-型加強(qiáng)構(gòu)件的梁腹和位于它們的梁腹之間的I-型加強(qiáng) 構(gòu)件的垂直性。 '
本發(fā)明的方法的重要特征在于在單個(gè)固化循環(huán)中，由復(fù)合層壓體獲 得用U-型型材加強(qiáng)的面板，在所述單個(gè)固化循環(huán)中，高壓釜壓力直接作用 于所述面板，條件是所使用的工具位于真空袋的外部。
所述方法特別可應(yīng)用于復(fù)合層壓體，尤其是使用自動(dòng)膠帶粘合機(jī)完成 順序堆疊的預(yù)浸漬帶類型的復(fù)合層壓體。
從以下參考附圖的其示例性實(shí)施方案的詳細(xì)描述中，將獲得本發(fā)明的 其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1顯示了用U-型型材加強(qiáng)的面板。 圖2顯示了圖1的面板的示意性橫截面圖。 圖3顯示了具有其組件的面板的區(qū)域的詳細(xì)視圖。 圖4示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)象用于獲得加強(qiáng)構(gòu)件的起始 層壓體。
圖5a和5b示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)象，在面板加強(qiáng)構(gòu)件
成形過(guò)程中所涉及的元件。
圖6顯示了加強(qiáng)構(gòu)件在單個(gè)成形工具上成形的詳細(xì)視圖。
圖7a、 7b和7c示意性地顯示了面板由其組件成形的過(guò)程。
圖8顯示了在固化之前，面板的不同構(gòu)件。
圖9示意性地顯示了真空袋的放置。
圖IO示意性地顯示在固化過(guò)程中使用的外部工具。
發(fā)明詳述
下面描述的本發(fā)明的方法對(duì)象具有制造用U-型型材加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)面板9 的目的，所述結(jié)構(gòu)面板9由外殼11、 U-型加強(qiáng)構(gòu)件13和設(shè)置在所述U-型構(gòu)件的梁腹之間的I-型加強(qiáng)構(gòu)件17形成。
首先， 一方面，提供在組裝固化工具31上通過(guò)自動(dòng)膠帶粘住獲得的 外殼ll的層壓，另一方面，提供成形加強(qiáng)件所需要的層壓體23，所述層 壓體23是在通過(guò)自動(dòng)膠帶粘住制備的層壓體上形成可控?cái)?shù)量的切口而獲 得的。
切割層壓體23，考慮到U-型加強(qiáng)構(gòu)件13并不是沿著整個(gè)接合件連續(xù) 的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诜胖美邨l的橫向交叉點(diǎn)不存在，因此在這些區(qū)域中，層壓 體不必被折疊以形成U-型構(gòu)件的梁腹。
層壓體23在其內(nèi)側(cè)上安置有干剝離-疊層織物29的層，該層29與層 壓體23被同時(shí)切割。該層29伴隨每一個(gè)層壓體23，直到固化步驟結(jié)束， 并且當(dāng)被移除時(shí)，提供接合件的最后修整。
將層壓體23放置在成形工具33上，其表面通過(guò)機(jī)械加工而復(fù)制底基 層壓體11可以具有的表面和/或凹部，因而它們之間完美結(jié)合。在成形工 具33上的放置提供層壓體23本身。在層壓體23上放置可變形的非粘性 膜31，并且通過(guò)夾具35將接合件放置在層壓體不必被彎曲的區(qū)域中，以 防止它們的任何移動(dòng)(圖5b)。
在熱和真空的作用下，通過(guò)不可滲透的彈性膜(未顯示)使層壓體23在 所需區(qū)域彎曲。
一旦用于成形U-型加強(qiáng)構(gòu)件13的步驟結(jié)束，則將預(yù)先自動(dòng)膠帶粘住
并且在數(shù)字控制機(jī)械中切割的I-型加強(qiáng)構(gòu)件17的層壓體就放置在為此目 的而安置的護(hù)蓋內(nèi)。
然后，通過(guò)工具41將各個(gè)成形工具33集合在一起，以形成加強(qiáng)構(gòu)件 13, 17的組，成形工具33在工具41上滑動(dòng)，并且該層壓體將形成加強(qiáng)構(gòu) 件13,17。
工具41上安置有一方面允許它上下移動(dòng)而另一方面允許它繞著水平 軸旋轉(zhuǎn)的裝置。通過(guò)旋轉(zhuǎn)180°，在成形步驟中占據(jù)倒U位置的加強(qiáng)構(gòu)件 13占據(jù)最后的固化位置。使工具41降低到在其上形成有底基層壓體11的 組裝固化工具31之上。工具41,31這兩者都通過(guò)定中心裝置39配合，以 使在降低時(shí)，加強(qiáng)構(gòu)件13， 17占據(jù)它們?cè)谕鈿?1上的最終位置。
它們?cè)谶@個(gè)位置上保持一段時(shí)間，直到底基外殼11和加強(qiáng)構(gòu)件13, 17 的層壓體彼此附著。然后，將成型的加強(qiáng)構(gòu)件13， 17從它們的相應(yīng)工具33 上釋放，升高工具41，可看見(jiàn)剝離-疊層織物29的層。
然后，在外殼11和加強(qiáng)構(gòu)件13, 17的組件上完成最后的真空袋55。
最后，首先將無(wú)孔隔離膜45以預(yù)先被切割成具有適合寬度的條帶的 罩的形式安置在加強(qiáng)構(gòu)件13, 17上，使其覆蓋在每?jī)蓚€(gè)加強(qiáng)構(gòu)件之間的層 壓體的90%，從而防止來(lái)自層壓體的樹(shù)脂損傷真空袋55。
然后，安置形成真空袋的其余材料在輪廓上的干玻璃纖維條帶47， 用于袋的真空密封49和袋55本身。在這種制造方法中，必要的是盡可能 多地將真空袋與制造的接合件配合并且將材料相等地分布在各個(gè)加強(qiáng)構(gòu) 件的兩側(cè)上，因而為了安置真空袋的膜，使用旋轉(zhuǎn)輥系統(tǒng)57，使袋55中 的應(yīng)力均勻，并且固定袋55的一組型材59已經(jīng)被安置在適當(dāng)位置上，以 使沒(méi)有材料被拖拉。
一旦真空袋的所有側(cè)邊都被閉合，就施加真空，而不用從組件的頂上 移除型材58，因而U-型構(gòu)件的垂直梁腹不用彎曲。
在樹(shù)脂聚合循環(huán)的所有階段期間，使用其它工具60用于固化適應(yīng)于 加強(qiáng)構(gòu)件13, 17的梁腹的組件。換言之，無(wú)論固化壓力和溫度可能是怎樣， 這些工具都作用于加強(qiáng)構(gòu)件13, 17的梁腹。這些另外的工具60代替用于 安置真空袋55的型材59，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，它們由一對(duì)沿著 增強(qiáng)構(gòu)件的長(zhǎng)度分布的角鐵61和彈簧63形成。由于彈簧63的作用，在
真空袋55的頂上，角鐵61在加強(qiáng)構(gòu)件13，17的梁腹周圍拉緊，因此確保 了構(gòu)件在固化循環(huán)過(guò)程中的垂直性。使用直接真空袋55的固化確保了所 得層壓體的良好壓縮和/或質(zhì)量。
制造過(guò)程限于下部梁腹的總厚度為2.5 mm的U-型加強(qiáng)構(gòu)件13，以使 彎曲半徑R具有相同的數(shù)量級(jí)，因此空腔12如此小，因而它們不需要特 定的填料碎片。 ，
對(duì)于越厚的U-型加強(qiáng)構(gòu)件13， I-型增強(qiáng)構(gòu)件17必須越短，從而達(dá)到 彎曲半徑的切線一，并且必須使用其它材料以覆蓋空腔12。
在上述的優(yōu)選實(shí)施方案中，可以引入被包含在后附的權(quán)利要求限定的 范圍內(nèi)的任何改變。
權(quán)利要求
1.一種制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9)的方法，所述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在于它包括下列步驟a)在固化工具(31)上提供預(yù)浸漬的復(fù)合層壓體，用于成形所述面板(9)的外殼(11)；b)提供平面的預(yù)浸漬復(fù)合層壓體(23)，用于分別成形U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)；c)在各個(gè)的成形工具(33)上，由平面層壓體(23)成形U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)，并且將I-型加強(qiáng)元件(17)放置在被安置于所述工具中的護(hù)蓋內(nèi)；d)在組裝工具(41)上，將所述各個(gè)成形工具(33)集合在一起；e)將加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)的組放置在所述外殼(11)上，將所述組裝工具(41)旋轉(zhuǎn)180°，并且使其定位于上面；f)一旦所述加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)與所述外殼(11)連接，就將所述組裝工具(41)移開(kāi)；g)將真空袋(55)放置在所述外殼(11)和所述加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)的組件上，并且通過(guò)型材(59)，使它盡可能多地與所述加強(qiáng)構(gòu)件的輪廓配合；h)通過(guò)在合適壓力和溫度條件下使用外部工具(60)的固化處理，使所述組件共固化，以確保所述加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)的梁腹的垂直性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9)的方法，所 述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和1-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件 (17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在于在步驟 b)中，用于成形所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的層壓體(23)在它們的下則被安置 有干剝離-疊層織物(29)的層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9)的方法，所 述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件 (17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在于步驟f) 包括在所述加強(qiáng)構(gòu)件(13)上安置無(wú)孔隔離膜，以防.止它們的樹(shù)脂損傷所述 真空袋(55)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9)的方法，所述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件 (17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在于在步驟 h)中使用的外部工具(60)包括兩個(gè)可以通過(guò)幾個(gè)彈簧(63)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié) 的型材(61)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9) 的方法，所述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在 于所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的厚度小于2.5mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制造用于航空結(jié)構(gòu)體的面板(9) 的方法，所述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和1-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的梁腹之間，所述方法的特征在 于，所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)的厚度等于或大于2.5mm，并且所述方法還包 括使用其它材料以覆蓋在所述U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)、所述1-型加強(qiáng)構(gòu)件(17) 和所述外殼(ll)之間的空腔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造用于航空結(jié)構(gòu)的面板(9)的方法，所述面板(9)具有U-型加強(qiáng)構(gòu)件(13)和I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)，所述I-型加強(qiáng)構(gòu)件(17)在所述U-型加元件(13)的臂之間。本發(fā)明的方法包括下列步驟提供用于在固化工具(31)上形成外殼(11)的層壓體；提供用于形成加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)的平坦層壓體(23)；在各個(gè)的成形工具(33)上形成U-型構(gòu)件(13)，并且將I-型構(gòu)件(17)放置在所述工具(33)上；在組裝工具(41)上，將各個(gè)成形工具(33)集合在一起；將所有的加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)放置在外殼(11)上；在型材(59)的幫助下，將真空袋(55)放置在組件上；以及通過(guò)使用外部工具(60)在合適壓力和溫度條件下進(jìn)行固化處理，加強(qiáng)所述組件，以確保所述加強(qiáng)構(gòu)件(13，17)的臂的垂直性。
文檔編號(hào)B29C70/44GK101370643SQ200580052557
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者卡布里耶·克魯薩多·帕拉, 奧古斯托·佩雷斯·帕斯托爾, 朱利奧·努內(nèi)茲·德?tīng)柤佣?申請(qǐng)人:空客西班牙公司