[发明专利]制造由合成材料制成的组件、特别是飞机机身部件的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造由合成材料制成的空心组件的方法和装置，所述空 心组件包括外皮和可能的加固元件，尤其涉及诸如飞机机身部件的空心组件 的制造。

背景技术

飞机机身传统地由通常是圆柱形的机身部件组装而成，每个部件包括涂 层或外皮和诸如纵梁、构架及特别是用于例如机翼、驾驶员舱和起落装置的 连续组件的局部刚性梁的加固元件。

为了在保证良好的机械性能的同时限制其重量，提出一个建议，该建议 是关于由嵌入在树脂矩阵中的长纤维、尤其是嵌入在热固树脂矩阵中的碳纤 维形成的合成材料制成的部件。合成材料外皮传统地通过在由旋转阳性心轴 构成的工具的外表面上覆盖浸渍未硬化或天然的树脂的纤维而获得。使用与 安装在心轴周围的笛卡尔移动系统相关的纤维铺放头以条的形式涂覆纤维。 然后将具有浸渍未硬化的树脂的纤维的天然外皮在高压炉中被聚合或硬化。 合成材料的加固元件分别利用预浸渍树脂的纤维制造，然后在通过纤维铺放 制造外皮之前将加固元件放进心轴的凹处。然后，天然状态的外皮和加固元 件在高压炉中一起硬化。因此获得的部件是封闭型的，其外皮在横截面中具 有360°延伸的封闭轮廓。

有旋转工具的这种类型的制造方法特别证明了不易实施。它需要笨重、 麻烦和复杂的实施设备，因为旋转的心轴必须足够刚硬以阻止其弯曲或限制 其弯曲。

而且，为了获得干净的外表面状况，反向结构(也称为样板(former)) 必须逆着天然外皮的外表面涂覆以用于其在高压炉中的硬化。这些具有保持 系统的样板对于安装来说是长且沉闷的，并增加了必须放入高压炉中的组件 的重量和体积。

为了避免使用样板，在美国专利文件7048024中提出一种建议，通过将 纤维涂覆于旋转空心心轴的内表面来制造部件的外皮。所描述的方法仅允许 没有加固元件而制造部件的外皮，且还基于旋转工具。

发明内容

本发明的目的是为了克服前述缺陷，提出一种制造空心组件、尤其是飞 机机身部件的方法，该方法简单易行。

为了此目的，本发明提出一种制造由合成材料制成的空心组件的方法， 该空心组件包括外皮和可能的加固元件，所述方法包括：

a)将安装有纤维铺放头的多关节臂插入到伸长形状的阴性模具中的步 骤，所述阴性模具通过纵向切口敞开用以容纳所述多关节臂的支承机构，

b)使用纤维铺放头将纤维、优选为浸渍树脂的纤维涂覆到阴性模具的内 型面以形成所述合成材料外皮的步骤，所述涂覆步骤是通过使用多关节臂移 动涂覆头以及沿着阴性模具的所述纵向切口相对平移多关节臂的所述支承机 构来执行的。

根据本发明，使用伸长形状的阴性模具制造由合成材料制成的空心组件， 该阴性模具具有纵向切口以允许在制造合成材料外皮时带动纤维铺放头移动 多关节臂。根据本发明的方法允许在没有旋转工具的情况下制造大尺寸的空 心组件。

阴性模具具有环形的横截面，纵向切口构成狭窄开口，该开口在横截面 中的横截面尺寸小于内型面的轮廓。阴性模具可以具有任何类型的凹进内表 面，该内表面可具有恒定或非恒定的横截面、具有或不具有对称的纵向面。 尽管还可使用在两个相邻平面部件之间包括夹角的凹进内表面，但内表面总 体上还尤其是圆柱形的和/或斜截锥形的。

根据本发明的方法允许制造空心的、开口的组件，所述组件具有与阴性 模具的纵向切口相应的狭窄纵向开口。通过联接到开口空心组件很容易制造 具有封闭的横截面的空心组件，获得形状与纵向开口的形状互补的互补组件。 所述涂覆步骤优选地包括涂覆浸渍树脂的纤维。作为变化，本方法包括干纤 维涂覆步骤，接着是将树脂注入或灌入到放置在阴性模具上的干纤维中。

根据一个实施例，支承机构包括用以支撑和移动多关节臂的至少一个线 性导轨，涂覆步骤b)是通过沿着容纳在阴性模具的纵向切口中的线性导轨 移动多关节臂而在固定的阴性模具上执行，所述线性导轨优选地安置在地面 上，阴性模具放置在所述导轨上并安置在纵向切口任一侧的地面上。

根据一个实施例，阴性模具包括呈现所述纵向切口的至少一个开口端， 通过支承机构相对于阴性模具的纵向平移的相对位移，在步骤a)中插入的多 关节臂穿过所述开口端。