[发明专利]用于制造由复合材料制成的部件的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造复合材料部件的装置。

这种装置可以用于制造复合材料部件，并且尤其地用于制造航空发动机风扇外壳。

背景技术

在航空发动机中，风扇外壳通常地执行几种功能。它限定进入到发动机中的空气进口通道，其支撑与风扇叶片尖端对准的磨损材料，其支撑用于在发动机进口处进行声学处理的可选结构，以及其包括或支撑保持护罩。该护罩构成用于保持碎屑的捕集器，该碎屑诸如是被吸入的物品或通过离心向外抛出的损坏的叶片的片段，以防止这种碎屑穿过外壳并到达飞机的其它部分。

已知由复合材料制造风扇外壳。举例来说，文件EP1961923描述了制造变化厚度的复合材料外壳的方法。该方法包括形成纤维加强结构，通常被称为“预成形件”的步骤以及用树脂基质致密该预成形件的步骤。纤维预成形件通过重叠多层的纤维带制成。在该实施例中，纤维带通过三维编织制成并且其做为多个重叠层被缠绕在心轴上，以形成预成形件。所使用的心轴具有中心壁和两个颊板，该中心壁具有对应于外壳主壁的内部形状的外部形状，该两个颊板的形状对应于外壳紧固件法兰的形状。以该方式获得的纤维预成形件被保持在心轴上、然后被封闭在由心轴部分地形成的模子中，以及然后使用被注射到模子中的树脂进行浸渍。

在浸渍步骤期间，发现纤维带层意图被拉伸并且意图与被限定在颊板和心轴的中心壁之间的凹角分离，从而导致压实缺陷、导致在层之间的树脂块以及因此导致在这些凹角中外壳结构的不规则。

为了缓解该问题，已知将“压实”楔子放置在适当位置中，所述楔子被配置成将纤维预成形件挤压到所述凹角中，同时进行注射。不好的是，楔子通常手动地放置到适当位置中：楔子盲目地通过触摸手动地放置到适当位置中，并且它们随后通过被拧进模子的另外一部分被紧固。将楔子放置到适当位置中的该步骤因此是缓慢且困难的操作并且不适合于大规模生产产出率，并且其可能导致楔子被拙劣地定位。

因此存在更容易地将楔子放置到适当位置中的新型装置的需要。

发明内容

本发明涉及用于制造复合材料部件的装置，复合材料部件通过将树脂注射到纤维结构中被制造，装置包括：

被配置成支撑纤维结构的第一模具，第一模具具有限定在它们之间的凹角的两个相邻支撑表面；

至少一个具有一起限定楔形部分的第一和第二相邻面的楔子，所述楔形部分被配置成将纤维结构挤压到所述凹角中；以及

相对于第一模具可移动的第二模具，第一和第二模具被配置成以这种方式夹在纤维结构和楔子上：第一模具、第二模具和楔子在闭合位置中一起限定围绕纤维结构的树脂注射空间。

闭合位置或“注射”压力因此是其中装置被定位同时树脂被注射的位置。

在所提出的装置中，楔子通过至少一个联结件被连接到第二模具，当第二模具靠近第一模具时，联结件以这种方式相对于第二模具和楔子铰接，以朝向所述凹角引导楔形部分，从而将纤维结构（或者纤维预成形件）挤压到凹角中。

借助联结件，当模具彼此靠近时，自动地发生将楔子定位在被限定在第一模具的两个支撑表面之间的凹角中，并且因此自动地发生将纤维结构挤压到该凹角中。与先前已知的手动定位方法相比，楔子的这种自动定位更快、更可靠（人为错误风险低），并且具有适合于大规模生产产出率的优点。

在特定实施方式中，楔子的第三面在所述闭合位置挤压抵靠第二模具，所述第三面在第一和第二面对面。在闭合位置中，这种挤压保证了楔子以稳定的方式被定位并且保证压力被适当地传递。

在特定实施方式中，衬垫被布置在联结件周围的第三面和第二模具之间。该衬垫用来避免树脂在楔子和第二模具之间穿过，并且尤其避免树脂堵塞，并且因此阻塞联结件和干扰装配的操作。

在特定的实施方式中，楔子通过至少一对相互平行的联结件连接到第二模具。这可以引导楔子并将力分布在联结件之间，因此保证连接是可靠的且在生产周期期间是耐用的。

在特定的实施方式中，联结件被铰接到壳体，所述壳体被配置成插入在楔子和第二模具中形成的各自腔中。联结件和壳体因此形成可从楔子和从第二模具移除的模块。如果需要，该模块可以容易地被替换。也就简化了楔子和第二模具的制造。壳体可以通过任何适当的紧固件设备被固定到楔子和第二模具，例如，壳体可以通过力接合到所述腔中和/或它们可以由螺钉保持在适当位置中。

在特定的实施方式中，第一模具是心轴，纤维结构绕着该心轴缠绕，心轴包括中心壁和至少一个颊板，中心壁和颊板限定所述相邻支撑表面。所述楔子因此用来在注射树脂时将纤维结构挤压到中心壁和颊板之间。