[发明专利]用于在构件上形成凸缘的设备和方法

说明书

介绍一种用于在构件上形成凸缘的设备。设备包括设置用于将构件放置在其上的模子、形成工具和管状囊。形成工具组装成利用延伸到限定在模子和形成工具之间的空间中的第一部分保持构件。管状囊沿着囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。囊设置在限定在模子中的梯级中，并且构造成在囊膨胀时，对延伸到空间中的部分施加形成力，以在构件上形成凸缘。还提供了一种用于在构件上形成凸缘的方法。

技术领域

本发明大体涉及用于在构件上形成凸缘的设备和方法。更特别地，本发明涉及用于在复合构件上形成凸缘的设备和方法。

背景技术

复合材料广泛用于各种行业中，并且特别是用于航空和航天行业中，因为它们的强度—重量比高。由复合材料制成的航空和航天构件可需要精确的容差来提高若干参数，诸如结构完整性、性能和疲劳寿命。更特别地，纤维加强式复合材料可用于飞行器结构构件，诸如例如风扇壳。一些结构构件包括凸缘，该凸缘可增加结构构件的硬度，并且/或者便于将结构构件组装到其它构件中。如本文中所用，用语“凸缘”可表示凸起缘边、唇部或从配件的表面的其它突出部。

已经实施了用于形成金属部件的一些常规过程以形成凸缘。但是，这些方法不适合在复合构件上形成凸缘。用于形成复合构件的过程大体包括联接复合层片，并且随后使复合层片凝固。用于在复合构件上形成凸缘的一些已知过程(诸如手工层叠过程)通常导致叠片质量不一致和复合层片内的大尺寸变化。另外，这些形成过程是劳动密集型的，并且凸缘的质量可取决于操作者。此外，这些形成过程可需要大量模制后加工，以获得期望容差，这可提高制造成本。

自动或半自动地形成凸缘由于在材料放置期间的运动复杂性和操纵错综复杂而也是困难的。这是因为自动层叠机对复合构件的几何形状(例如圆筒形结构上的径向凸缘)和凸缘的几何形状有限制。

因此，具有用于在复合构件上形成凸缘的改进的设备和方法将是合乎需要的。具有用于形成凸缘的、适合在自动或半自动的复合层叠过程中使用的改进的设备和方法将进一步是合乎需要的。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种用于在构件上形成凸缘的设备。设备包括设置用于将构件置于其上的模子、形成工具和管状囊。形成工具组装成利用延伸到限定在模子和形成工具之间的空间中的第一部分保持构件。管状囊沿着囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。囊设置在限定在模子中的梯级中，并且构造成在囊膨胀时，对延伸到空间中的部分施加形成力，以在构件上形成凸缘。

本发明的另一个实施例涉及一种用于在构件上形成凸缘的方法。该方法包括以下步骤：将构件置于模子上，以及将管状囊置于限定在模子中的梯级内。囊设置在梯级中，以定位在模子和构件之间。管状囊沿着囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。形成工具组装成利用延伸到限定在模子和形成工具之间的空间中的构件的第一部分来保持构件。接着，管状囊膨胀，以对构件的第一部分施加形成力，以在构件上形成凸缘。

技术方案1. 一种用于在构件上形成凸缘的设备，其包括：

设置用于将所述构件布置在其上的模子；

形成工具，其组装成利用延伸到限定在所述模子和所述形成工具之间的空间中的第一部分保持所述构件；以及

管状囊，其设置在限定在所述模子中的梯级中，并且构造成对延伸到所述空间中的所述部分施加形成力，以在所述囊膨胀时，在所述构件上形成所述凸缘，其中，所述囊沿着所述囊的纵向尺寸围绕其横截面具有不均匀的壁厚度。

技术方案2. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述构件包括复合材料。

技术方案3. 根据技术方案2所述的设备，其特征在于，所述构件包括一种或更多种纤维和一种或更多种树脂。

技术方案4. 根据技术方案1所述的设备，其特征在于，所述构件包括圆筒形构件。