[发明专利]预成型工具和使复合材料成形的方法

说明书

一种用于使未固化的复合材料成形的预成型工具(30)，该预成型工具包括：中央段，其具有与期望的部件形状的表面对应的模具表面(40)；和至少第一侧段(34)，其以可拆卸方式连接到中央段，并且具有支撑表面，该支撑表面作为模具表面的延续部分延伸；和盖件(36)。模具和支撑表面之间的接合部沿着期望的部件形状的边缘布置。盖件可在接合位置与脱离位置之间移动，在接合位置中，盖件位于模具表面附近以用于保持复合材料，而在分离位置中，盖件布置成比在接合位置离模具表面更远。另外，一种使复合材料成形的方法包括：使复合材料层适形于模具表面；将每个侧段与中央段分离；并且修剪从模具表面沿横向延伸的过量的复合材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月17日提交的美国临时申请62/268,793的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请大体涉及复合部件的制造，并且更具体地涉及对未固化的复合材料在固化之前进行成形。

背景技术

当形成包括蒙皮和加强件的复合结构时，例如在航空航天工业中，可以使纵梁以其未固化状态成形，然后将其组装到未固化的蒙皮上，用于共固化。

使未固化的纵梁成形的过程通常涉及：在凸形预成型工具上施加多层复合材料，并且通过加热和/或减压施加(真空)使这些层形成为适形于工具的模具表面。一旦形成层，它们通常例如通过被支撑在凹形工具中而被转移到修剪工具，在修剪工具中，修剪过量的复合材料。然后，将成形的纵梁从修剪工具脱离，并且在固化之前与蒙皮组装。当纵梁沿其纵向弯曲时，特别是当纵梁沿多于一个方向弯曲时，修剪所需的成形过程和操纵通常变得更复杂。因此，成形未固化纵梁以用于组装可能是耗时的、复杂的，和/或需要相对笨重和/或昂贵的设备。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于将未固化的复合材料成形为期望的部件形状的预成型工具，该工具包括：包含模具表面的中央段，该模具表面的形状与期望的部件形状的表面的形状相对应；可拆卸地连接到中央段的第一侧段，该第一侧段具有支撑表面，该支撑表面作为中央段的模具表面的延续部分延伸；其中中央段的模具表面与第一侧段的支撑表面之间的第一接合部沿着期望的部件形状的表面的边缘布置；和盖件，该盖件具有与中央段的模具表面互补的表面，该盖件可在接合位置与脱离位置之间移动，其中当盖件处于接合位置时，盖件的表面位于中央段的模具表面附近，用于将复合材料保持在其上，并且当盖件处于脱离位置时，盖件布置成比在接合位置离模具表面更远。

在特定的实施例中，中央段包括第一和第二相反的两侧，模具表面在相反的两侧之间延伸，第一侧段可拆卸地连接到中央段的第一侧，所述工具还包括第二侧段，该第二侧段可拆卸地连接到中央段的第二侧并且具有第二支撑表面，该第二支撑表面作为中央段的模具表面的延续部分延伸；中央段的模具表面与第二侧段的支撑表面之间的第二接合部沿着期望的部件形状的表面的第二边缘布置。

在特定的实施例中，预成型工具可以包括以下中的任何一个或任何组合：

-盖件具有第一和第二间隔开的侧边缘表面，盖件的表面在第一和第二侧边缘表面之间延伸，当盖件处于接合位置时，第一边缘表面与第一接合部对准，并且当盖件处于接合位置时，第二边缘表面与第二接合部对准；

-中央段的第一侧包括从第一接合部延伸的第一侧表面，该第一侧表面在第一接合部处相对于模具表面以非零角度延伸，并且中央段的第二侧包括从第二接合部延伸的第二侧表面，该第二侧表面在第二接合部处相对于模具表面以非零角度延伸；

-盖件具有第一和第二间隔开的侧边缘表面，盖件的表面在第一和第二侧边缘表面之间延伸，当盖件处于接合位置时，盖件的第一边缘表面作为中央段的第一侧表面的延续部分延伸，并且当盖件处于接合位置时，盖件的第二边缘表面作为中央段的第二侧表面的延续部分延伸；

-第一侧表面在第一接合部处以不垂直于模具表面的方式延伸，第二侧表面在第二接合部处以不垂直于模具表面的方式延伸；