[发明专利]工具组件及使用支撑工具运输工具组件的方法

说明书

一种工具组件及使用支撑工具运输工具组件的方法，该工具组件包括支撑框架，该支撑框架包括支撑梁以及支撑支撑梁的支撑架。支撑框架是刚性的并且用于运输工具组件。支撑工具由支撑框架支撑并且包括由一系列AM层限定的面板以及与面板形成为整体结构的支撑网格结构。面板在支撑工具的顶部处具有用于支撑工作部件的支撑表面。支撑网格结构接合支撑梁，使得载荷通过支撑梁在支撑工具与支撑框架之间传递。支撑框架将支撑工具在运输过程中以及当搁置时的尺寸稳定性保持在支撑工具的容许公差内。

技术领域

本公开总体上涉及添加(additive，加成)制造的支撑工具。

背景技术

用于制造工作部件(诸如复合材料飞机零件)的支撑工具需要待使用支撑工具生成的定制表面，以支撑工作部件。例如，在修整过程中，工作部件保持在夹具中，使得可修整部件的边缘。然而，在一些应用，诸如飞机应用中，工作部件非常大。例如，待修整机翼部件，诸如飞机的机翼或机身的前缘、襟翼或其他零件。这些部件具有大的表面面积。为了支撑大的工作部件，支撑工具应该至少与部件一样大。

通常，支撑工具是大的金属板型支撑工具，其具有与机械加工成金属板的部件的成形表面匹配的成形表面。上金属板必须足够厚以容纳成形表面，但其昂贵并且具有显著的重量。支撑工具通常包括使得多个部件装配在一起并且互锁的蛋箱式金属结构，其需要定制机器加工操作以匹配上板的轮廓。该结构需要组装以支撑上板，这会是耗时且难以实现的。所得到的支撑工具相当沉重并且制造成本高昂。

一些小规模制造过程使用添加制造的零件。然而，对于大规模的支撑工具，支撑工具表面太大以使添加制造的支撑工具不实用。例如，支撑工具本身可能无法承受某些力，例如在支撑工具的运输或移动期间引发的力，而在其自身重量下不会断裂。此外，由于支撑工具的材料缺乏所需的刚度，所以支撑工具可能无法保持尺寸稳定性。例如，某些应用可能需要支撑工具来维持制造过程的尺寸稳定性以便是有效的。一个具体的应用是修整支撑工具，其需要复合材料零件的精确修整，例如用作飞机机翼。如果支撑工具翘曲或损坏使得零件的支撑表面偏斜多于容许公差，则支撑工具不能再用于修整零件，并且将需要制造新的支撑工具。

发明内容

根据一个实施方式，一种工具组件包括支撑框架，该支撑框架包括支撑梁和支撑架(support mount，支撑座)。支撑架支撑支撑梁。支撑框架是刚性的并且用于运输工具组件。支撑工具由支撑框架支撑。支撑工具具有面板以及与面板形成为整体结构的支撑网格结构。面板和支撑网格结构由一系列构建在彼此上的添加制造(AM)层限定，其中支撑网格结构定位在下方并支撑面板。面板在支撑工具的顶部处具有用于支撑工作部件的支撑表面。支撑表面由形成在最顶部AM层中的凹口成形和限定。支撑网格结构接合支撑梁，使得载荷通过支撑梁在支撑工具与支撑框架之间传递。支撑框架将支撑工具在运输过程中以及当搁置时的尺寸稳定性保持在支撑工具的容许公差内。

根据另一个实施方式，一种工具组件设置为包括支撑框架，该支撑框架包括支撑梁、横梁和支撑架。支撑架支撑支撑梁。横梁在支撑梁之间延伸。支撑框架是刚性的并且用于运输工具组件。支撑架每个具有用于在运输期间吊起支撑框架的吊环。横梁具有用于接收用于在运输期间提升支撑框架的叉车(forklift，叉式升降机)的叉子的叉车套筒。通过吊环或者通过叉车套筒对支撑框架引发的提升力传递至支撑梁。支撑工具由支撑框架支撑。支撑工具具有面板以及与面板形成为整体结构的支撑网格结构。面板在支撑工具的顶部处具有用于支撑工作部件的支撑表面。支撑网格结构接合支撑梁，使得载荷通过支撑梁在支撑工具与支撑框架之间传递。提升力从支撑梁传递到支撑网格结构，并且通过支撑网格结构经由支撑工具散布。