[发明专利]用于制造复合部件的方法和工具组

说明书

公开了一种制造复合部件的方法。用于部件的预成型件(140)铺叠在铺叠工具(130)上，使得预成型件的第一表面符合工具的铺叠轮廓(136)。预成型件(140)转移到包括相对的第一和第二成型表面(164,168)的成型工具(160)，每个第一成型表面和第二成型表面具有与部件的相应侧面相对应的近终型轮廓。预成型件(140)在成型工具中形成为部件的近终型。预成型件(140)具有超过成型之前部件的近终型的预成型件膨胀块，并且铺叠轮廓相对于第一成型表面(164)的近终型轮廓偏移，以容纳预成型件膨胀块的一部分。因此，预成型件的第一表面和相对的第二表面(42)在成型期间均发生位移，以与成型表面(164,168)的相应近终型轮廓相符合。

技术领域

本发明涉及一种用于制造复合部件的方法和工具组。

背景技术

复合材料诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)越来越多地被选择用于部件中，因为它们可提供理想的材料特性组合，例如高强度和低重量。特别地，已经提出由复合材料制造用于航空工业的部件。

复合材料传统的是通过铺叠工艺制造的，其中将纤维增强材料的连续层施加在铺叠工具(或模具)上，以形成与部件所需形状相对应的预成型件。纤维增强材料可以预先注入基质材料例如树脂，(称为“预浸料”或预浸渍的纤维增强材料)，或者也可以在铺叠后以其他方式提供基质材料(称为“树脂转移”)。

通常有必要铺叠一预成型件，以占据比部件的终型大的体积，因为预成型件将包含预成型件膨胀块(preform bulk)(即，超出其固结和固化形状的体积)，该预成型件膨胀块在成型和/或固化过程中会在压力下被移除。例如，预成型件膨胀块可以是部件的终型(即部件的最终形状)的10％量级。

预成型件膨胀块沿着预成型件的堆叠方向从放置在铺叠工具上的第一表面累积到相对的第二表面。通常通过在第二表面上施加真空袋或垫板(caul plate)在压力下去除预成型件膨胀块。在去膨胀过程中，朝向第二表面的层倾向于移位得最远。去膨胀过程中的移位可能会导致形成缺陷，例如起皱。

发明内容

根据一个方面，提供了一种制造复合部件的方法，包括：将用于复合部件的预成型件铺叠在铺叠工具上，以使所述预成型件的第一表面符合所述铺叠工具的铺叠轮廓；将所述预成型件转移至包括相对的第一和第二成型表面的成型工具，每个第一和第二成型表面具有与所述部件的相应侧面相对应的近终型轮廓；以及在所述成型工具中将所述预成型件成型为所述部件的近终型；其中，所述预成型件具有预成型件膨胀块，所述预成型件膨胀块超过成型前的部件的近终型；以及其中，所述铺叠工具的铺叠轮廓相对于所述成型工具的第一成型表面的近终型的轮廓偏移，以容纳预成型件膨胀块的一部分；因此，所述预成型件的第一表面和相对的第二表面在成型过程中均移位，以与所述成型工具的成型表面的相应近终型轮廓相符合。

换句话说，铺叠轮廓可相对于第一成型表面的近终型轮廓偏移，以允许预成型件膨胀块在预成型件的相对侧面上超过部件的近终型。

术语“近终型”是本领域的术语，其在此用于表示接近部件的最终形状(即终型)，使得成型为近终型后需要最低限度的后处理(例如，机加工)以完成部件。

铺叠工具的铺叠轮廓可相对于成型工具的第一成型表面的近终型轮廓偏移，以容纳大约一半的预成型件膨胀块。

铺叠工具的铺叠轮廓可从成型工具的第一成型表面的近终型轮廓偏移，使得在成型工具中成型预成型件导致：预成型件的第一表面移位第一表面位移分布，以采用成型工具的第二成型表面的近终型轮廓；预成型件的第二表面移位第二表面位移分布，以采用成型工具的第二成型表面的近终型轮廓。第一和第二表面位移分布相等且彼此相反。

该部件的近终型在部件的相应的侧面之间可具有可变的厚度分布。铺叠工具的铺叠轮廓可相对于成型工具的第一成型表面的近终型轮廓偏移，该偏移与可变的厚度成比例。