[发明专利]用于形成桁条的曲线的复合装料的方法和系统

说明书

本发明涉及用于形成桁条的弯曲的复合装料的方法和系统，描述了用于制造曲线的复合桁条的方法和系统。这种复合桁条可以具有在成形复合装料时形成的平面内和/或平面外弯曲。具体地，使用包括可旋转地彼此耦接的多个独立的托盘部分的托盘来成形复合装料。当该装料的一部分贴合到托盘中的空腔时形成帽部分。当形成帽部分时和/或当帽部分已经贴合空腔时，托盘部分相对于彼此旋转。在一些示例中，当托盘部分被旋转时，冲模与装料一起弯曲。这种旋转产生一个或多个平面内和/或平面外弯曲。在一些示例中，将复合装料的凸缘部分定位在临时取向上，例如以使装料弯曲并减少皱纹。

背景技术

飞机设计利用各种部件(诸如桁条)来支撑弯曲、扭转、剪切和直接载 荷。桁条通常由轻质复合材料，例如，带或纤维嵌入树脂中的织物制成。通 常在成形工具中处理复合铺层，以定义桁条的最终或半最终形状。然而，许 多应用(例如，飞机)需要大量具有不同形状的桁条，尤其是沿着这些桁条 的长度具有不同的弯曲和转弯的桁条。对于每种桁条类型都有专用的成形工 具会带来物流问题，并大大增加制造成本。此外，使用常规的成形技术和工 具(诸如两步成形和弯曲)来形成弯曲可能会导致皱纹，这是不希望的。

更具体地，通常使用多阶段工艺来制造复合桁条。首先，在常规工艺中， 桁条的帽部分是利用冲模和托盘中的空腔的组合来成形的。在此阶段，桁条 为直的，例如，沿桁条的长度没有任何弯曲，诸如绕垂直于桁条主轴线的轴 线的弯曲。如果需要任何弯曲，诸如平面内和/或平面外弯曲，则将成形的桁 条转移到另一个工具，在此将桁条弯曲成最终的桁条形状。通常，在该单独 的弯曲操作过程中，并非支撑成形的桁条的所有表面。这种柱形弯曲操作会 引起皱纹，这是不希望的。

需要用于形成桁条的曲线的复合装料的新方法和装置。

发明内容

描述了用于形成桁条的曲线的复合装料的方法和系统。这种复合桁条可 以具有在成形复合装料时形成的平面内和/或平面外弯曲。具体地，使用包括 可旋转地彼此耦接的多个独立的托盘部分的托盘来成形复合装料。当该装料 的一部分与托盘中的空腔相贴合/顺应时，形成帽部分。当形成帽部分时和/ 或当帽部分已经贴合空腔时，托盘部分相对于彼此旋转。在一些示例中，当 托盘部分旋转时，冲模(die)与装料一起弯曲。这种旋转产生一个或多个平 面内和/或平面外弯曲。在一些示例中，将复合装料的凸缘部分定位在临时取 向上，例如以使装料弯曲并减少皱纹。

在一些示例中，提供了一种用于形成曲线的复合装料的方法。该方法包 括将复合装料放置在托盘的加工表面上以及托盘的空腔上方。复合装料包括 帽部分和与帽部分一体并由帽部分互连的凸缘部分。托盘包括多个托盘部分， 其中多个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分中的一个 或多个其他托盘部分。空腔延伸穿过多个托盘部分中的每个托盘部分。复合 装料定位在多个托盘部分中的每个托盘部分上方并与其接触。该方法包括使 复合装料的帽部分与冲模接触，使得冲模与空腔对准。空腔由空腔表面限定。 该方法还包括：至少折叠帽部分以与冲模相贴合；将冲模插入空腔中，使得 帽部分位于冲模和空腔表面之间并与冲模和空腔表面中的每个相贴合；以及 绕一个或多个轴线相对于彼此旋转多个托盘部分中的两个或更多个托盘部 分，从而形成曲线的复合装料。

在一些示例中，一种方法包括将冲模和复合装料插入托盘的空腔中。托 盘包括彼此可旋转地耦接的多个托盘部分。该方法包括使多个托盘部分中的 两个或更多个托盘部分绕一个或多个轴线相对于彼此旋转，从而由复合装料 形成曲线的复合装料。

在一些示例中，桁条形成装置包括托盘，该托盘包括多个托盘部分。多 个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分中的一个或多个 其他托盘部分。托盘进一步包括加工表面和空腔，该空腔远离加工表面延伸 并延伸到托盘中。桁条形成装置包括与空腔对准并且具有与空腔的横截面相 应的横截面的冲模。冲模可在垂直于托盘的加工表面的方向上相对于托盘移 动。

附图说明

图1A-1E为桁条的不同示例的示意性横截面视图，该桁条位于基部结构 上方并与基部结构接触。