CN102950693B - 用于制造可变尺度、成形的复合加强件的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造可变尺度、成形的复合加强件的方法和设备。本发明公开一种用于将复合装料形成为成形的复合叶片纵梁的设备，该设备包括沿着其长度能够弯曲的细长的冲头和细长的冲模。通过利用该冲头将装料驱进该冲模中使该装料被压制成形。该冲头和冲模安装在一堆柔性板之间。与板连接的压力机通过将该板弯曲成希望的轮廓使该装料成形/形成轮廓。

Description

用于制造可变尺度、成形的复合加强件的方法和设备
技术领域
本发明总的涉及制造复合结构，特别是涉及用于将平板状的复合装料（charge）形成为诸如可变尺度/量规（gauge）叶片式加强件的成形的/轮廓的（contoured）加强结构的方法和设备。
背景技术
诸如有时候称为叶片纵梁的叶片式加强件的复合加强子结构/底部结构，经常用在船舶和飞机工业中。这些纵梁通过组合两个或两个以上的加强部件来制造。例如，叶片式纵梁可以通过背靠背组合具有L形或C形截面形状的两个部件来制造。这些部件可以通过在心轴或其他工具上热褶皱形成多个复合装料而被形成。在形成之后，该部件背靠背放置并且在蒸压器中共固化。利用多个分开的装料制造叶片纵梁需要多个工具，是相对劳动密集的并且可以增加制造流程时间。
在一些应用中，诸如上面提到的叶片纵梁的加强件可以需要沿着其长度成形（contoured），以便使它们与连接在其上的诸如成形的飞机蒙皮的结构相符。但是，当试图利用常规的工具形成高度地成形的纵梁时，由于在装料被压紧时装料中的层片/厚度（ply）的趋势，可能遇到困难。因此，利用复合材料高度地成形纵梁的制造通常限制于手工敷层技术，其中每个层片用手铺设在冲模或其他工具上，以便减少层片收缩的可能性。手工敷层技术是劳动密集的，因此除了速度比较慢之外成本也高。在纵梁的一个或多于一个区包括层片减少/厚度下降（ply drop-offs）和/或层片增加/厚度增加（pad-ups）以便使纵梁与局部蒙皮成形相符的情况下，存在增加的挑战。
因此，需要用于利用比较简单的工具形成的单个复合装料制造诸如叶片纵梁的复合加强件的方法和设备。还需要能够沿着其长度成形纵梁的上面提到的方法和设备，包括利用层片的减少或增加设置的成形。
发明内容
公开的实施例提供一种用于利用简化的工具将单个复合装料形成为希望的纵梁结构来制造叶片式纵梁的方法和设备。由于不需要形成多个装料和装配多个加强部件以便实现希望的纵梁结构可以减少加工成本和操作流程时间。该实施例通过沿着纵梁的长度容纳/适应（accommodate）层片增加和层片减少能够定位纵梁的成形。在减少层片收缩和/或减少层片不对齐的情况下，在成形期间该装料可以沿着其长度成形。
根据一个公开的实施例，提供一种用于形成复合装料成形的叶片纵梁的设备。该设备包括沿着其长度可弯曲的/弹性的（flexible）冲头/冲压机和沿着其长度可弯曲的细长的冲模，在该冲模上大致平板状的装料可以由冲头压制形成。该设备还包括分别支撑该第一和第二层片的第一和第二柔性板，以及连接于叶片的压力机，用于将冲头和冲模形成希望的轮廓。
根据另一个实施例，提供用于将复合装料形成为具有凸缘的成形叶片纵梁的设备，该凸缘具有至少一个厚度变化。该设备包括第一和第二柔性板，以及细长的冲头和细长的冲模。大致平板状的复合装料可以在该冲头和冲模之间压制形成。该冲头和冲模沿着其各自的长度是可弯曲的，并且被夹在第一和第二板之间。该设备包括设置在该板中的一个和冲模之间的至少一个第一垫片，用于在压制成形期间经过厚度变化在装料上保持基本恒定的压力。该设备还包括压力机，用于弯曲该板使部件和冲模成形/形成轮廓（contour）。该垫片是大致柔性的。
根据另一个实施例，提供一种用于制造复合叶片纵梁的方法。该方法包括通过利用冲头将装料推进冲模的模腔中，将大致平板状的装料形成为具有一对凸缘的帽子形状。板装载在冲模上覆盖该凸缘，并且冲头被强加在该板上以压紧并保持该凸缘。通过在该板被冲头压紧在凸缘上时通过挤压该冲模该帽子形状形成为纵梁的叶片。
根据又一个实施例，提供一种用于制造成形的复合叶片纵梁的方法。该方法包括将大致平板状的复合装料放置在冲模上，并且利用冲头将该装料形成物（the formagainst the charge）压入冲模的模腔中，将平板状的装料形成为帽状物。该方法还包括当形成的装料处在冲模中时通过弯曲该冲模使该形成的装料成形/形成轮廓（contouring）。使形成的装料成形/形成轮廓包括在冲头处在冲模中时弯曲该冲头。
总之，根据本发明的一方面，提供一种用于使复合装料形成为成形的叶片纵梁的设备，该设备包括沿着其长度可弯曲的细长的冲头；沿着其长度可弯曲的细长的冲模，大致平板状的复合装料由冲头压制形成在该冲模上；分别支撑该第一和第二冲模的第一和第二柔性板；以及与该板连接的用于改变该冲头和冲模的轮廓的冲模和冲头轮廓改变机构。
该设备有利的是，其中该冲头是大致平面的并且包括多个单独的冲头部分。
该设备有利的是，其中该冲模包括间隔开的第一和第二冲模部分，在其之间形成可以接纳冲头的模腔。
该设备有利的是，其中该冲模部分朝着彼此能够横向地移动以挤压其之间的装料，并且该设备还包括：
可膨胀的部件，用于对挤压该装料的冲模部分施加横向力。
该设备有利的是，其中该可膨胀的部件包括一对可充气的软管，其分别在该冲模部分的相对侧上并且适合连接于加压的空气源。
有利的是，该设备还包括至少一个垫片，该垫片适合于接合该装料并具有大体与该装料中的局部外形匹配的外形。
有利的是，该设备还包括与该第一和第二板连接的压力机，用于在该装料在冲头和冲模之间时使该板成形/形成轮廓（contouring）。
有利的是，该设备还包括可拆卸地安装在冲模和冲头之间的板，用于在该装料成形期间保持该装料的一部分。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将复合装料形成为具有凸缘的成形的叶片纵梁的设备，该凸缘具有至少一个厚度变化，该设备包括第一和第二柔性板；细长的冲头和细长的冲模，大致平板状的复合装料可以在其之间压制形成，该冲头和冲模沿着其各自的长度是可以弯曲的，并且被夹在该第一和第二板之间；以及设置在该板中的一个和冲模之间的至少一个第一垫片；以及压力机，用于弯曲该板以使冲头和冲模成形/形成轮廓。
该设备有利的是，其中该垫片是大致柔性的。
有利的是，该设备还包括第二垫片，并且其中该第一垫片设置在冲模的第一侧和第一板之间，并且该第二垫片设置在冲模的第二侧和第二板之间。
该设备有利的是，其中该冲头是大致平面的并且包括多个单个的冲头部分，该冲模包括间隔开的第一和第二可弯曲的冲模部分，在其之间形成可以接纳冲头的模腔。
有利的是，该设备还包括一对可充气的软管，该对可充气的软管分别在该冲模部分的相对侧上并且适合连接于加压的空气源的，用于对该冲模部分施加横向力。
该设备有利的是，其中该第一垫片包括大致对应于该厚度变化的锥形。
根据本发明的再一方面，提供一种用于制造复合叶片纵梁的方法，包括形成大致平板状的装料；利用冲头通过将该大致平板状的装料驱动到冲模的模腔中使该装料形成具有一对凸缘的帽子形状；从模腔中退出冲头；将板装载在冲模上覆盖该凸缘；通过迫使冲头抵靠在该板上将凸缘部分保持抵靠在冲模上；以及在该凸缘部分保持在冲模上的同时利用冲模挤压该帽状物将得到的帽子形状形成为叶片。
有利的是，该方法还包括将装料放置在冲模中。
有利的是，该方法还包括将加热毯放置在冲模上的装料上；并且利用该加热毯将该装料加热到成形温度。
有利的是，该方法还包括在形成叶片之前通过使冲模和冲头成形/形成轮廓使装料沿着其的长度成形/形成轮廓。
有利的是，该方法还包括在形成叶片之后通过使冲模和冲头成形/形成轮廓使装料沿着其的长度成形/形成轮廓。
有利的是，该方法还包括在已经形成叶片之后将填充物放置在该凸缘部分之间；将板再装载在该凸缘部分和填充物上，并且通过向下驱动该冲头在该板上压紧该填充物。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造成形的复合叶片纵梁的方法，包括将大致平板状的装料放置在具有模腔的冲模上；将该平板状的装料压紧成形在冲模上包括利用冲头在模腔内将装料压制成形为帽状物；以及在该成形的装料处在冲模中的同时，通过弯曲该冲模使该成形的叶片成形/形成轮廓。
该设备有利的是，其中该压制形成包括在冲头使装料在模腔内形成为帽状物时，使装料的凸缘部分形成在冲模上，从模腔内抽出该冲头，并且利用该冲模以将该帽状物横向压制成叶片。
该设备有利的是，其中该成形/形成轮廓在该帽状物被压制成叶片之前进行。
有利的是该装置，其中使该形成的装料成形/形成轮廓包括与该冲模一起弯曲该冲头。
根据本发明的另一方面，提供一种用于形成可变尺度成形的复合叶片纵梁的设备，该设备包括隔开的第一和第二间细长的柔性板；安装在该第一板上面向第二板的冲模，该冲模包括在其之间具有模腔的第一和第二冲模部分，每个冲模部分被分段成多个独立的可移动的在第一板上可滑动的模块，该冲模还包括将模块连接在一起的柔性条；在冲模的相对两侧固定于第一板用于横向保持该模块的一对支架；分别在该模块和支架之间适于与加压的空气源连接的一对软管，用于对冲模部分施加横向力；在每个冲模部分和第一板之间的第一锥形垫片，用于在装料弯曲成形时将恒定的力传递给具有厚度变化的该装料的各区域；安装在第二板上并且基本垂直于该第二板延伸的基本扁平的、细长的冲头，用于将装料的一部分成形在模腔中，该冲头分分段成多个可单独运动的冲头部分；在该冲头每侧上并且固定于第二板的第二锥形的垫片，当装料被成形时用于将恒定的力传递给具有厚度变化的装料的各区域；以及连接于该第一和第二板用于通过弯曲该板将该冲头和冲模形成希望的外形的多个致动器。
根据本发明的再一方面，提供一种用于形成可变尺度成形的复合叶片纵梁的方法，该方法包括提供基本平板状的多个复合预浸渍的装料；将该基本平板状的装料放置在具有两个相对的冲模部分和在该冲模部分之间的模腔的冲模上；将该装料加热到成形温度；利用第一板将该装料的第二部分压紧在该冲模上，在形成帽状物时通过该冲头以形成该纵梁的凸缘部分；将第二板装载在纵梁的凸缘部分上；通过利用该冲头对第二板施加压力将该凸缘部分保持在冲模上；拆去第二板；利用一对加压的软管分别施加横向压力/侧压力到冲模部分；利用冲模部分通过挤压在该冲模部分之间的帽状物将该帽状物形成叶片；在叶片被挤压的同时沿着其各自的长度使冲头和冲模每个成形/形成轮廓使形成的装料成形/形成轮廓；将第二复合填充物放置在该凸缘部分的槽中；将第二板再装载在凸缘部分上覆盖该第二填充物、粘结剂和织物层；利用冲头对第二板施加压力并且压紧该第二填充物、粘结剂和织物层；在第二填充物被压紧之后缩回该冲头；移动冲模部分相互离开；拆去该第二板；并且从冲模中移除该形成的纵梁。
附图说明
有利的实施例的可信特性的新颖性特征在附属权利要求中陈述。但是，通过参考本发明的有利实施例的详细描述结合附图阅读时，将最好地理解有利的实施例以及优选的使用模式、其他目的及其优点，其中：
图1是用本发明的方法和设备制造的成形的复合叶片纵梁的侧视图。
图2是沿着图1的2-2线截取的剖视图。
图3是类似于图2的图，但是示出纵梁的可选形式。
图4是用于将基本平板状的装料形成图1-3所示的叶片纵梁中加工设备的透视图。
图5是沿着图4的5-5线截取的剖视图，但是示出形成的装料。
图6是沿着图5的6-6线截取的剖视图。
图6A是具有防护垫的叶片的部分的俯视图，示出在成形过程中如何移动模块，以与叶片的外形相符。
图7是利用图4所示的加工设备的冲模和冲头外形改变机构的俯视图。
图8是制造图1和图2所示的成形的叶片纵梁的方法的流程图。
图9-25是图4所示的加工设备的示意图，分别示出图8中所示的制造方法顺序步骤。
图26是制造图3所示的成形的叶片纵梁的方法的流程图。
图27-43是图4中所示的加工设备的示意图，分别示出图26中所示的制造方法顺序步骤。
图44是飞机制造和维修方法的流程图。
图45是飞机的方块图。
具体实施方式
参考图1和图2，所示的实施例涉及用于制造诸如叶片式纵梁50的细长的、复合纵梁的方法和设备，该叶片式纵梁50具有基本平直的叶片52和基本垂直于该叶片52延伸的凸缘54。该凸缘54包括一对从叶片52的一端横向延伸并且通过其径向部分60连接于该叶片52的凸缘部分54a。该叶片纵梁50还具有一个或多于一个沿着其长度的轮廓/型线（contour）。在所示的实施例中，纵梁50具有在凸缘54的曲面56内基本不变的轮廓58。在另一个实施例中，该纵梁50可以具有一个或多于一个可以是或可以不是不变的曲率半径的轮廓58。而且，正如在下面更详细地讨论的，凸缘54在沿着其长度的一个或多于一个位置可以具有可变的尺度或厚度T1，以便使纵梁54与该纵梁54与其连接的诸如飞机蒙皮的结构的设置外形相符。而且，叶片52的厚度T2和/或高度H可以沿着纵梁50的长度变化。
公开的方法和设备可以用于制造叶片型纵梁50的其他结构，诸如图3所示的这种混合I形纵梁50a。纵梁50a包括具有成角度的形状的外端62的叶片52和凸缘54。该叶片端部62包括三角形的形状的复合材料填充物64，但是其他形状的填充物也是可能的。凸缘54在该凸缘部分54a与叶片52的相交处包括V形形状的槽57。该槽57用具有基本上匹配该槽57的形状的三角形形状截面的复合填充物66填充。每个填充物64、66可以包括可以是或可以不是用纤维加强的粘结剂，或可选地，可以包括预浸单向带的条（未示出）。
图4-6示出利用单个基本平板状的多层片复合装料55来形成图1-3所示的纵梁的加工设备68。该装料可以包括复合材料的多个层片95，例如而不限于，碳纤维环氧树脂预浸渍材料，并且可以包括增加的层片（pads-up）98，以使纵梁50的凸缘54（图2）与诸如蒙皮61的局部外形的局部外形相符。该加工设备68广义地包括下冲模70、上冲头88以及该冲模70和冲头88分别安装在其上的一对柔性板72、74。冲模70包括一对冲模部分70a、70b，该对冲模部分70a、70b间隔开以形成模腔，并且在板72上可以基本横向地朝向彼此或离开彼此滑动。每个冲模部分70a、70b在75被分割并且包括多个模块76，在所示的实施例中，该模块76具有大致矩形的截面，但是其他形状的截面也是可能的。
模块76沿着板72、74的长度以并排的关系对齐并且通过柔性连接器78连接在一起，该柔性连接器可以包括，例如但不限于，柔性金属条。模块76安装在板72上并且由连接器78互连接使得其各自的轴线在装料55的成形和形成轮廓期间保持中立（neutral）。模块76可以包括任何合适的比较刚性的材料，例如木材、金属、陶瓷或复合材料，并且包括内形成表面76a和上形成表面76b。一对L形形状的细长的支架82在冲模70的相对两侧安装在板72上，既起将模块76保持在板72的作用又对由模块76产生的横向形成力起反作用。一对有时候称为袋或囊状物的可充气的软管84，被夹在支架82和模块76之间，其适于连接于合适的加压的空气源（未示出）。该软管84可以选择地加压以便在成形或形成轮廓操作期间对模块76施加横向力。但是，也可以提供其他机器对模块76施加横向力。
冲头88是基本扁平的，并且包括将冲头88分成多个冲头部分92的狭槽90，使冲头88能够在基本垂直于凸缘54的平面56（图1和图2）的平面（未示出）内沿着其长度弯曲。冲头88可以用任何合适的刚性材料形成，例如金属、陶瓷和复合材料。
正如在前面提到的，纵梁50沿着其长度在设定的区域可以具有可变的凸缘厚度T1，以便使纵梁50与蒙皮61（图1）的外形相符。为了容纳这些厚度变化使得恒定的压力施加于在这些设定区域中的装料55，可以分别设置合适成形的下部和上部垫片80和94。例如，如图4和图6所示，装料55在凸缘部分54a（图2）的区域中可以包括增加的层片98。为了确保基本均匀的形成压力施加在增加层片98的区域上，上部垫片94包括与增加的层片98的截面形状相符的轮廓（contour）96。虽然图中没有示出，但是下部垫片80也可以在模块76的下面包含一个或多于一个沿着其长度的轮廓，以便容纳纵梁50的凸缘部分54a的厚度变换。而且，下部垫片80在模腔86（图4）下面的区域可以是锥形的，以便沿着其长度改变叶片的高度。垫片80、94可以用将力传递给装料55的任何基本不可压缩的材料形成，并且需要在一定程度是柔性的以使垫片80、94在加工设备的成形期间弯曲。
参考图6A，正如前面所提到的，纵梁叶片52的厚度T2可以沿着其长度改变。例如，叶片52可以具有增加叶片厚度T2的局部增加的层片（pads-up）97的区域99。在成形处理期间，在增加的层片97的区域99中模块76在下板72上朝外横向地滑动101，以便与由增加的层片97呈现的外形相符，并且在叶片52上保持基本不变的成形压力。
图7示出包含图4-6所示的加工设备68的冲模和冲头轮廓（contour）改变机构105。该冲模和冲头轮廓（contour）改变机构105可以包括，例如但不限于，压力机105。多个单个的、间隔开的致动器100分别安装在相对的压制板104上，该相对的压制板104，如箭头106所示，适合于朝着彼此或离开彼此运动。该加工设备68设置在该压制板104之间。该压制板104可以与诸如汽缸致动器（未示出）的合适的动力操作的机构连接，用于移动该压制板104，其在装料形成操作期间打开或关闭加工设备68。每个致动器100包括连接于板72、74其中之一的柱塞102，该致动器100对板72、74施加力，以便弯曲板72、74，该板72、74又与加工设备的轮廓相符，并且因此形成装料55。可以利用其他机器纵向成形加工设备68，例如公开在2010年4月29公布的美国专利公告20100102482中，其全部内容结合于此供参考。
现在注意图8，图8示出制造成形的叶片纵梁的方法的单个步骤；这些步骤也以示意的形式在图9-25中顺序地示出。在步骤110开始，基本平板状的多个复合装料55在冲头88在升高位置的情况下装载（146）在模块76上（图9）。装料55的中心叶片部分52放在模腔86上，并且装料55的外凸缘部分54a横向延伸超过模块76。粘结剂条148可以在装料55被装载在模块76之前或之后放置在装料55上。其次，如图8的112所示，加热毯150（图10）装载（152）在装料55上。其次，在114，装料利用加热毯150加热（图11），因而使装料55变软到合适的成形温度。其他类型的加热装置可以用来加热装料55，包括但不限于，辐射型和传导型加热器（未示出）。在步骤116，加热毯150在154被卸载，如图12所示。在步骤118，装料55的叶片部分52通过迫使（158）冲头88到模腔86中而形成帽状物156（图13）。如图13所示当形成帽状物156时，压力P1的第一中等水平通过软管82施加于模块76，以便将加载的模块76保持在装料55上。但是，这个压力P1的中等水平小于由冲头88产生的横向向外的压力，因此虽然加载在帽状物156上，但是模块76横向向外移动（168）直到帽状物部分156完全形成在模腔86内。
其次，在步骤120，在横向向内的压力P1通过模块76（图14）保持在帽状物156上，顶板74对凸缘部分54施加压力164，使后者向下形成在模块76上。可选地，在步骤122，在横向向内的压力P1通过模块76继续保持在帽状物156上时，部分地形成的装料55通过使加工设备68成形/形成轮廓（85）而成形/形成轮廓（图15）。加工设备68的成形/形成轮廓（85），可以通过前面描述的图7所示的压力机7进行，该压力机在基本平行于凸缘54的平面56（图1和图2）的平面（未示出）内弯曲板72、74。由于板72、74被弯曲成希望的曲率半径，冲头88和冲模78两者弯曲并与板73、74的曲率半径相符。正如前面结合图4-6描述的，当加工设备68被成形（85）成希望的形状时，该上下垫片80、94对凸缘部分54a保持基本的恒定的成形压力。
在图8中的步骤124，冲头88从模腔（图16）中缩回。其次，在步骤126，基本平直的板160（图17）被加载（126）在凸缘部分54a上。在步骤128，冲头88下降（158）到与板160接触，因而，将板160加载在凸缘部分54a上，因而使凸缘部分54a固定。其次，在步骤130，在凸缘部分54a被板160和冲头88施加的力保持在模块76的位置上时，压力P2（图19）由将帽状物156挤压成叶片62的软管82施加于模块76。压力P2是在步骤118-122期间施加于模块76的大于压力P1的成形压力。
在图8中的步骤134，冲头88缩回（180）（图20），并且板160被拆下（167）离开凸缘部分54a之间的V形槽165。在图8所示的步骤136，复合材料填充物66放置在槽165中，如图21所示。其次，在步骤138，粘结剂条174（图22）和织物层172放置在填充物66上。在步骤140，板160被再加载重叠在凸缘54上（图23）。于是，如步骤142所示，织物层172、粘结剂条174和填充物66如图24所示通过向下移动冲头被压紧到与板160接触。最后在步骤144，并且如图25所示，冲头88缩回（180），板160移开（184），使完全成形的叶片纵梁50从加工设备中取出。
在这里应当指出，刚刚描述的方法实施例，当装料55处在如图15所示的部分成形状态时进行加工设备68的成形/形成轮廓。但是，可选地，在帽状物156被压制成图19中所示的叶片52之后，装料55可以在步骤132成形/形成轮廓。加工设备68的成形/形成轮廓是任选的，并且在利用加工设备68来形成基本上直线的纵梁（未示出）时不需要。当不需要纵梁成形/形成轮廓时，则不需要进行步骤122-132。在任何一种情况下，本公开的方法在形成和/或形成轮廓过程中有利地使层片滑动，这能够减少层片收缩并且得到具有高级特性和/或具有改进的性能的最终部件。还有，在另一个实施例中，装料55沿着其长度的成形/形成轮廓在叶片部分52形成之后进行，但是在凸缘部分54a形成在模块76上之前。在凸缘部分54a已经形成在成形/形成轮廓的叶片部分52上之后，填充物66放置在槽165中。这个后面提到的方法实施例可以促进成形/形成轮廓过程，特别是，在制造更加高度地成形/形成轮廓的纵梁50的情况下，得到改进的部件质量，具有很少的收缩和/或更容易成形/形成轮廓装料55。
现在，除了示出制造诸如图3所示的混合型叶片式纵梁50a的相关的图27-43之外，还将注意力集中在图26。正如在图27-43所看到的，除了两个例外之外，用来制造图3所示的纵梁50a的加工设备68基本上类似于前面描述的。具体说，如图27所示，冲头88的端部沿着冲头88的长度包括大致V形形状的槽88a，该槽88a基本匹配三角形填充物64的尺寸和形状。此外，每个模块78沿着底边缘包括斜角或斜面，这有助于形成图3所示的叶片52的成角度形状的外端62。
现在参考图26，在步骤188，基本平板状的复合物装料55（图27）装载（220）在模块76上。粘结剂条148可以施加在装料55上，之后，上填充物64放置在中间粘结剂条148上。其次，在步骤190，加热毯150（图28）装载（222）在装料55上。在图26中步骤192，毯150用来将该装料55（图29）加热到合适的成形温度。在图26中的步骤194，毯150被卸载（224），如图30所示。在步骤196冲头88向下移动到模腔86中（图31）以将装料形成为帽状物156。由于冲头88继续向下移动通过模腔86，上板74成为与凸缘部分54a接触，并且使后者向下形成在模块76上。在步骤196期间，横向压力P1由可充气的软管82（图4和图5）施加于模块76。
在步骤198，冲头88缩回（图33），并且在步骤200，基本平直的板160（图34）加载在部分成形的装料55的凸缘部分54a上。在步骤202，冲头88加载在板66上（图35），该板66对凸缘部分54a施加压力以将它们保持在模块76上。在204，横向压力P2由软管82施加于模块76，使模块76将帽状物156（图35）压制/压缩成叶片52。
其次，在步骤206并且如图37所示，冲头88被移开，板74和形成的纵梁52可以利用诸如图7所示的压力机通过成形/形成轮廓加工设备68选择地成形/形成轮廓（85），压力机对板72、74施加力164，以将板72、74弯曲成希望的外形。在步骤206在加工设备68的成形/形成轮廓（85）期间，在模块76上由软管82保持横向向内的压力P2。
纵梁52在步骤206成形/形成轮廓之后，冲头88缩回（180），如步骤208所示，并且板160被移开（228）。在图26中的步骤212，粘结剂条148和织物层225放置在填充物66上（图30）。如图26中的步骤214所示，板160被再加载（230）在凸缘部分54a上（图41）。在步骤216，冲头88向下移动到与板160接触，包160将织物层225和粘结剂条148压紧在填充物66上。在步骤216期间压力P1保持在模块76上。最后，在图26中的步骤218，冲头88缩回（180）（图43），板160被移开（232）并且完工的纵梁52从加工设备56中取出。
正如前面所提到的，当进行图26-43中所示的方法时加工设备56的成形/形成轮廓是任选的，并且当利用加工设备68形成图3所示具有混合I形形状的基本直线的纵梁（未示出）时是不需要的。当不需要纵梁形成轮廓时，不需要进行步骤198-206。在关于图27-43所描述的实施例中，叶片部分52的成形/形成轮廓在凸缘部分54a已经形成之后进行。但是，可选地，在其他实施例中在已经形成叶片部分52之后形成凸缘部分54a是优选的，其后，可以安装上填充物66。通过在形成凸缘部分54a之前是装料55形成轮廓，形成轮廓的过程可以更容易和/或可以改善部件质量。
所公开的实施例可以在各种潜在的用途中得到应用，特别是在运输行业，包括，例如，航空航天、船舶、汽车应用以及可以利用自动敷层设备的其他应用中。因此，现在参考图44和45，所公开的实施例可以用在如图44所示的飞机制造和维修方法236和如图45所示飞机238的范围中。公开的实施例的飞机应用可以包括，例如而不限于，加强部件的敷层，例如而不限于，桁条和纵梁。在预生产期间，示范性的方法236可以包括飞机238的规格和设计240以及材料采购242。在生产期间，进行飞机238的部件和子组件制造244和系统集成246。其后，飞机238可以通过验证和交付248以便投入使用250。在由用户使用时，飞机238按照规定进行日常维护和维修252，这也可以包括修改、重新配置、重新刷新等。
方法236的每个过程可以由系统集成者、第三方和/或操作者（例如用户）执行或进行。为了这种所述的目的，系统集成者可以包括但不限于许多飞机制造商和主系统子承包商，第三方可以包括但不限于任何数目的卖主、子承包商和供应者；而操作者可以包括航空公司、租赁公司、军事实体、维修组织等。
如图45所示，用示范性方法236生产的飞机238可以包括具有多个系统256和内部258的飞机机身254。高水平系统256的例子包括推进系统260、电子系统262、液压系统264和环境系统266中一个或多于一个。可以包括任何数目的其他系统。虽然示出航空航天的例子，但是本发明的原理可以用于其他行业，例如船舶和汽车工业。
在生产和维修方法236的一个或多于一个阶段期间可以采用本文实施的系统和方法。例如，对应于生产过程244的部件或子组件可以用类似于在飞机238处在维修中时生产的部件和子组件的方式生产或制造。还有，在生产阶段244和246可以利用设备实施例、方法实施例或其组合，例如，通过大大加快飞机238的装配或减少飞机238的成本。类似地，在飞机238维修时，例如但不限于维护和维修252，可以利用设备实施例、方法实施例或其组合。
为了说明和描述的目的已经描述了不同的有利的实施例，实施例的描述不是排他的或将实施例限制在所描述的形式。对于本领域的普通技术人员而言许多修改和变化是显然的。而且不同的有利的实施例与其他不同的实施例相比可以提供不同的优点。选择并描述所选的实施例以便最好地说明实施例的原理、实际应用，并且能使本领域的其他技术人员理解具有各种修改的各种实施例的本发明，这些实施例适合于预期的特定的用途。

Claims (14)

1.一种用于将复合装料形成为成形的叶片纵梁的设备，其包括：
沿着其长度可弯曲的细长的冲头(88)；
沿着其长度可弯曲的细长的冲模(70)，大致平板状的复合装料通过所述冲头(88)被压制形成在该冲模(70)上，其中所述冲模(70)包括间隔开的第一和第二冲模部分(70a、70b)；
所述冲模(70)和冲头(88)分别安装在其上的第一和第二柔性板(72、74)；以及
与该第一和第二柔性板(72、74)连接并且用于改变该冲头(88)和该冲模(70)的轮廓的冲模和冲头轮廓改变机构(105)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中该冲头(88)是大致平面的并且包括多个单个的冲头部分。
3.根据权利要求1所述的设备，其中该第一和第二冲模部分(70a、70b)限定在该第一和第二冲模部分(70a、70b)之间可以接纳该冲头(88)的模腔(86)。
4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中该第一和第二冲模部分(70a、70b)朝向彼此是横向可移动的以挤压其之间的装料，并且该设备还包括：
可膨胀的部件，用于对挤压该装料的所述第一和第二冲模部分(70a、70b)施加横向力。
5.根据权利要求4所述的设备，其中该可膨胀的部件包括一对可充气的软管(84)，该对可充气的软管(84)分别在该第一和第二冲模部分(70a、70b)的相反侧上并且适于与加压的空气源连接。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，还包括：
至少一个垫片，该垫片适于接合该装料并且具有大致匹配该装料中的局部轮廓的轮廓。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，
其中所述冲模和冲头轮廓改变机构(105)是用于在装料处于该冲头(88)和该冲模(70)之间时使该第一和第二柔性板(72、74)弯曲的压力机。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的设备，还包括：
可拆卸地安装在该冲模(70)和该冲头(88)之间的板(160)，其用于在该装料形成期间保持该装料的一部分。
9.一种用于通过使用权利要求1所述的设备制造复合叶片纵梁的方法，其包括：
形成所述大致平板状的复合装料；
利用所述冲头(88)通过将该大致平板状的复合装料驱动到该冲模(70)的模腔(86)中使该大致平板状的复合装料形成为具有一对凸缘部分(54a)的帽状物(156)；
从该模腔(86)中退出该冲头(88)；
将板(160)装载在该冲模上覆盖该凸缘部分(54a)；
通过迫使该冲头(88)在该板(160)上将该凸缘部分(54a)保持在该冲模(70)上；以及
在该凸缘部分(54a)保持在该冲模(70)上时，通过利用该冲模(70)挤压该帽状物(156)将产生的帽状物(156)形成为叶片。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将该装料放置在所述冲模(70)中。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
将加热毯(150)放置在该冲模(70)上的装料上；和
利用该加热毯(150)将该装料加热到成形温度。
12.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，还包括：
在该叶片形成之前通过使该冲模(70)和该冲头(88)形成轮廓使装料沿着其的长度形成轮廓。
13.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，还包括：
在形成该叶片之后通过使该冲模(70)和该冲头(88)形成轮廓使该装料沿着其的长度形成轮廓。
14.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，还包括：
在形成所述叶片之后将填充物(66)放置在该凸缘部分(54a)之间；
将该板(160)再装载在该凸缘部分(54a)和该填充物(66)上；以及
通过向下驱动该冲头(88)将该填充物(66)压紧在该板(160)上。
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