CN102951371B - 一体加强的、可再用的真空袋及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于处理部件的可再用的真空袋，该真空袋通过将大体刚性的框架封装在柔性薄膜内来制造。

Description

一体加强的、可再用的真空袋及其制造方法
技术领域
本发明总的涉及用于制造复合部件的设备，特别是涉及用于压制复合部件敷层的真空袋。
背景技术
柔性真空袋可以在各种应用中用来处理部件。在复合工业中，真空袋用于利用在袋内抽出的真空对部件施加大气压力以加固、层压、模制或结合复合部件。该袋包括柔性膜片或薄膜，该柔性膜片或薄膜可以是挤压的诸如尼龙的聚合物薄膜。
聚合物薄膜型真空袋通常是不可再用的并且在每次使用之后必需丢弃，因此意味着再发生生产成本。可再用型真空袋是已知的，它利用橡胶涂覆的织物或薄膜，但是这些类型的袋通常利用加强结构，比较复杂、沉重并且制造比较昂贵。例如，可再使用的弹性型真空袋利用金属化加强框架制造。需要分开的结合操作以使袋薄膜、密封件和框架相互附接。每个组件分开制造，并且用于生产袋的工具必需超过一定尺寸，以便在制造期间允许袋薄膜收缩。
因此，需要改进可再用的一体加强的真空袋，以减少制造它的所需要的步骤，同时减轻袋的重量和复杂性。
发明内容
本公开的实施例提供一种一体加强的、可再用的真空袋，以及制造该真空袋的相关方法，这种制造方法减少制造步骤和部件的数目，因而减少成本。该袋用封装在袋薄膜中的刚性的周边框架一体加强，因而不需要将加强件连接于袋薄膜的单独操作。周边的袋密封件可以与袋薄膜一体地形成，因而不需要将密封件连接于袋组件的单独的结合/粘结操作。在一个实施例中，该可再用的真空袋可以制造在用于敷层和/或固化复合部件的敷层工具上，因此不需要制造真空袋的单独的工具。可以制造比较大的轻重量可再用真空袋并且避免需要沉重的外支撑框架。
根据一个公开的实施例，提供一种用于处理部件的真空袋，该真空袋包括柔性薄膜和大体刚性的框架。该薄膜适于设置在部件上，而框架封装在该薄膜内。该袋可以包括诸如在室温下可固化的RTV硅树脂的弹性体材料。该框架可以包括围绕该薄膜的周边延伸并具有被薄膜覆盖的侧面的复合材料。该真空袋还可以包括在处理部件期间用于将薄膜抵靠表面密封的密封件。该密封件可以与薄膜一体地形成或，可选地，可以结合/粘结在框架上。
根据另一个公开的实施例，用于处理部件的一体加强的、可再用的真空袋包括具有围绕其周边一体地加强的柔性薄膜。该袋还可以包括与薄膜一体形成并且围绕该薄膜的周边延伸的密封件，用于在处理部件期间将该薄膜抵靠表面密封。该加强件可以包括封装在薄膜中的大体刚性的框架，该薄膜可以包括硫化的弹性体。
根据又一个实施例，提供一种制造用于处理部件的真空袋的方法。该方法包括，形成柔性薄膜，和将大体刚性的框架封装在该薄膜内。形成薄膜可以包括用弹性体涂覆工具表面，封装框架包括将框架放置在弹性体涂层上并且在该框架上施加另外的弹性体。该方法还包括与该薄膜一体地形成密封件。形成密封件可以包括将密封元件放置在工具表面上，并且形成薄膜可以包括将弹性体涂层喷射在工具表面上，覆盖该密封件。该方法还可以包括共固化该密封件和弹性体涂层。
根据再一个实施例，提供一种制造用于处理部件的一体加强的、可再用的真空袋的方法，该方法包括，制造大体刚性的框架，并且通过将弹性体第一涂层喷射在工具表面上形成薄膜。该方法还包括将该框架放置在该薄膜上，并且通过将弹性体第二涂层喷射在该框架上和薄膜上用弹性体覆盖该框架。该方法还包括共固化该第一和第二弹性体涂层。该方法还可以包括将密封件放置在工具表面上，其中喷射第一涂层包括将弹性体喷射在密封件上，并且共固化该第一和第二涂层以及该密封件。
总之，根据本发明的一方面提供一种用于处理部件的真空袋，该真空袋包括适于放置在该部件上的柔性薄膜；和封装在该薄膜内的大体刚性的框架。
有利的是，在该真空袋中，该薄膜是弹性体材料。
有利的是，在该真空袋中，该薄膜是RTV硅树脂。
有利的是，在该真空袋中，该框架是复合材料。
有利的是，在该真空袋中，该框架封装在该薄膜内。
有利的是，该真空袋还包括在部件处理期间用于将薄膜抵靠表面密封的密封件。
有利的是，在该真空袋中，密封件与薄膜一体地形成。
有利的是，在该真空袋中，该密封件被附接于封装的框架。
有利的是，在该真空袋中，该框架具有由该薄膜围绕的侧面。
根据本发明的另一方面提供一种用于处理部件的一体加强的、可再用的真空袋，包括具有围绕其周边的一体加强件的柔性薄膜。
有利的是，该真空袋还包括与薄膜一体的并且围绕薄膜的周边延伸的密封件，该密封件用于在部件处理期间将该薄膜抵靠表面密封。
有利的是，在该真空袋中，该加强件包括封装在该薄膜内的大体刚性的框架。
有利的是，在该真空袋中，该薄膜是硫化的弹性体。
根据本发明另一方面提供一种制造用于处理部件的真空袋的方法，包括形成柔性薄膜；和将该大体刚性的框架封装在该薄膜内。
有利的是，在该方法中，形成薄膜包括用弹性体涂覆工具表面，封装框架包括将该框架放置在弹性体涂层上，并且在该框架上施加另外的弹性体。
有利的是，该方法还包括形成与该薄膜一体的密封件。
有利的是，在该方法中，形成密封件包括将密封元件放置在工具表面上，并且形成薄膜包括在该工具表面上喷射弹性体涂层覆盖该密封件。
有利的是，该方法还包括共固化密封件和弹性体薄膜。
根据本发明又一方面的实施例，提供一种制造用于处理部件的一体加强的、可再用的真空袋的方法，包括制造大体刚性的框架；通过将弹性体第一涂层喷射在工具表面上形成薄膜；将框架放置在该薄膜上；通过将弹性体第二涂层喷射在该框架上和薄膜上用弹性体封装该框架；并且共固化该第一和第二弹性体涂层。
有利的是，该方法还包括将密封件放置在工具表面上，其中喷射该第一涂层包括将弹性体喷射在密封件上；并且共固化该第一和第二涂层和密封件。
有利的是，该方法还包括用弹性体形成密封件。
有利的是，该方法还包括将该密封件结合于该框架。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造一体加强的、可再用的密封袋的方法，该真空袋用于将复合部件敷层压紧在敷层工具上，该方法包括形成周边密封件；将该密封件放置在该敷层工具上；通过将在室温下可固化的RTV硅树脂喷射在敷层工具上形成柔性的袋薄膜，覆盖该密封件；制造大体刚性的框架；将该框架放置在敷层工具上，叠加该该薄膜并且与密封件大体对齐；通过将在室温下可固化的RTV硅树脂涂层喷射在框架的侧面和该薄膜上将该框架封装在该薄膜内；在室温下硫化该RTV硅树脂涂层；将硬件附接于该框架；并且将该封装的框架安装在该敷层工具上。
根据本发明的另一方面，提供一种一体加强的、可再用的真空袋，该真空袋用于将复合部件敷层压紧在敷层工具上，该真空袋包括具有底部和三个侧面的刚性复合材料框架；用硫化的RTV硅树脂形成延伸通过该框架的底部并且封装该框架的三个侧面的柔性袋薄膜；用RTV硅树脂形成密封件用于将该袋薄膜抵靠敷层工具密封，该密封件与该袋薄膜是一体的并且设置在该框架的底部。
附图说明
有利的实施例的可信特性的新颖性特征在所附权利要求中提出。但是，当结合附图阅读时，通过参考本发明的有利实施例的详细描述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。
图1是根据公开实施例的一体加强的、可再用的真空袋的透视图的图示。
图2是复合敷层组件的边缘的剖视图的图示，示出安装在工具上的复合部件敷层上的袋。
图3是用于制造图1和图2所示的真空袋的工具的透视图的图示。
图4是示出制造具有一体的密封件的可再用的真空袋的方法步骤的流程图的图示。
图5是与袋装配之前的加强框架的透视图的图示。
图6-11是示意地示出图5的方法的顺序步骤的剖视图的图示。
图12是示出制造具有结合的密封件的可再用的袋的另一种方法的步骤的流程图的图示。
图13-17是示意地示出图12的方法的顺序步骤的剖视图的图示。
图18是飞机制造和维修方法的流程图的图示。
图19是飞机的方块图的图示。
具体实施方式
参考图1和2，公开的实施例涉及一种一体加强的、可再用的真空袋20，其用于，例如但不限于，将复合部件34加固和/或压紧在工具30上。该袋20包括大体平面的、弹性的袋薄膜22，该袋薄膜22具有适合特定应用且覆盖部件34的尺寸，该袋20还包括外框架24和在该外框架下面的周边密封件26，该密封件26将袋薄膜22抵靠工具表面28密封。框架24可以用诸如复合材料或轻重量的金属的任何合适的刚性或半刚性的材料制造，并且可以具有诸如把手的附件27，以帮助处理或操纵袋20。在所示的实施例中，框架24是大致矩形的，但是它可以具有适合于被处理的复合部件34的几何形状的其他形状。如图2所示，该框架24具有大致矩形的截面，但是其他截面形状也是可能的。
薄膜22向外延伸经过框架24的底部67，并且封装32框架24的侧面68、72和顶面70。在薄膜22内的框架24的封装32主要提供该弹性薄膜的一体加强，使得袋20能够容易处理和操纵。密封件26围绕复合部件34的整个周边延伸，并且在袋薄膜22和工具30的上表面28之间形成气密密封，使在袋20内抽成真空。正如下面所讨论的，在一个实施例中，密封件26与袋20一体地形成，而在另一个实施例中，密封件26在分开制造的操作中被结合于框架24。
参考图3，在一个方法实施例中，真空袋20利用具有大致平坦的工具表面38和周边槽40的工具36制造。在其他实施例中，真空袋20可以使用用于处理复合部件34的相同的工具30制造。
现在集中描述顺序地示出制造图1和图2所示的真空袋20的一种方法的步骤的图4以及图5-11。在步骤42开始，利用各种制造方法中的任何一种，包括层压和固化预浸纤维，制造框架24(图5)。在用复合材料形成框架24的情况下，它可以敷设在工具30上(图2)或工具36上(图3)。接下来，在步骤44，利用诸如模制或挤压成希望的截面的弹性体的合适的弹性材料制造周边密封件26。正如在本文中所用的，“弹性体”和“弹性体的”是指具有类似于橡胶的弹性性质的天然的和合成的聚合物。例如但不限于，弹性体可以包括能够拉伸并且返回到其原来的形状而没有材料变形的热固性或热塑性体。在步骤46，密封件26被放置在工具36的槽40中(图6)，使得密封件26与工具36的上表面38大致是共平面的。槽40有助于在随后的处理步骤中保持并稳定密封件26。可选地，如图7所示，在真空袋20直接制造在用于制造复合部件34(图2)的工具30上的情况下，垫片58可以围绕该密封件26放置在工具表面28上，以便在随后的处理操作中稳定并保持该密封件26。
现在再参考图4，在步骤48，薄膜22(图8)通过在工具36的表面38上喷射第一弹性体涂层64而形成。第一弹性体涂层64的施加可以通过将弹性体从喷头62喷射60在工具表面38上来进行。第一弹性体涂层64在密封件26上延伸。在一个实施例中，第一弹性体涂层64可以包括可喷射的RTV催化的硅树脂，其可以是在室温下比较快固化的一部件或两部件系统，不需要烘箱或高压釜处理，并且固化后很少或没有收缩。其他形式的弹性体也是可能的，其中一些可能需要利用烘箱或其他合适的加热设备在升高的温度下固化。在一个实施例中，密封件26使用与用在形成薄膜22的第一弹性体涂层64中的弹性体基本相同的弹性体形成。可以使用用于施加第一弹性体涂层64的其他技术，包括但不限于挤压。
在步骤50(图4)，框架24放置在薄膜22上，如图9所示，其中框架底部67与密封件26的周边位置大致重叠并对齐。接下来，在图4中的步骤52，框架24通过在框架24的暴露侧面68、72和顶面70喷射60第二弹性体涂层66用弹性体封装32(图10)。第二弹性体涂层66在先前施加的第一弹性体涂层64上延伸。因此，在这个实施例中，薄膜22与密封件26和框架24上的封装32使用基本相同的材料形成，它们在制造过程中在这时未固化。在步骤54，可选地，诸如图1所示把手的合适的固件或操作附件27可以被附接于框架24。最后，在图4中的步骤56，薄膜22、框架封装32和密封件26通过加热74被共固化并硫化。正如在前面所讨论的，在利用合适的RTV硅树脂弹性体的情况下，加热74可以包括室温加热。共固化使薄膜22、围绕该框架24的封装32和密封件26结合成连续的、整体的粘弹性的结构。
现在集中描述示出制造真空袋20的另一种方法的步骤的图12以及图13-17。在步骤76，制造合适的框架24，其后在步骤78利用喷射60、挤压或其他施加技术通过将第一弹性体涂层64施加在工具表面38上形成薄膜22(图13)。接下来，在步骤80，将框架24(图14)放置在薄膜22的外周边上，与第一弹性体涂层64接触。在步骤82，通过将第二弹性体涂层66施加在框架24的侧面68、72和顶面70，该框架24被封装32，如图15所示。第二弹性体涂层66可以通过从喷头62喷射60，或通过利用包括但不限于挤压的其他技术施加。第二弹性体涂层66既覆盖框架24的侧面68、72又覆盖框架24的顶面70，并且与第一弹性体涂层64连接/结合并覆盖第一弹性体涂层64，在固化后形成基本一件的整体结构。
在图12中所示的步骤84，薄膜22与包围框架24的封装32一起通过对第一弹性体涂层64、第二弹性体涂层66加热74而被固化(图16)。正如前面在如图4-11中所示的实施例中所提到的，弹性体可以包括在室温下固化的RTV硅树脂。在步骤86，如前所述，合适的固件或附件27可以安装在框架24上。在图12中所示的步骤88中，密封件26(图17)利用任何合适的技术，例如利用结合粘结剂被结合在框架24下面的薄膜22的下表面24a。密封件26可以用或可以不用与薄膜22相同的材料形成。
所公开的实施例可以被用于各种潜在的应用，特别是在运输行业，包括例如，航空航天、船舶、汽车应用以及可以应用自动敷层设备的其他应用中。因此，现在参考图18和19，所公开的实施例可以用在如图18所示的飞机制造和维修方法90和如图19所示飞机92的背景中。公开的实施例的飞机应用可以包括，例如但不限于，加强部件的敷层，例如但不限于，仅列出以下几种：框架、加强件、舱口、梁、桁条。在预生产期间，示范性的方法90可以包括飞机92的规格和设计94以及材料采购96。在生产期间，进行飞机92的部件和子组件制造98和系统集成100。之后，飞机92可以通过验证和交付102以便投入使用104。在由用户使用时，飞机92按照规定进行日常维护和维修106，这也可以包括改进、重新配置、重新刷新等。
方法90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、服务组织等。
如图19所示，用示范性方法90生产的飞机92可以包括具有多个系统110和内部112的机身108。多个系统110的例子包括推进系统114、电子系统116、液压系统118和环境系统120的其中一个或多于一个。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90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，对应于生产过程的部件或子组件可以用类似于在飞机92处在使用中时生产的部件和子组件的方式生产或制造。还有，在部件和子组件制造98和系统集成100可以利用一个或多于一个设备实施例、方法实施例或其组合，例如，通过显著加快飞机92的装配或减少飞机92的成本。类似地，在飞机92使用时可以利用设备实施例、方法实施例或其组合中的一种或多于一种，例如但不限于维护和维修106。
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 (15)

1.一种用于处理部件(34)的真空袋(20)，其包括：
适于放置在该部件(34)上的大体平面的柔性的薄膜(22)；
封装在该薄膜(22)内的大体刚性的框架(24)，所述框架具有多个侧面，并且所述薄膜被设置以便完全封装所述框架并且与所述多个侧面中的每个侧面接触；和
连接至所述薄膜(22)的下表面的密封件(26)；其中
所述密封件(26)被设置，用于将所述薄膜(22)抵靠工具表面密封，由此使所述袋(20)内抽成真空，在该部件(34)处理期间，所述部件(34)被定位在该工具上，所述密封件被定位在所述框架和所述工具之间，并且所述密封件与所述薄膜共固化。
2.根据权利要求1所述的真空袋(20)，其中该薄膜(22)是弹性体材料。
3.根据权利要求1或2所述的真空袋(20)，其中该薄膜(22)是RTV硅树脂。
4.根据权利要求1或2所述的真空袋(20)，其中该框架(24)是复合材料。
5.根据权利要求1所述的真空袋(20)，其中该密封件(26)与该薄膜(22)一体地形成。
6.根据权利要求1或5所述的真空袋(20)，其中该密封件(26)被附接于被封装的框架(24)。
7.根据权利要求1或2所述的真空袋(20)，其中框架(24)具有由该薄膜(22)围绕的侧面。
8.根据权利要求1或2所述的真空袋(20)，其中在处理步骤期间用于保持并稳定所述密封件(26)的装置被提供。
9.根据权利要求8所述的真空袋(20)，其中用于保持并稳定所述密封件(26)的所述装置包括在该部件(34)处理期间所述部件(34)被定位在其上的所述工具的槽。
10.根据权利要求8所述的真空袋(20)，其中用于保持并稳定所述密封件(26)的所述装置包括围绕所述密封件(26)放置在所述工具的表面上的垫片(58)，其中在该部件(34)处理期间所述部件(34)被定位在该工具上。
11.一种制造用于处理部件(34)的真空袋(20)的方法，其包括：
形成密封件(26)；
在工具的上表面上形成大体平面的柔性的薄膜(22)，其中该薄膜(22)的下表面面向该工具的所述上表面；
将所述密封件(26)连接至所述薄膜(22)的所述下表面；以及
将大体刚性的框架(24)封装在该薄膜(22)内，所述框架具有多个侧面，并且所述薄膜被设置以便完全封装所述框架并且与所述多个侧面中的每个侧面接触；其中
所述密封件(26)被设置，用于将所述薄膜(22)抵靠工具表面密封，由此使所述袋(20)内抽成真空，在处理期间部件(34)被定位在该工具上，所述密封件被定位在所述框架和所述工具之间，并且所述密封件与所述薄膜共固化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
形成该薄膜(22)包括用弹性体涂覆工具表面；以及
封装该框架(24)包括将该框架(24)放置在弹性体涂层上并且将另外的弹性体施加在该框架(24)上。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，还包括：
形成与该薄膜(22)一体的所述密封件(26)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：
形成该密封件(26)包括将密封元件放置在工具表面上；以及
形成该薄膜(22)包括将弹性体涂层喷射在该工具表面上，覆盖该密封件(26)。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括共固化该密封件(26)和该弹性体涂层。
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