CN104837608A - 制造复合部件的方法和实施此种方法的生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造复合部件的方法，并且还涉及一种实施此类方法并制造所述复合部件的生产设备，以及涉及由此。本发明在航空制造领域存在很多应用。在第一阶段期间，进行部件的设计、几何结构的计算以及用于形成预制件第一阶段的所述织物预制件和心轴的织物结构的计算。在第二阶段期间，生产在第一阶段期间计算的和预制件的织物(21)芯轴(20)。第三阶段期间，以所制造的织物包裹芯轴，从芯轴上取出预制件以便折叠(R)预制件的一部分(29b”)，并且最后，执行预制件的浸渍以便获得所需的复合材料部件。

Description

制造复合部件的方法和实施此种方法的生产装置

技术领域

本发明涉及一种制造复合部件的方法。还涉及一种实施此类方法的生产设备，以及涉及由此制造的复合部件。本发明发现在航空制造领域存在很多应用，尤其在涡轮喷气发动机的机舱领域存在应用，更具体地在机舱的旋转或者圆周结构上例如飞机机舱的进气口唇缘或者推力反向器结构的框架上存在应用。

背景技术

现有技术状态下，我们了解如何制作复合材料的部件。部件包括带有已形成所需部件形状的编织或者编结部件的预制件。然后，用可聚合树脂浸渍预制件以获得最后的部件。

在现有技术状态下，不能够给覆盖旋转形状提供具有连续纤维的预制件，旋转形状的经线的至少一个点上具有径向切线，并且允许具有连续纤维的复合材料的实现。此类表面不能够被开发，并且从而它不能够适当地覆盖有通过传统方法获得单件织物。已知，织物是通过交叉经纱和纬纱获得的，经纱和纬纱基本上彼此正交。

通过传统的方法获得的织物，几乎不能够使正交织物(将它们错格(décadrer))变形超过45度。错格(décadrage)在于改变经纱和纬纱之间的角度，最初在90度上，至包括在35度和125度之间的角度，这通常是在当织物沿着与所述织物的纤维方向不平行的至少一个方法伸展时获得的。因此，不能够覆盖复杂的形状例如复合部件的不可展曲面，所述复合部件用于航空领域例如进气口唇缘、机舱前框架、具有“C”形轮廓的加固物、C形的径向隔断墙等等，轴对称部件所有形状或者可比作轴对称部件的部件所有形状。因此，不得不在边对边地或者具有重叠配置的几个织物片上实行层覆盖。

现有技术的另一个现状下，管状编结方法允许覆盖此类形状。但是，一方面，纤维的定向是通过技术约束的，另一方面，应该提供具有与闭合截面的周长兼容的规格(纺锤数目)的编织机。

例如，可以使用在其表面上包括部件形状的圆环柱芯，并且获得直接围绕该柱芯的管状编织。在部件任何点上的管状编织的轴基本上垂直于部件的圆环截面。如果部件的圆环截面是凸面的，该技术允许获得完全符合部件表面的预制件。然而，此方法的实施相对缓慢并且纤维的定向管理是受限制的。此外，对于复杂的圆环几何体，很难适当地管理纤维的分布，尤其是对于形状是纵向的纤维。

我们还可以实现圆柱形的管状编织，然后直径上拉伸和延展它以便符合部件形状的几何结构。受到最大错格的限制，因此我们还可以覆盖不可展开的形状，并且应用管状编织的翻转形状，例如发明申请DE102005041940所提出的方法。对于大型部件的形状，我们不会发现能够编织具有足够周长的编织管的编织机，替代物可以包括分裂管状的编织以便仅覆盖旋转部件的形状。然而，这些技术存在不能够在编织内安装纵向纤维的缺点，因为它们将阻止编织的拉伸并且从而不能够优化部件的重量。

因此，观察现有技术的不同状况下的下述缺点。对于织物制造的方案，应当提供多个部分。因此，该方案是繁重的并且它引起纤维定向的变化上的限制。对于管状的编织制造方案，其缺少沿着要获得的部件的截面上的纤维定向和分布上的灵活性，它们不能够优化机械应力上的纤维的定向并且因此，部件的重量没有得到优化。

这些不同的方案导致编织或者编结难于实施并且其纤维结构在应力上通常不是高性能的因此提供了沉重和昂贵的部件。

本发明提供的方案，包括根据轮廓编织原理获得的预制件，并且具有特定的芯轴定义并且不同于要被覆盖的最后部件。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种编织或者编结纺织品的技术以便连续地覆盖旋转或者基本上旋转的表面，然后可以覆盖其纺织品，而不用 割接所述旋转表面。

通过旋转部件或者圆周部件，意味着以超过360度延伸或者以小于360度的角扇区延伸的轴对称的部件，通过沿着平行于旋转轴的平面切割部件，所述部件的截面与至少一个垂直于旋转轴的线，存在至少2个交叉点。例如，环形部件满足这种定义。根据本发明的部件的环形截面可以是开口的或者闭合的、规则的或者不规则的。

在本说明书下述描述中，其中，术语“拐点”表示预制件或者芯轴的母线的点，在所述的芯轴上，卷起预制件的编织物或者编结物，具有横过母线的正切线或者设置在母线任意一侧上的两个半正切线。

为此，本发明涉及一种用通过轮廓编织获得的预制件制造复合材料部件的方法，这种轮廓编织包括通过在确定张力领域下围绕芯轴的编织或者编结卷起至少一部分覆盖物。

本发明的方法包括：

-在第一阶段期间，执行部件的设计、几何结构和织物制成的预制件的覆盖物分布的计算，以及用于形成至少一个预制件的第一制造状态的至少一个芯轴的计算；

-第二阶段期间，执行第一阶段期间计算的所述至少一个芯轴(20)的生产，以及将在芯轴上卷起的所述至少一个预制件的覆盖物的生产；

-第三阶段期间，从芯轴上取出预制件并对其施加确定的径向延伸，并且/或者，超过卷起的预制件上的拐点并且/或者进入径向延伸，确定的几何转换使其从第一制造状态过渡到第二和最后的制造状态，最后，执行预制件的浸渍以便获得所需的复合材料部件。

在本发明的方法中，要制造的预制件的确定几何结构中第一阶段也至少包括：

-一个定义将要制造的预制件的覆盖分布的步骤，所述预制件的截面包括将预制件分开为至少两个部分的至少一个极值线；

-一个将预制件覆盖分布的超出极值线的至少一部分进行展开的步骤，所述极值线被变换为消除沿着轴对称形状截面宽度的任何翻转的拐点；

-从该处演绎至少一个旋转芯轴的步骤，该芯轴具有展开的模式，该 模式和前述的展开步骤之后在两个部分中的覆盖物的分布相似。

特别地，由预制件的最终状态的充分的网格划分，依次应用平面对称和/或者轴向相似和/或者线膨胀类型的几何变换，以便获得形成轮廓编织的芯轴的几何定义。

因此，不能够编织的最后表面通过传统的编织方式变换为可以用传统的编织机在具有特定形状的芯轴上进行编织的表面。

因此，由于编织机具有很好的生产力编织可以很快的进行。

芯轴具有特定的形状，该形状直接与要覆盖的部件的最后形状相关。

根据本发明带有拐点的用于卷起编织物的芯轴，能够使用传统的织机，并且能够从拐点的一侧到另一侧获得织物，这能够在最后部件上获得连续织物。

由于在计算的芯轴上通过卷起获得的编织的不可展开形状，获得的织物具有特定的形状，所述形状适于进行覆盖而不在部件的形状上进行伸展。从而，控制最后部件上的纤维定向。

预制件的最后表面的翻转点被去除，这通过平面对称性获得。

芯轴的轮廓不包括任何垂直于轴的切线，这将使这种形状的编织非常困难，这是通过与表面的线膨胀相关的轴向类似获得的。

根据传统的编织机将不能够用翻转编织最后部件的径向切线，原理包括设计执行几何变换的芯轴，允许在2D编织机上获得编织的兼容芯轴。

织物的纤维然后被分配至圆周纤维(典型地经纱)和横向的或者径向的纤维(典型地纬纱)，这个圆周和径向纤维相互垂直。

所述观念被更好地实现，所选择的对称的编织图案(或者编织物)将用于覆盖织物的两个面，例如平纹编织或者斜纹编织。特别地，优选的是在拐点区域上使用这种图案，并且至少遍布编织部分从拐点区域开始直到返回区域的末端。这种效果用以限制长度的不匹配。

对于芯轴的特定计算，可以制成在不同的和预定的角度上将具有横向纤维的织物。根据预定的角度和相关芯轴的计算，这种纤维将整体上被错格，径向纤维然后假定不再垂直的角度，这允许沿着表面具有圆周(或者优选地圆周的)纤维以及相对之前纤维倾斜的纤维，或者在直角 上，或者在可以从一层交替至另一层的不同的角度上以便根据厚度提供基本上镜像对称的堆叠。

本发明的方法的解决方案因此使用与形状类型相关的纺织分布，以及能够获得它的进程。

纺织分布包括编织或者编结纺织，仅覆盖一个格片(coupon)，其几何形状，包络面在垂直于旋转轴或者可以类似于旋转轴的轴的至少一个面上，包括至少两个圆周的母线，例如，“C”形、或者圆环形。因此，与表面的特性相关，也在表面上发现至少一个母线，其所有的点位于相对于邻近点的极值横坐标上，沿着构成表面的旋转轴，所述母线构成形状的轮廓的翻转线。

本发明的方法的解决方案允许通过单件纺织编织覆盖此类部件的表面，而不扭曲或者拉伸预制件。控制纤维密度和纤维定向的特性并且因此给予部件其他方法不允许的良好和优化的结构强度用于覆盖传统的需要拉伸的2D织物或者2D编结物，以便符合此类部件的不可展开形状。

本发明的方法的解决方案是基于链接要覆盖的最后的表面、用于卷起编织物的芯轴的定义以及将在部件上获得编织物的建模过程，基于编织期间芯轴上卷起的织物。

在另一个实施例中，本发明的方法是第一阶段包括至少一个如下的步骤：

E1.对要覆盖的部件表面划分网格；

E2.确定要获得网格表面的极值母线；

E3.为了去除所确定的极值母线，利用平面对称性通过翻转所获得的网格化表面的不同子表面来生成返回的网格表面；

E4.借助于相似经过轴向缩减从所获得的网格化返回表面(E3)产生返回和缩减的网格化表面，所述相似包含有结合了线性膨胀的有小于1的正系数的轴向相似，根据圆周展开图案的保持规则以及在这些展开图案之间沿着表面轮廓的曲线距离的保持规则，最后定义卷起织物的芯轴，所述芯轴具有与返回和缩减的网格表面(E4)相似的展开模式；

E5.定义所述编织物和/或者编结物的模式，通过在所述减少步骤(E3)后的与翻转步骤(E4)的变换相反的变换方法，所述编织物和/或者编结 物将被实现并在所述芯轴上卷起。

根据另一个特性，对于几何结构和覆盖分布的计算，横向纤维相对于圆周纤维具有确定的角度，该角度并不一定等于90度，并且其中，在纵向(圆周的)和横向(径向)方向之间具有相同比率的保持边的四边形，逐步地在部件的整个表面上生成。

根据另一个目标，本发明还涉及一种用于制造实施本发明方法的复合部件的设备。根据本发明，所述设备基本上包括：

-根据将要以复合材料实现的的旋转部件的给出形状和至少一个芯轴计算预制件的覆盖分布以及几何结构的装置，所述芯轴用于获得所述旋转部件的覆盖制成的预制件；

-用于实现覆盖的装置，再制造确定的覆盖分布；

-围绕所述至少一个芯轴至少部分地卷起确定分布的覆盖物的机械装置，然后实现径向延长以及/或者因此生成的预制件轮廓的确定部分的折叠；以及

-在预制件上应用可聚合树脂的装置，以从中生产旋转部件。

附图说明

参考所附的示意图，通过阅读说明，将能更好地理解本发明的其他特性和优点，其中：

-图1示出了应用本发明的方法可实现的一部分部件；

-图2a到2c示出了应用本发明的方法可实现的多个部件的截面；

-图3a到3h示出了应用本发明的方法可实现的截面形状的其他例子；

-图4a和4b示出了根据本发明的在用于制造预制件的设备中在芯轴上卷起织物步骤期间两个织物的布局；

-图5a到5e示出了根据本发明的用于制造预制件的设备上执行的随后的步骤；

-图6和7示出了对要获得的预制件进行建模的步骤和转化步骤，以从中推断与本发明的方法的第一实施例中的相关芯轴形状；

-图8a、8b、9到10示出了对要获得的预制件进行建模的步骤和转 化步骤，以从中推断与本发明的方法的第二实施例中的相关芯轴形状；

-图11和12示出了对要获得的预制件进行建模的步骤和转化步骤，以从中推断与本发明的方法的第三实施例中的相关芯轴形状。

具体实施方式

在所述图中，相同的附图标记涉及下面进行描述的相同的元件。在图1中，示出了通过本发明的方法实现的覆盖材料部件的一部分。部件1展示了围绕轴A的旋转对称性。其下部分3包括通过连接部件2连接到一起的两个横向凸缘，连接部件2的基线代表其径向切面的翻转点。对于沿着部件1的旋转轴A测量的坐标，没有部件截面上的点延伸越过部件2上的标线。

在图2a到2c、3a和3b和5b中，示出了围绕旋转轴A的每个旋转部件的截面半剖视图，已作为实施例示出。在图2a中，示出了围绕轴A的中空或者“C”形的旋转部件6的此类截面图，并且其具有在截面的翻转点5上接触径向切线4a的两个连接的凸缘。

图2b中，“C”形的中空部件7具有与径向切线4b的宽广的接触区域8。

图2c中，复合部件具有闭合的截面9。其是从两个“C”形的中空部件10和11获得的。每个中空部件10或者11具有至少一个翻转点或者分别沿着具有较大间隔的线4c和4d的接触区域5c或者5d，每个线4c或者4d构成中空部件10或者另外对应的部件11的径向切线。在根据本发明制造中空部件10和11期间，这些中空部件10和11的预制件的同源边缘12和13边对边地相互连接，或者在这种情况下，通过交叠进行连接。

在图3a中，示出了具有“S”形的当前截面的复合材料部件14、15的截面。部件14、15是由两个C形的部件组成的，每个相似于图2a的中空部件6或者图2b的中空部件7。因此部件14、15的S形的当前截面是由具有“C”形截面的两个区域14和15组成的，所述两个区域具有相对的凹面并且在结合点16上进行连接。结合点16可以根据描述图2c实施例的部件10和11的连接纽带12或者13的两个形态获得。部件的S形最后是两个C形的连结。具有S形截面的部件通过单件织物制造的预 制件获得，所述预制件是通过本发明的方法获得的。

在图3b中，示出了根据本发明方法获得的复合材料部件17-19的开口截面。部件17-19在其当前的截面中是“W”形的。其包括多种“C”形截面的连结，每个类似于图2a的中空部件6或者图2b的中空部件7。多种“C”形截面没有相互妨碍。每个中空部件17、18或者19都是根据本发明的方法生产的，以便其截面上的点没有超过径向切线4h、4g或者4f。中空部件17和18在结合点16a上进行连接，中空部件18和19在结合点16b上进行连接，结合点16a或者16b相似于图3a中所描述的结合点16。

在图3c、3d、3e、3f、3g、3h中，示出了根据本发明方法获得的环形部件的闭合截面。这些环形部件的截面包括两个末端的母线。本发明的方法以如前述相同的方法执行单件覆盖部件的整个环形表面。截面的闭合是边对边地或者通过如图中所公开的交叠获得的。

在图3c中，如同图3a到3h一样是示意的半视图，绕着轴A的旋转部件伴随垂直面4c上的限制点5c和垂直面4d上的限制点5d进行制造。相对因此制造的部件的旋转轴A考虑两个垂直面4c和4d。预制件的覆盖边缘是通过重叠配置在旋转部件外部(图3c中向上地)的边缘12a和12b设置的，所述旋转部件是通过浸渍预制件获得的。

在下面的图中，如图3c中的那些相同的元件具有相同的附图标记并且将不再进行描述。然而，图中的细节是：

-图3d中，边缘12a、12b的交叠是在内部完成的，指向旋转轴A；

-图3e中，边缘12a和12b在部件内部边对边地配置，指向旋转轴A；

-图3f中，边缘12a和12b的交叠是在旋转部件的一侧完成的，并且位于部件的垂直面4d上的限制点5d上；

-图3g中，边缘12a和12b在限制点5d上边对边地配置；以及

-图3h中，部件的旋转截面假定是基本上四边形的形状，并且边缘12a和12b相对于旋转轴A边对边地设置在向外地部件的一个拐角上。

所有的这些部件通过覆盖制成的预制件进行制造，所述预制件是通过本发明的方法获得的。

本发明的制造方法发生在三个单独的阶段。第一阶段期间，部件的设计、覆盖制成的预制件的几何体的计算和预制件的第一制造状态形成的芯轴的计算是同时进行的。本发明的方法的第二阶段期间，制造预制件的设备是通过将预先计算的芯轴结合到制造覆盖物的装置上配置的。如制造一样，获得覆盖物并在所述芯轴上将它们卷起。第三阶段期间，预制件是从其芯轴上提取的以便将其应用至确定的几何变换，所述变换使其从第一制造状态传到第二和最后的制造状态。最后，预制件维持在适合模具上的几何体制造状态中，并且完成树脂对预制件的浸渍以及其固化以便获得所需的复合材料部件。

在图4a和4b中，示出了本发明方法实现的第二阶段期间根据本发明的方法的步骤，包括执行在编织或者编结的芯轴上或者围绕它卷起的预制件的编织或者编结。

图4a中，覆盖物是织物，该织物一旦绕着芯轴20卷起，具有大体上正交的经纱24和纬纱23的确定分布，并且取决于需要通过本发明的方法制造的预制件和/或者旋转部件。芯轴20上卷起的织物覆盖物在图中未示出的编织机上进行生产，编织机配置于右侧并且特别地，包括用于拉伸经纱21以及在覆盖结构上分配张力的装置以便辅助其绕着芯轴20卷起，还包括用于插入纬纱的机械装置22，其在织物覆盖物21上以受控的角度插入纬纱。如上述说明的，包含经纱21的覆盖物的分布、纬线编织机械装置22上的纬纱的插入控制以及芯轴的20几何形状已经在本发明的方法的第一阶段进行了计算，并且后面将再进行描述。注意图中携带附图标记25的特定经线，在芯轴20的轮廓上，对应于转折点或者翻转点。它的作用后面将进行描述。

注意，由于附图仅代表预制件的截面，经纱25和任何其他根据后面将要进行描述的覆盖类型替代它的元件作为点示出和描述，因为经纱和任何其他相似的元件是由附图示出的截面上的点代表的。同样地，点25定义在预制件的覆盖物上。当覆盖物绕着芯轴20卷起，点25与芯轴20的同源点相一致，并且未其他使用附图标记以便简化附图并且由于芯轴的形状是通过芯轴旨在生产的预制件的形状计算确定的。

注意覆盖物的分布具体地是通过选择以及经纱和纬纱的相对设置确 定的，具体地依据表面密度和层的数目。

在一个或者几个层内，芯轴的卷起发生在芯轴20的一部分周长或者整个周长上。

为了获得此类织物，覆盖物分布的控制以及芯轴20形状和轮廓的选择使用一组确定的规则以便保持沿着绕着芯轴的卷起编织的品质。在这些控制规则中，注意：

-使编织点靠近离芯轴最近处，

-可选地，用根据当前区域的减小的或者增加的形状使超过有效宽度的芯轴的形状完整，以保持经纱成一直线并且平行。

在图4a的制造状态下，图4b中，示出了本发明制造方法的相同的第二阶段，然而其中图4a的编织是用编结覆盖物或者纬纱27和28在由本发明方法的第一阶段期间计算的织物分布确定的角度上绕着垂直于经纱21的方向缠绕的编结物替代。相同的经纱25类型是在芯轴20的轮廓的拐点上发现的并且可能使用用于获得如图4a所示的预制件的相同设置。

在编结的这种情况下，在编结操作期间纬纱27和28的定向由沿着与旋转速度相关的芯轴宽度的这些纱线的替换的结合造成。因此，纱线的行程依据芯轴的几何结构，并且我们不能够必要地在这些纬纱的正反方向的芯轴的每个点上获得完美的对称。

因此，在图4a或者4b的状态下在所述方法执行完成时，在第一制造状态中获得织物-制成或者编结-制成的预制件。

在图5a中，示出了本发明的方法的第二阶段的操作，其一部分类型的截面包括径向切线，在此期间生产了预制件的第二制造状态。经纱25处于平面中，在芯轴轮廓的弯曲变化平面的任意一边上将该平面划分芯轴20为两个部分20A和20B。因此，点25是由纬纱或者由芯轴上的预制件的横截面的曲线图描述的线上的拐点。弯曲是通过切线T25标记的，其位于芯轴和将芯轴20划分为两个部分20A和20B的平面的交叉处。当纬纱垂直于经纱设置时，纬纱的方向遵循母线29a、25和29b。

图5b中，示出了图4a的编织的覆盖制成的预制件，是在对于360度的旋转形状的图5d的操作完成中当其已经被塑形为第二制造状态时。编织的覆盖物的经纱32基本上沿着以预制件30的旋转轴(未示出)为 中心的圆圈配置，然而纬纱31包括在相对于旋转轴的径向切面上确定的曲线。然后可能用树脂执行对预制件的浸渍。

图5c中，示出了图4b的编结的预制件，是在图5d的操作完成中当其已经被塑形为第二制造状态时。经纱基本上沿着以预制件33的旋转轴(未示出)为中心的圆圈配置，然而纬纱34和35是相对径向切面确定和倾斜的曲线，所述径向切面相对于旋转轴。

图5d中，示出了相继地适合于预制件的几何变换以将其从第一制造状态带至第二和最后的制造状态。因此，在图5d的实施例中，覆盖物制成的预制件，在第一制造状态中，是从芯轴沿着径向延伸线E首先展开的，将具有携带半径rm或者芯轴半径的点25带至具有部件需要的最终半径Rm的点25’上，该部件在后面将要描述的其最后的制造状态中从预制件获得。预制件然后假定某一旋转形状，其截面或者母线的旋转形状是沿着轮廓29a’-25’-29b’的“S”形。芯轴20上的覆盖物的点25然后通过延长线E从半径rm转移至点25’上的半径Rm，点25’的切线T25’通过延长线E至多在垂直于芯轴20的轴A的平面上旋转。

几何变换R在芯轴20上应用于预制件的第一制造状态的第二部分20b上，所述第二部分已经通过延长线E沿着轮廓25’-29b’被扩大。预制件的第一制造状态的所述第二部分20b包括在切线T25’的拐点或者翻转点25’与图中延伸至右侧的覆盖物的末端29b’之间。第二变换R具体地包括平行于芯轴的平移，以便在位置25’-29b”上带来延长的第二部分25’-29b’，以便预制件位于第二和最后的制造状态29a”-25’-29b”上。变换R可以理解为本身实现生产和制造的预制件的覆盖物的第二部分25’-29b’的折叠。在本发明的制造方法的第三阶段期间执行的变换R与展开步骤相反，该展开步骤在本领域设计的第一阶段期间已经事先确定了。展开仅仅是虚拟的因为它仅包括计算的预制件的一部分截面并且不包括制造的预制件。这种虚拟的展开能够计算预制件覆盖物的几何结构和分布，并且能够计算形成预制件第一制造状态的芯轴20。

在图5e中，示出了适用于某一形状的变换，末端母线的形状没有构成径向切线，但是可以被认为是有角脊(angular ridge)。对于这种形状，在芯轴20上，经纱25位置的特征将是分别指向29a和29b的两个半切线 T25a和T25b。来自芯轴20的覆盖物是沿着有限的延长线E展开至对应经纱25’的最终半径值，具有分别朝向29a’和29b’的半切线T25a’和T25b’。几何变换R对称地转位至母线25’的平面上，覆盖部分从25’-29b’至25’-29b’。特别要注意，在该实施例中，预制件的第二部分25-29b受到延长线E的作用以便从芯轴20上的第一制造状态25-29b传到中间的制造状态25’-29b’，以便保存由编结的纬纱和经纱组成的覆盖元件的曲线长度。这种制造约束和其他的可替代或者不可替代的约束后面将更完整地进行限定。然后应用折叠R，如图5d的实施例中所述，但是在这种方式下延长的预制件的第二部分25’-29b’在25’-29b”上展开，同时沿着形成确定角度的半切线T25b”与切线T25a’的角度小于180度，并且到达垂直于预制件和芯轴20的轴A的平面的左侧，穿过覆盖点或者元件25和25’。延长的和折叠的预制件29a”-25’-29b”然后进入第二和最后的制造状态。因此制造的预制件在垂直于预制件的旋转轴A的平面的后面在构成预制件的极值点的25’上具有有角脊。

在第二和最后的制造状态中，适当地在成形模具上保持的预制件可以进一步得到完善：

-通过叠加由本方法获得的织物或者编结物的连续层，

-通过增加局部增强件，

-通过插入非结构化的填充材料例如填充泡沫，或者

-通过通常根据复合方法获得的任何其他补充物。

成形的、变换的、以及可选地地设置有前述补充物的整个覆盖物安装在适用于选定合并方法的模具上以便完成本发明的预制件。然后，执行用树脂对预制件的浸渍以及树脂的固化以便硬化结构。因此，获得如图2a-2c和3a-3g中举例描述的部件之一。

制造本发明的旋转复合材料部件的设备提供了实施上述方法的三个主要阶段的手段。该设备包括基于在复合材料中要获得的旋转部件已给出的的形状计算织物分布的装置以及用于获得所述旋转部件的织物制成的预制件的至少一个芯轴。该设备包括装配有执行本发明方法的软件的至少一个CAD计算机，或者至少一个用于描述几何构造以及绘制几何形状的装置。安装然后包括用于获得再制造确定的织物分布的织物的装置。 编织或者编结设备包括进行编织以及在所述方法的第一阶段期间基于计算的尺寸绕着制造的芯轴进行卷起的装置。当然，这种编织或者编结装置可以通过供应商获得，并且对于本发明的其他方法存储其产品并且进行运输。该设备然后包括从建造的芯轴中配置编织物的机械装置，直到通过应用前述的不同变换E和R的最后形状。该装置还可以包括切断装置，用于在相互的层上进行固定或者进行局部加强的装置。该设备然后包括在整个预制件上应用可聚合树脂的装置以从中生产旋转部件。

在下面的图中，将对根据本发明的通过预制件制造复合部件的方法的第一阶段进行描述。

在制造部件的方法的第一阶段期间，应执行计算以同时确定所需的部件，然后从中演绎(deduct)可以使用的编织的或者编结的织物以及推论芯轴的轮廓以生产适用于所需部件的预制件的第一形状。最后，应该确定几何转换，仅在树脂浸渍操作之前，所述几何变换能够在第二制造状态下实现预制件从其第一制造状态(当仍在其芯轴20上然卷起时)开始的扩展和翻转或者折叠。

在图6到12中，示出了多种执行的计算方法，其中，部件的表面根据下面要描述的规则被分隔成网状，编结物或者织状覆盖物在前述的方法的不同阶段期间将遵循这些相同的变换。

因此，图6中，展示了部件表面的拓扑结构，以及由网格点指定的轮廓曲线覆盖的预制件或者芯轴。轮廓包括多个点(a，b，c……)，对于它们，指定了从1到n的标号i，在适当的情况下，以描述最后部件的n个曲线轮廓、预制件和/或者芯轴。为了确定能够从部件转移至芯轴的或者至预制件的任意的两个状态的几何变换，使用类型符号(a，b，c……)或者(a’，b’，c’……)或者最后的(a”，b”，c”……)。

图8展示了对应于阶段R的翻转期间划分网格的连续性。根据曲线轮廓(a,b,c,d,e,f,g,h)i划分网格的表面首先可以通过相对于具有极值横坐标的点f轴向的对称性返回至根据曲线轮廓(a’,b’,c’,d’,e’,f’,g’,h’)i划分网格的表面。因此，例如，a＝a’,b＝b’,c＝c’,d＝d’,e＝e’,f＝f’,g＝-g’,h＝-h’。

在此说明如图4a和4b中所提到的点25。实际上，点25对应于每个轮廓的点f。

在因此获得的表面上，具有严格正数的并且小于1的系数的相同的径向同位因子应用于每个圆周母线上。优选地，径向同位因子对于所有的母线(a’i,b’i,…)，获得了卷起织物的芯轴的相容半径，即通常包括在50mm和优选地小于300mm之间的直径。但是我们也可以例如根据最终部件的尺寸具有包括在200和800mm之间的直径。因此，通常具有从0.1到0.3的系数。

减小的母线(a”i,b”i,c”i,…)以定距离间隔开以使：

ab＝a’b’＝a”b”，

bc＝b’c’＝b”c”，

等等……

在曲线横坐标上沿着考虑过的轮廓i观察这些距离。

在限定的芯轴表面上，适当地通过前述的编织机编织的织物被卷起。芯轴具有非圆柱形“曲面”形状，纤维区别地通过芯轴沿着织布机的宽度被拉出(或者拿起)。因此，预制件是通过符合不可展开的形状的织物制成的，即芯轴的形状，或者如果几轮在相同的形状上卷起的话则是已在芯轴上卷起的先前层的形状。

用于称为“C”形的形状进行描述的所述方法还可应用于“S”形。对于“S”形，我们认为它包括在“C”形的相对端部上接触的两个“C”形曲线，并且对于每个C形的部件我们应用前述的方法。两个单独的轴对称性将应用于中心区域任意一边上的最终“S”两端的每一端上，并且具有小于1的正数系数的一般的和单个同位性将应用到全部的两个区域上。

对于具有“W”形截面，以及“O”或者“D”形的更多形的截面的部件形状，轴对称的数目成倍增加了沿着轮廓的翻转点的时间。

本领域的技术人员采用此方法以实现所谓的轮廓编织(或者绞盘轮廓编织-或者在编结情况下的绞盘轮廓编结)，例如：

-提供具有适应形状的几个连续的芯轴，

-提供反卷，等等，以在辊上卷起编织物之前从织布机中拉出编织物，同时在编织物上设置较低的张力，以便在编织物的宽广的长度上保持由织物收卷芯轴限定的相同的几何形状。

提供的方案特别地适用于环形或者基本上环形的几何形状。特别地，可以应用如图1到3所描述的形状。

下面在具有相同目标的另一个实施例中对限定芯轴的本发明的方法进行描述。

考虑绕着旋转轴的C形的几何形状，覆盖一部分表面的织物层可以一般地限定为表面的点，并且具有称为圆周纤维的纤维轴，以及称作横向或者径向纤维的纤维轴。编织物上的移位目的将是使编织的经纱与圆周的纤维相联系，使纬纱与横向的纤维相联系。下面将说明编结情况下的移位。

横向纤维具有相对于圆周纤维的确定角度，该角度不一定等于90度角。

从最初的“V”形，或者“莲座”，保持在纵向(圆周)方向以及横向(径向)方向之间具有相同比率的四边形，逐步地在部件的整个表面上生成。

如果部件具有恒定截面并且对于一个层，优选地在每个旋转平面上旋转，从而描述了对应于需要执行完整转动的圆周纤维长度的周长。

对于所述表面附近的两个平面，部件表面因此可以被同化(assimilated)为圆锥形。

由于所述圆锥形具有较大的携带直径，以便促进其在编织机上的编织，设想将直径减少至30到300mm半径的数量级。因此，同位因子限定在考虑的部件的圆锥和所需的芯轴圆锥之间。

逐步地，它以类似的方式居于部件的整个截面之前。

因此，得到部件的截面与径向平面正切的区域。因此，该表面的离散化构成环盘，根据选择的减少同位因子(<1)，所述环盘因此根据相同的规则(不同的圆圈相同的同位比率，维持两个圆圈的点之间的距离)转化为圆锥截面。

超过其上点具有径向切线的平面，继续相同的原理，而不是沿着平行于旋转轴横坐标向后返回，根据平面对称性，这些点随着垂直于旋转轴并且包括径向切点的平面转移。

根据上面描述的内容，我们理解如何获得经纬纺织品，其中经纱将 沿着芯轴上的圆周配置并且因此配置在最终表面上，芯轴上的母线(a”i,b”i,…)对应最终形状上的母线(ai,bi,…)。纬纱纵向相对芯轴配置并且因此径向地相对于最终表面配置，芯轴轮廓(a”b”c”d”…k”)对应于预制件的第二和最终状态上的轮廓(abcd…k)。

对于最初的经纬二维织物的编织图案而言，可以应用通常使用的以获得纺织形状的所有的纤维，尤其是那些使用的以获得用于复合材料制成部件的织物，复合材料包括玻璃纤维、碳化纤维、芳纶纤维或者陶瓷纤维。

同样地，可以应用所有通常的编织图案，例如塔夫绸图案或者平纹图案、斜纹图案、缎面图案和任何派生或者混合的图案。

然而，具体地在接近母线的区域中，母线用于翻转表面为围绕包括芯轴拐点的平面25的区域(图5a)，我们将优选地使用纤维的收缩在厚度上是对称的图案，以便避免翻转期间编织扭曲。

实际上，当翻转表面时，在弯曲反转区域，纤维，尤其是纬线，将被引起滑过彼此并且是相对于经纱，这是由于单位长度上的变化，并且在厚度上对称收缩的编织图案的情况中，例如平纹或者2x2或者3x3的斜纹，当行程认为是收缩时不同的纬纱具有相同的长度。基于翻转，因此不存在纤维相对于彼此具有过多的张力。

特别地推荐所述设置并且接近横断面的点25的曲率半径将很低，甚至为0(在根据图5e伴有有角点的形状下)。

经纬织物之上展开的所述观念，也将被应用到编结上，或者根据围绕轴的正角和负角的双轴，或者三轴，并且，因此对应于编织纹理经纱的第三方向将围绕芯轴卷起。形状和纹理的变换原理保持相同，芯轴上的编结物的密度和方向取决于芯轴上游的编结装置以及芯轴直径的变化。

上面已经公开的原理以非常正确的方式进行应用，如果仅考虑织物的一层并且甚至是当使用时，对于形状的变换，表面对应于织物而不是型面的中间厚度。

为了达到完美的程度，对于将通过编结生成的织物的表面密度应该进行假设。实际上，局部表面重量取决于使用的纱线的计数(计数＝每千 米纱线克重)、经纱节距(可以沿着宽度变化的)和作为芯轴局部直径函数的纬纱节距，因为，理论上，纬纱沿着芯轴的母线设置并且因此纬纱之间的间距根据局部直径变化(沿着芯轴，对于芯轴相同的角扇区存在相同数目的纬纱)。

变化的表面重量被建立，并且根据材料的密度和其体积的分布，将建立对应于旨在编结的中间厚度的虚拟表面。

在该表面上，然后应用翻转或者局部对称/对称性和同位进程。因此获得编织芯轴上织物的虚拟中性面。

通过移除根据局部表面密度的织物中间厚度，编织芯轴的表面然后从之前的虚拟表面中去除。

本发明的制造方法还适用于由织物的多层构成的部件，这是非常必要的。观察到，对于相对于最终部件的半径比较低的部件的厚度，例如对于10mm的厚部件，其母线处于至少500mm的携带半径上，以获得不同层而由限定于芯轴上的相同织物的使用导致的纤维长度的畸变是较低的并且在树脂浸渍之前由层的压紧吸收，这能够简化织物的工业化。因此，可以应用简化的方法，包括应用此方法到对应于一个单层的以及获得所有层的相同织物的表面上。优选地，根据可接受的畸变度对应于部件中间厚度的表面可以被使用。

上述的方法，当在部件表面上观察织物时能够限定芯轴和编织织物以获得基本上沿着垂直方向配置的织物。

因此，这样设计的纺织品仅提供纤维的两个主要方向。

当涉及反抗此类部件可能受到的机械应力时，所述限制有时进行妨碍。例如，这种几何体通常可以受到扭转应力，对此，优选的是能够提供配置围绕旋转轴正向负向交替在螺旋角度上的至少一部分纤维。

为此，能够采用与上面已经描述的编结技术的结合，或者视情况仅采用一个编结的纺织结构，然而可能值得使用编织结构，其中生产成本和角度的控制通常低于编结。

为了获得这些结果，应用图11和12中示出的方法。因此，应考虑，在最终形状上，当编织时，编织的纬纱纤维与经纱将具有不同于90度的角度，我们自然地创造出这种90度的角度。芯轴和最终形状之间的变换 相对于部件的表面是通过改变芯轴的不同圆周之间的距离公式完成的。

要采用的原理相当于考虑部件表面的四边形网格，其中，圆周母线(ai,bi,ci,…)对应于要获得的编织物的不同经纱的周长，并且对此连续应用表面翻转(对称地)步骤以及直径减少步骤；并且调整段ab，bc，cd，…以便在表面的每个区域上根据期望的方向定向，具有限定于芯轴对应表面上的等于段ab，bc，…的段a”b”,b”c”的长度，该长度沿着平行于芯轴的轴的表面配置。

在覆盖部件的展开期间，正交地执行编织，织物在形状上的错格应被执行，以便适当地覆盖表面，纬纱将遵循如图11所示的限定的角度αβγ…上的轮廓(a,b,c,d,…h)。

几乎角度上对称的覆盖集可以沿着正向或者负向通过交替地错格堆叠的连续层而获得。如果不同的角度适用于不同的层，它们将需要对于相同的部件表面，具有不同轮廓的很多芯轴。

上述的所有方法具体地适用于获得纺织预制件，对于复合材料中的结构部件的获得，根据它们的几何结构和根据直接浸渍法，例如RTM(树脂传递建模)、真空注入LRI、树脂膜注入(RFI树脂膜浸渍)、湿度浸渍、和它们不同的衍生品。

可以提到部件例如“C”形旋转轮廓(图2a，2b)，“S”形旋转部件(图3)。具有闭合截面的部件还可以通过所述方法实现，部件表面的覆盖通过形状的不同分解获得，或者分解为两个“C”形部分(图2c)或者通过打开所述形状分解为一个单一的部分(图3c-3g)。

图6中，示出了具有轴46的旋转表面代表要制造的一部分部件40。已经示出了沿着预制件43的纬纱的子午线(a,b,c,d,e,…)同时经历几何结构的变换，使得表面40转移至代表芯轴的变换的表面44。在变换的表面44上，由每个轮廓弧线ab,bc,cd,…拦截的整个角度上网格表面40的子午线(a,b,c,d,…)通过与确定因子的同位性已经被转换为芯轴表面44上的子午线(a”,b”,c”,…)，参考图7，其中，已经绘制了部件或者预制件40的子午线截面45(图6)以及芯轴44的截面47(图7)，由前述内容导致执行几何变换41或者(48，图7)同时遵守一个或者几个限制，根据限制，部件和/或者带有这些芯轴的预制件的网格的基本表面被保存 并且包括：

-基本网格周长的保存，通过应用具有不同于所有具有恒定半径比率ra/ra’,rb/rb’,…的所有母线的系数的同位性，所述半径比率测量于子午线网格和旋转轴46上的当前点之间；

-间隔母线以便沿着轮廓(a,b,c,…)的网格点之间的曲线间距(ab,bc,cd,…)在变换的轮廓(a’,b’,c’,d’,…)和变换的轮廓(a”,b”,c”,d”,…)上保持相同。

在本发明方法的第二实施例中，图8a、8b、9到10代表建模要获得的预制件的步骤和变换步骤以从中推测相关芯轴的形状。

要获得的部件的形状或者其织物制成的预制件50部分地示出在图8a中，通过由经纱和这里在纬纱上对齐的子午线划分网格。使用从1到n的当前标记i重复示出网格点(a,b,c,…)，并且点(fi)配置在经纱上表示部件的极点或者沿着旋转轴的预制件50上。

图8b中，示出了由上述几何变换展现的以及由当前子午线(a’i,b’i,c’i,…)的点限定的网格。沿着形状51的点(f’i)将对应于芯轴上的预制件的第一状态下的拐点(参加芯轴20上的平面25，图5a)

图9中，示出了预制件的截面，其中预制件位于第一展开状态的分别两个状态55、56中的一个，以及最终卷起形状上的两个状态55、57中的一个，分别对应于图8a和8b的附图标记50和51。

图10中，示出了带有网格点(a”i,b”i,c”i,…)的芯轴的旋转轮廓，在第二状态中预制件55,57的点的极值面54上对齐，所述网格点分布于平面54的任意一边上的两个部分59和58上，所述平面标记在其展开状态55、56下的芯轴和预制件的拐点f”i。

图11和12示出了本发明方法的第三实施例中要得到的预制件的建模步骤和变换步骤以从中推断相关芯轴的形状。

图11中，示出了带有预制件70的要生产的部件，几个纬纱71属于织物制造期间具有确定角度的经纱72上的框架并且在预制件的设计期间进行确定。通过选择常用的参考方向A，与参考方向所成的角度对网格上的每个点进行测量，即曲线段ab的角度α，曲线段bc的角度β，等等。

相对于圆周线的法线，最初的网格因此根据倾斜的轮廓(ai,bi,ci, di,…)建立。

具有轮廓(a’i,b’i,c’i,…)划分网格的表面通过间隔这些轮廓建立使得距离a’ib’i＝aibi。

角度δγβα…应该小于要生产的织物的错格能力(通常小于35度)，适合的是沿着轮廓不改变太多的角度，所述轮廓将使得形状上的设置更加精细。

图12中，相一致地示出了由一系列点(ai,bi,ci,…)划分网格的轮廓73以及带有点(a’i,b’i,c’i,…)的衍生的芯轴轮廓74、75。注意将对应于翻转R或者折叠平面的拐点f’i(见图5a)。

除了特别要求保护的内容，本发明此外包括下面的特性：

本发明包括用于覆盖覆盖物两面的对称编织图案的选择，例如平纹编织或者斜纹编织。

本发明还包括在至少一部分覆盖物上错格织物的步骤。

在所述方法中，为了促进编织回路上的编织，提供的是通过在部件的考虑圆锥和所需的芯轴圆锥之间具有同位因子的同位性，减少直径至半径30到300mm的数量级。

在所述方法中，对于编织最初经纬二维覆盖物，可以应用编织图案，例如塔夫绸图案、或者平纹图案、斜纹图案、缎面图案和任何派生或者混合的图案。

在所述方法中，对于覆盖物的几何结构和分布的计算，尤其是在靠近母线的区域上，翻转作为绕着平面(25，图5a)的区域的表面，所述平面包括芯轴的拐点(20，图5a)，应用纤维收缩在厚度上对称的图案，以便避免翻转期间的编织畸变。

在所述方法中，经纬编织用编结替代，或者在绕着轴的正向角和反向角上是二轴的，或者是三轴的，对应于编织结构的经纱的第三方向将绕着芯轴卷起。

在所述方法中，根据编织或者编结织物上的材料的密度和其体积分配，生成对应于预期编织的中间厚度的虚拟表面，其中，翻转或者部分的对称以及同位进程应用于编织芯轴上的织物上。

所述方法包括预制件的制造期间构成覆盖物的多层的步骤。

所述方法包括通过结合编织技术与编结技术生产用于预制件的覆盖物。

在所述方法中，在覆盖部件的展开期间，执行形状上的覆盖的错格，以便适当地覆盖表面，纬纱将根据限定的角度遵循轮廓(a,b,c,d,…h)。

用所述方法展开的部件中，用几个层进行覆盖，对于这些层中的每一个，可以采用已经描述的所述方法的一个替代方案，并且因此根据所需纤维定向的叠层顺序结合编织覆盖、错格的编织覆盖以及编结覆盖。

Claims (10)

1.一种用通过某类型的轮廓编织获得的预制件来制造复合材料部件的方法，这种类型的轮廓编织包括通过在确定的张力场下围绕芯轴的编织或者编结来卷起至少一部分覆盖物，其特征在于，所述方法包括：

-在第一阶段期间，执行部件的设计、几何结构和织物制成的预制件的覆盖物分布的计算，以及用于形成至少一个预制件的第一制造状态的至少一个芯轴(20)的计算；

-第二阶段期间，执行第一阶段期间计算的所述至少一个芯轴(20)的生产，以及将在芯轴(20)上卷起的所述至少一个预制件的覆盖物(21,23；21,27,28)的生产；

-第三阶段期间，从芯轴(20；20a,20b)上取出预制件(29a-25-29b)并对其施加确定的径向延伸(E)，并且/或者，超过卷起的预制件上的拐点(25)并且/或者进入径向延伸，确定的几何转换(R)使其从第一制造状态(29a,29b)过渡到第二和最后的制造状态(29a”,29b”)，最后，执行预制件的浸渍以便获得所需的复合材料部件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由于将要制造的预制件的确定几何结构，所述第一阶段还至少包括：

-一个定义将要制造的预制件的覆盖分布(21,23,24；21,27,28)的步骤，所述预制件的截面包括将预制件分开为至少两个部分(29a”-25,25-29b”)的至少一个极值线(T25”)；

-一个将预制件覆盖分布的超出极值线(T25”)的至少一部分(25-29b”)进行展开的步骤，所述极值线(T25”)被变换为消除沿着轴对称形状截面宽度的任何翻转的拐点(T25)；

-从该处演绎至少一个旋转芯轴(20＝20A,20B)的步骤，该芯轴具有展开的模式，该模式和前述的展开步骤之后在两个部分(29a-25,25-29b)中的覆盖物的分布相似。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从该处演绎一个旋转芯轴(20＝20A,20B)的步骤，包括，由预制件的最终状态的充分的网格划分，依次应用平面对称和/或者轴向相似和/或者线膨胀类型的几何变换，以便获得形成轮廓编织的芯轴的几何定义。

4.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，计算所述预制件的几何结构和覆盖物分布的步骤使用仅覆盖一个格片(coupon)的编织或者编结纺织分布，其包络面在垂直于旋转轴或者可以类似于旋转轴的轴线的至少一个平面上包括至少两个圆周母线的几何形状。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一阶段包括至少一些下面的步骤：

E1.对要覆盖的部件表面划分网格；

E2.确定要获得网格表面的极值母线；

E3.为了去除所确定的极值母线，利用平面对称性通过翻转所获得的网格化表面的不同子表面来生成返回的网格表面；

E4.借助于相似经过轴向缩减从所获得的网格化返回表面(E3)产生返回和缩减的网格化表面，所述相似包含有结合了线性膨胀的有小于1的正系数的轴向相似，根据圆周展开图案的保持规则以及在这些展开图案之间沿着表面轮廓的曲线距离的保持规则，最后定义卷起织物的芯轴，所述芯轴具有与返回和缩减的网格表面(E4)相似的展开模式；

E5.定义所述编织物和/或者编结物的模式，通过在所述减少步骤(E3)后的与翻转步骤(E4)的变换相反的变换方法，所述编织物和/或者编结物将被实现并在所述芯轴上卷起。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于几何结构和覆盖分布的计算，横向纤维相对于圆周纤维具有确定的角度，该角度并不一定等于90度，并且其中，在纵向(圆周的)和横向(径向)方向之间具有相同比率的保持边的四边形，逐步地在部件的整个表面上生成。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，用于卷起芯轴的覆盖物的纤维由芯轴沿着编织机的宽度被有区别地拉出(或者拿起)，变成芯轴的形状或者如果以相同的形状卷起几轮则是已经在芯轴上卷起的先前层的形状。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，实现轮廓编织以便：

-其提供了具有适合形状的几个连续的芯轴，

-其提供了反向滚动等等以在辊上卷起编织物之前将编织物从编织机中拉出，同时在编织物上设置较低的张力，以便在编织物的宽广长度上保持由织物收卷芯轴限定的相同的几何形状。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于生产的二维覆盖物，所使用的纤维是通常使用的以获得纺织形状的纤维，尤其是那些使用的以获得用于复合材料制成部件的织物，复合材料包括玻璃纤维、碳化纤维、芳纶纤维或者陶瓷纤维。

10.一种用于制造实施根据前述权利要求任一项所述的方法的复合部件的设备，其特征在于，它包括：

-根据将要以复合材料实现的的旋转部件的给出形状和至少一个芯轴计算预制件的覆盖分布以及几何结构的装置，所述芯轴用于获得所述旋转部件的覆盖制成的预制件；

-用于实现覆盖的装置，再制造确定的覆盖分布；

-围绕所述至少一个芯轴至少部分地卷起确定分布的覆盖物的机械装置，然后实现径向延长以及/或者因此生成的预制件轮廓的确定部分的折叠；以及

-在预制件上应用可聚合树脂的装置，以从中生产旋转部件。