CN104973232A - 接合用接头和加工设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及接合用接头和加工设备，提出了一种用于形成复合部件的方法和设备。设备包括加工板、与加工板关联的接头、以及与接头关联的一组对准特征件。加工板被配置为与工具一起使用以形成复合部件。一组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。

Description

接合用接头和加工设备

技术领域

本公开总体涉及复合材料，特别是涉及制造复合结构。更具体来说，本公开涉及用于形成复合结构中的形状的方法和装置。

背景技术

正在以越来越大比例的复合材料设计并且制造飞机。在飞机中可以使用复合材料以减少飞机的重量。这样减少的重量改善诸如额定载重量和燃料效率的性能特征。此外，复合材料使得在飞机中的各种部件具有更长的使用寿命。

复合材料是通过结合两种以上的功能成分而制造的坚固而轻重量的材料。例如，复合材料可以包括联接在聚合物树脂基质中的加固纤维。纤维可以是单向的或可以采取梭织布(woven cloth)或织物的形式。布置并且硬化(cure)纤维和树脂以形成复合材料。

此外，使用复合材料制造航空复合结构潜在地允许以更大的块或部分制造飞机的各个部分。例如，在飞机中的机身可以圆柱形部分制造。其他实施例在没有限制的情况下包括接合以形成机翼的机翼部分或接合以形成稳定面(stabilizer)的稳定面部分。

在制造复合结构过程中，复合材料层通常叠层在工具上。复合材料层可以包括以片状的纤维。这些片可以采取织物、条带(tape)、纤维束(tows)、或其他合适的形式。在一些情况下，树脂可以被浸注或预浸渍到片中。这些类型的片通常被称为预浸料坯(prepreg)。

预浸料坯的不同层可以不同方位叠层，并且取决于制造复合结构的厚度可以使用不同数量的层。预浸料坯的这些层可以通过手或通过使用诸如条带层压机或纤维放置系统的自动层压设备叠层。

通常情况下，加工设备用于形成复合结构的表面。例如，加工板可以置于复合材料层上方以帮助形成具有期望形状的复合部件。

在硬化处理之前，加工板通常置于复合部件上。保护涂覆层(coating)可以置于复合部件和加工板之间。在硬化处理期间，加工板将压力、热量、或压力和热量两者转移到复合叠层。因此，加工板制造用于复合部件的光滑表面。

加工板具有各种形状和尺寸并且由多个不同类型的材料形成。基于使用加工板的复合部件的所期望的表面形状选择加工板的尺寸和形状。

在形成加工板的形状之后，在加工板上可以执行操作以在加工板上制造各种特征。这些特征可以包括用于相对于用于形成复合部件的工具定位加工板的对准特征件。例如，可以在加工板中钻孔以制造对准特征件。

然而，以这种方式制造加工板可能花费比所期望的时间更多的时间，在加工板上执行操作时非期望地承担更多错误的风险、或两者皆有。例如，当加工板由复合材料制成时，在硬化处理之后可以在加工板上执行操作。在硬化处理之后在加工板上执行这些操作可以引起发生在加工板中非期望的不一致。不一致的实例包括空隙、分层、外来物(FOD)、裂缝、和其他类型的不一致。如果复合部件由具有不一致的加工板形成，则复合部件可能不具有作为期望的形状或表面特性。因此，可能需要返工或丢弃该复合部件。

而且，可能使用加工板以在加工板的使用期形成多个复合部件。在使用一段时间之后，加工板可能磨损并且可能使对准特征件变形。因此，当制造复合部件时，对准特征件可能不提供针对加工板的达到期望水平的对准。因此，期望提供一种解决至少部分上述讨论的问题以及其它可能的问题的方法和设备。

发明内容

在一个示意性实施方式中，设备包括加工板、与加工板互接合的接头(tab)、以及与接头相关联的一组对准特征件。加工板被配置为与工具使用以形成复合部件。一组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。

在另一示意性实施方式中，介绍了用于形成加工设备的方法。第一数量的复合材料层叠层在工具上。具有一组对准特征件的接头相对于第一数量的复合材料层定位。叠层第二数量的复合材料层。第二数量的复合材料层的一部分覆盖接头的平面结构。第一数量的复合材料层、第二数量的复合材料层、和接头互接合以形成加工设备。

在又一示意性实施方式中，介绍了用于形成复合部件的方法。多个复合材料层相对于工具定位。加工设备定位在多个复合材料层上。加工设备包括加工板和具有与加工板互接合的一组对准特征件的接头。

在本公开的各种实施方式中可独立实现特性和功能，或在参考下列描述和附图可以看出进一步细节的其他实施方式中，可对特性和功能进行组合。

附图说明

在所附权利要求中阐述了示意性实施方式的新颖的认可的特征。然而，通过参考结合附图所阅读的本公开的示意性实施方式的以下详细描述中，示意性实施方式以及使用的优选方式、其他目的和特征将被充分理解，其中：

图1是根据示意性实施方式的用于形成复合部件的加工系统的示意图；

图2是根据示意性实施方式的用于形成复合部件的加工系统的示意图；

图3是根据示意性实施方式的加工系统和复合部件的分解示意图；

图4是根据示意性实施方式的接头的立体图；

图5是根据示意性实施方式的接头的顶视图；

图6是根据示意性实施方式的接头的立体图；

图7是根据示意性实施方式的接头的顶视图；

图8是根据示意性实施方式的形成在工具上的加工设备的示意图；

图9是根据示意性实施方式的在工具上的第一数量的复合材料层的示意图；

图10是根据示意性实施方式的在工具上的接头和第一数量的复合材料层的示意图；

图11是根据示意性实施方式的在工具上的第二数量的复合材料层的示意图；

图12是根据示意性实施方式的接头的立体图；

图13是根据示意性实施方式的加工设备设计环境的框图；

图14是根据示意性实施方式的用于形成加工设备的处理流的程图；

图15是根据示意性实施方式的用于使用加工设备形成复合部件的处理的流程图；

图16是根据示意性实施方式的框图形式的飞机制造和保养(service)方法的示意图；

图17是以其中可以实现示意性实施方式的框图形式的飞机的示意图。

具体实施方式

示意性实施方式认识到并且考虑一个或多个考虑因素。例如，示意性实施方式认识到并且考虑，期望的是定位用于形成复合结构的加工板，使得加工板在复合结构中形成期望的形状。示意性实施方式认识到并且考虑到，相对于用于形成复合结构的工具定位加工板的一种方法是在加工板中使用对准特征件。在示意性实施例中，此对准特征件置于从用于形成复合结构的工具延伸的销上并且相对于复合叠层以期望方式定位加工板。

然而，示意性实施方式认识到并且考虑，在加工板中形成对准特征件花费比所期望的更多的时间。如一个实施例，示意性实施方式认识到并且考虑到，用于制造加工板的一些当前使用的处理涉及执行使得制造加工板所需时间增加的各种操作。例如，用于制造由复合材料形成的加工板的一些处理涉及硬化复合材料并且然后在加工板上执行钻孔操作、导通选择(routing)操作、或执行两者以形成对准特征件。在硬化处理之后在加工板上执行这些操作将增加发生不一致和可能形成具有非期望形状或表面特性的复合部件的风险。

因此，示意性实施方式提供用于形成加工设备的方法和设备。在示意性实施方式中，设备包括加工板、与加工板关联的接头、以及与接头关联的一组对准特征件。加工板被配置为与工具使用以形成复合部件。一组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。

现在参考附图，并且具体地参考图1，根据示意性实施方式描述了用于形成复合部件的加工系统的示意图。在此描述的实施例中，加工系统100包括用于形成复合部件的组件。在此示例性实施例中，加工系统100包括工具102。

如描述的，工具102是用于形成复合部件的结构。例如，在此示例性实施例中，工具102可以是层叠芯轴(layup mandrel)。工具102具有在其上多个复合材料层104可以叠层的表面103。如在本文中使用的，“多个”项可以是一个或多个项。例如，多个复合材料层104是一个或多个复合材料层。

在此示例性实施例中，相对于工具102已经定位多个复合材料层104。换言之，多个复合材料层104已经叠层在工具102上。

在此示例性实施例中，多个复合材料层104可以采取各种形式。例如，多个复合材料层104可以采取织物、布、条带、纤维束、和其他复合材料构造。在一些示例性实施例中，多个复合材料层104可以在每层内已经浸注树脂。当树脂浸注多个复合材料层104时，多个复合材料层104可以具有预浸料坯的形式。

在其他示例性实施例中，多个复合材料层104在自身内不浸注树脂。在此实例中，可以在硬化处理之前或在硬化处理期间使用各种含浸法在多个复合材料层104内浸注树脂。

如描述的，工具102包括一组销106。一组销106是从工具102的表面103延伸的装置。如在本文中使用的，“一组”项是一个或多个项。例如，一组销106指一个或多个销。

一组销106被配置为将加工设备(未示出)相对于工具102和多个复合材料层104对准。如描述的，一组销106包括位于工具102一端的销110和位于工具102相对端的销112。

转向图2，根据示意性实施方式描述了用于形成复合部件的加工系统的示意图。在此描述的实施例中，加工系统100还包括加工设备200。

加工设备200是用于模制复合部件表面的预形成装置。换言之，在与复合部件的形成独立的处理中形成加工设备200。

在此示例性的实施例中，加工设备200被配置为在硬化处理期间将期望水平的压力、热量、或压力和热量两者施加至多个复合材料层104。在此示例性的实施例中，加工设备200已经定位在多个复合材料层104上。

加工设备200被配置为与由多个复合材料层104形成的所期望的部件具有基本上相同的尺寸和形状。在此示例性的实施例中，保护层或脱模剂(未示出)置于多个复合材料层104和加工设备200之间。

如描述的，加工设备200包括加工板202和一组接头(tab，抽头)204。加工板202被配置为与工具102一起使用以形成复合部件。在此描述的实施例中，加工板202是加工设备200的结构部分。例如，加工板202可以是垫板(caul plate)。

加工板202用于形成复合部件的外模线。“外模线”是复合部件的外表面。以这种方式，加工板202被配置为在用于形成复合部件的多个复合材料层104的硬化处理期间形成复合部件的外表面。工具102的表面103形成复合部件的内模线、或内表面。

在此示例性的实施例中，加工板202可以包括各种类型的材料。例如，加工板202可以包括选自以下至少一种的材料：金属、金属合金、软木、复合材料、或一些其它合适类型的材料。在此描述的实施例中，加工板202包括复合材料。具体地，加工板202包括复合材料的第一层和复合材料的第二层。

如本文中使用的，短语“至少一个”当与一系列项使用时，意味着可能使用一个或多个所列项的不同组合以及可能需要列出的项中的仅一个。项是特定对象、事物、或种类。换言之，“至少一个”意味着可能使用列表中的任意数量的项或多个项的任何组合，但可能并不是需要列表中的所有项。

例如，“项A、项B、和项C的至少一个”可以意指项A；项A和项B；项B；项A、项B、和项C；或项B和项C。在一些情况下，例如，在没有限制的情况下，“项A、项B、和项C的至少一个”可以意指两个项A、一个项B、和十个项C、四个项B和七个项C、或一些其它合适的组合。

如示出的，一组接头204物理地关联于加工板202。在此示例性的实施例中，通过稳固到第二组件、接合到第二组件、安装到第二组件、焊接到第二组件、紧固到第二组件、以某种其它合适的方式连接到第二组件、或其组合，诸如一组接头204的第一组件可以被视为与诸如加工板202的第二组件关联。第一组件也可以使用第三组件连接至第二组件。此外，第一组件通过形成为第二组件的一部分或延长部分、或其组合而被视为与第二组件关联。

一组接头204包括接头206和接头208。在此示例性实施例中，接头206和接头208与加工板202互接合以形成加工设备200。

当一个部件与另一个部件互接合时，在两个组件中的至少一个被硬化处理期间第一组件和第二组件接合在一起。在这种情况下，在与加工板202接合之前，预硬化处理一组接头204。从而，随着预硬化处理加工板202，一组接头204随后联接至加工板202。在与形成复合部件分开的处理中发生加工设备200的形成。

在此描述的实施例中，一组对准特征件210与接头206关联。以类似的形式，一组对准特征件212与接头208关联。一组对准特征件210和一组对准特征件212被配置为相对于用于形成复合部件的工具102定位加工板202。一组对准特征件210利用在一组对准特征件210中的中心对准特征件相对于工具102定位加工板202。

在此示例性实施例中，一组对准特征件210是开口。这些开口可以是可具有不同形状的孔。例如，可以从圆形、矩形、六边形、三角形、椭圆形、和其他合适类型的形状中选择用作一组对准特征件210之一的孔的形状。

在此示例性实施例中，在接头206中的一组对准特征件210之一被配置为接收工具102中的销110，而在接头208中的一组对准特征件212之一被配置为接收工具102中的销112。以这种方式，当形成复合部件时，一组对准特征件210和一组对准特征件212被配置为相对于工具102沿多个方位定位并且降低加工板202的移动。此外，一组对准特征件210和一组对准特征件212相对于工具102和多个复合材料层104定位加工板202，使得复合部件以所期望的形状形成。

接下来参考图3，根据示意性实施方式描述了加工系统和复合部件的分解示意图。在此示例性实施例中，已经硬化处理图1的多个复合材料层104以形成复合部件300。

可以使用各种类型的硬化处理来硬化处理多个复合材料层104以形成复合部件300。这些硬化处理将所期望的温度和压力施加于多个复合材料层104。例如，可以使用真空包将真空施加于工具102上的多个复合材料层104。然后，多个复合材料层104可以置于压热器(autoclave)一段时间。在压热器中的硬化处理期间可以施加真空。在其他示例性实施例中，取决于具体实施方式可以使用其他硬化处理。

如在此图中所见，加工板202形成复合部件300的外模线302。具体地，加工板202的内表面304形成外模线。工具102的表面103形成复合部件300的内模线306。一旦使用工具102和加工设备200形成复合部件300，复合部件300可以从工具102移除并且安装置在飞机或其他合适的结构中。

现在转向图4，根据示意性实施方式描述了接头的立体图；在此描述的实施例中，示出了在接头208已经与加工板202互接合之前的来自图2的具有一组对准特征件212的接头208。

如描述的，接头208可以包括多种不同类型的材料。例如，接头208可以包括选自以下至少一种的材料：热塑性材料、热固性材料、酚醛树脂、金属、金属合金、氟化乙烯丙烯、或其他合适类型的材料。针对接头208选择的材料被选择为使得接头208当与加工板202互接合时不变形。

在此示例性实施例中，除了一组对准特征件212之外，接头208包括平面结构402和多个削边404。平面结构402是接头208的基本上平坦的部分。平面结构402被配置为提供用于将接头208和加工板接合的接合表面。

在此描述的实施例中，削边404是从在接头208中的平面结构402延伸的沟槽表面。削边404也被配置为提供用于将接头208和加工板接合的接合表面。具体地，削边404允许用于形成加工板204的复合材料层角度向下，降低在硬化处理之后在接头208与加工板204之间发生空隙或皱褶的可能性。

如示出的，一组对准特征件212位于接头208的平面结构402。一组对准特征件212的每一个可以包括选自以下至少一种的特征：开口、沟槽、狭槽、凹口、突起、或被配置为用于相对于图1中的工具102定位接头208的某些其他类型的特征。在此示例性实施例中，一组对准特征件212包括在接头208的平面结构402中的开口406。开口406的每一个可以具有与在开口406中的其他开口相同或不同的形状。

可以基于接头208相对于工具102的定位方式选择每个开口406的形状。例如，当开口406用于接收从在图1中的工具102的表面103延伸的销时，开口406可以成形为减少接头208和附接于接头208的加工板202沿多个方向的移动，同时使用工具102执行操作。例如，开口406可以成形为使得附接于接头208的加工板202不围绕轴旋转。

在此描述的实施例中，一组对准特征件212包括第一对准特征件408、第二对准特征件410、和第三对准特征件412。在将接头208和加工板202互接合以形成加工设备200之前，在接头208中形成第一对准特征件408、第二对准特征件410、和第三对准特征件412。换言之，第一对准特征件408、第二对准特征件410、和第三对准特征件412是被预机加工的。因此，在加工设备200的硬化处理之后，不执行形成第一对准特征件408、第二对准特征件410、和第三对准特征件412的操作。

在此描述的实施例中，加工设备200形成在与用于形成在图3中的复合部件300的工具102分开的工具上。用于形成加工设备200的工具也具有从工具的表面延伸的销。这些销用于相对于工具定位接头。

第一对准特征件408关联于用于形成复合部件300的工具102。在此示例性实施例中，工具102是第一工具。第二对准特征件410和第三对准特征件412关联于用于形成加工设备200的第二工具。

如描述的，第一对准特征件408被配置为相对于用于形成复合部件300的工具102定位附接于接头208的加工板202。在此示例性实施例中，第一对准特征件408包括被配置为接收关联于在图1中的工具102的销112的开口414。

第二对准特征件410被配置为相对于用于形成加工设备200的第二工具定位接头208。在此描述的实施例中，第二对准特征件410包括被配置为接收关联于用于形成加工设备200的第二工具的第一销的开口416。

第三对准特征件412也被配置为相对于用于形成加工设备200的第二工具定位接头208。在此描述的实施例中，第三对准特征件412包括被配置为接收关联于用于形成加工设备200的第二工具的第二销的开口418。

在此示例性实施例中，接头208被配置为在加工板202的一端与加工板202互接合。多个额外接头可以沿着加工板202在各种位置处与加工板202互接合。

接下来参考图5，根据示意性实施方式描述了接头的顶视图。在此示例性实施例中，示出了沿在图4中的线5-5的方向的接头208的视图。在这个视图中更详细地示出了开口406的形状。

如描述的，开口414具有圆形500。当在图1和图2中的销112由接头208接收时，开口414的圆形500控制加工设备200的相对于工具102的移动。在此示例性实施例中，开口414的圆形500减少在图2中的加工设备200沿三个方向的移动。具体地，当工具102的销112被接收时，开口414的圆形500减少加工设备200的沿x方向、y方向、和z方向的移动。

在此示例性实施例中，开口418具有圆形502。开口418的圆形502控制接头208相对于用于形成加工设备200的第二工具的移动。在此示例性实施例中，当接头208接合至加工板202时，开口418的圆形502减少接头208的沿x方向、y方向、和z方向的移动。

如描述的，开口416具有椭圆形504。开口416的椭圆形504控制第二接头208相对于用于形成加工设备200的工具的移动。在此示例性实施例中，当接头208接合至加工板202时，开口416的椭圆形504减少接头208的转动。以这种方式，开口416和开口418减少接头208在加工设备200形成同时的非期望的移动。

现在参考图6，根据示意性实施方式描述了接头的立体图。在此描述的实施例中，示出了在接头206已经与加工板202互接合之前来自图2的接头206。

如描述的，接头206可以包括与接头208相同或不同的材料。以类似于接头208的方式，针对接头206选择的材料被选为使得接头206当与加工板202互接合时不变形。

在此示例性实施例中，除了一组对准特征件210之外，接头206包括平面结构600和削边602。一组对准特征件210包括在接头206的平面结构600中的开口606。在此示例性实施例中，预机加工一组对准特征件210。换言之，在将接头206与加工板202接合之前，形成一组对准特征件210。

如描述的，开口606具有选自以下之一的形状：圆形、矩形、六边形、三角形、椭圆形、和其他合适类型的形状。开口606的每一个可以具有与在开口606中的其他开口相同或不同的形状。

可以基于相对于工具定位接头206的方式选择每个开口606的形状。例如，开口606可以成形为使得当使用在图1和图2中的工具102执行操作时减少附接于接头206的加工板202沿多个方向的移动。

在此描述的实施例中，一组对准特征件210包括第一对准特征件608、第二对准特征件610、和第三对准特征件612。第一对准特征件608关联于用于形成在图3中的复合部件300的工具102。第二对准特征件610和第三对准特征件612关联于用于形成在图2中的加工设备200的第二工具。

如描述的，第一对准特征件608被配置为相对于用于形成复合部件300的工具102定位附接于接头206的加工板202。在此示例性实施例中，第一对准特征件608包括开口614，该开口被配置为接收关联于在图1中的工具102的销112。

第二对准特征件610被配置为相对于用于形成加工设备200的第二工具定位接头206。在此描述的实施例中，第二对准特征件610包括开口616，该开口被配置为接收关联于用于形成加工设备200的第二工具的第三销。

第三对准特征件612也被配置为相对于用于形成加工设备200的第二工具定位接头206。在此描述的实施例中，第三对准特征件612包括开口618，该开口被配置为接收关联于用于形成加工设备200的第二工具的第四销。接头206被配置为在加工板202的与接头208相对的端上与加工板202互接合。

虽然在接头206中的一组对准特征件210和在接头208中的一组对准特征件212被示出为三个对准特征件，但是可以在接头206、接头208、或两者中具有更多或更少的对准特征件。例如，在接头206、接头208、或两者中可具有两个对准特征件、三个对准特征件、十个对准特征件、或某些其他数量的对准特征件。

现在转向图7，根据示意性实施方式描述了接头的顶视图。在此示例性实施例中，示出了沿在图6中的线7-7的方向接头206的视图。在这个视图中更详细地示出了开口606的形状。

如描述的，开口614具有椭圆形700。开口614的椭圆形700相对于在图1和图2中的工具102控制加工设备200的移动。具体地，当在开口614中接收销112并且在图2中的接头206的开口616中接收销110时，开口614的椭圆形700减少加工设备200的旋转。因此，接头206和接头208控制加工设备200的移动，使得加工设备200不以非期望的方式移动或旋转。

此外，接头206和接头208相对于工具102定位加工设备200，以在工具102上恰当地对准加工设备200。开口614的椭圆形700在依然控制旋转的同时允许某些自由操作。这种自由操作帮助加工设备200配装在工具102的销110和销112上。例如，如果在销110和销112之间的距离并不是严密地与在开口616和开口614之间的距离相同，则在开口614内的自由操作允许加工设备200依然恰当地相对于工具102定位。

在此示例性实施例中，开口618具有圆形702。当接头206接合至加工板202时，开口618的圆形702减少接头206沿x方向、y方向、和z方向的移动。

如描述的，开口616具有椭圆形704。当接头206接合至加工板202时，开口616的椭圆形704减少接头206的旋转。以这种方式，开口616和开口618减少接头206的非期望的移动，同时形成加工设备200。

接下来参考图8，根据示意性实施方式描述了形成在工具上的加工设备的示意图。在此示例性实施例中，示出了在形成在工具800上之后的加工设备200。在此示例性实施例中，工具800是第二工具。在使用加工系统100中的加工设备200形成在图3中示出的复合部件300之前，工具800被用于形成加工设备200。

如描述的，工具800具有多个复合材料层可以叠层在其上以形成加工板202的表面802。工具800形成在图3中的加工板202的内表面304的形状。因为硬化处理加工板202，所以接头206和接头208互接合至加工板202。

在此示例性实施例中，工具800包括一组销804。一组销804是从工具800的表面802延伸的装置。一组销804被配置为相对于工具800对准接头206和接头208。一组销804被隔开为使得接头206和接头208相对于用于形成在图3中示出的复合部件300的工具102恰当地装配。例如，一组销804被隔开为使得在图4中的接头208中的开口414和在图6中的接头206中的开口614当被定位在图1和图2中的工具102处时分别对准销112和销110。

一组销804包括销806、销808、销810、和销812。销806和销808位于工具800的一端，同时销810和销812位于工具800的相对端。在此示例性实施例中，在图6中示出的接头206中的开口616和开口618被配置为分别接收销806和销808。以类似方式，在图4中示出的接头208中的开口416和开口418被配置为分别接收销810和销812。

加工板202与接头206和接头208互接合，同时接头206和接头208定位在一组销804上。在此示例性实施例中，在硬化处理之后，示出了加工设备200。

图9至图11描述了在加工设备200形成的各种步骤期间在工具800上的加工设备200。具体地，图9至图12描述了加工设备200的形成和接头206和加工板202的互接合。接头208与加工板206同时并且以与接头206相同的方式与加工板202的互接合。

转向图9，根据示意性实施方式描述描述了在工具上的第一数量的复合材料层的示意图。在此描述的实施例中，多个复合材料层900已经叠层在工具800上。

在此示例性实施例中，第一数量的复合材料层900可以包括四个复合材料层。在其他示例性实施例中，取决于具体实施方式可以使用或多或少的层。

如描述的，垫片(spacer)902已经定位在工具102上。垫片902具有与第一数量的复合材料层900基本上相同的厚度。垫片902的厚度允许接头206(在此图中未示出)停留在共面表面上。在此示例性实施例中，垫片902采取薄片(shim)的形式。垫片902包括针对销806和销808的隙孔904。垫片902具有允许延伸到第一数量的复合材料层900上方的接头206的部分被完全支撑的宽度和长度。在执行形成加工设备200的各种操作期间，垫片902支撑接头206。

在图10中，根据示意性实施方式描述了在工具上的接头和第一数量的复合材料层的示意图。在此描述的实施例中，具有一组对准特征件210的接头206已经位于在第一数量的复合材料层900的顶部。

在此示例性实施例中，接头206被放置在第一数量的复合材料层900的顶部，使得工具800的销806通过开口616接收并且工具800的销808通过开口618接收。在此示例性实施例中，接头206的一部分也位于在垫片902的顶部。开口618的圆形702和开口616的椭圆形704控制接头206的移动。

现在参考图11，根据示意性实施方式描述描述了在工具上的第二数量的复合材料层的示意图。在此描述的实施例中，第二数量的复合材料层1100已经叠层在工具800上。第二数量的复合材料层1100可以包括四个复合材料层或一些其他数量的层。

如描述的，第二数量的复合材料层1100叠层在接头206上，使得第二数量的复合材料层1100的部分覆盖接头206的平面结构600。在将第一数量的复合材料层900、第二数量的复合材料层1100、和接头206互接合之前，接头206位于第一数量的复合材料层900和第二数量的复合材料层1100之间。现在已准备好硬化处理第一数量的复合材料层900和第二数量的复合材料层1100以形成加工板202，同时使得接头206互接合至加工板202。

在硬化处理第一数量的复合材料层900和第二数量的复合材料层1100时，接头206与第一数量的复合材料层900和第二数量的复合材料层1100互接合以形成加工设备200。因此，在图2中示出的加工板202、接头206、和接头208形成编接(indexed)垫板。

在加工设备200的形成期间可以执行除了或替换在图9至图11中示出和描述的处理的其他处理。例如，树脂带层可以被定位在一组对准特征件210上，以维持一组对准特征件210的形状。在此示例性实施例中，树脂带可以采取氟化乙烯丙烯(FEP)的形式。此树脂带减少树脂流入至开口606。树脂带也可以位于接头206与第一数量的复合材料层900的接触面、以及接头208与第二数量的复合材料层1100的接触面。

接下来参考图12，根据示意性实施方式描述了接头的透视图。在此示例性实施例中，接头1200是加工设备的接头轮廓的另一实施方式的实施例。

如示出的，接头1200具有一组对准特征件1202、平面结构1204、和平面结构1206。平面结构1206包括削边1208，而平面结构1204包括一组对准特征件1202。平面结构1206被配置为提供用于将接头1200与加工板接合的接合表面。

在此描述的实施例中，一组对准特征件1202采取开口1209的形式。一组对准特征件1202包括第一对准特征件1210、第二对准特征件1212、和第三对准特征件1214。开口1215、开口1216、和开口1217分别对应于第一对准特征件1210、第二对准特征件1212、和第三对准特征件1214。

在此示例性实施例中，第一对准特征件1210相对于工具定位接头1200以形成复合结构。当将接头1200与加工板互接合时，第二对准特征件1212和第三对准特征件1214相对于该工具定位接头1200以形成加工设备和将接头1200保持在期望位置。类似于来自图2的接头206和接头208，在将接头1200与加工板接合之前发生执行在接头1200上的操作。

现在参考图13，根据示意性实施方式描述了加工设备的框图。如描述的，设计环境1300被配置为产生针对加工设备1304的设计1302并且也可以被用于制造加工设备1304。在图2中的加工设备200是在此图中示出的针对加工设备1304的物理实施方式的实施例。

在示例性实施例中，设计器1306被配置为产生设计1302并且可以软件、硬件、固件或其组合实行。当使用软件时，通过设计器1306实行的操作可作为被配置为在处理器单元上运行的程序代码实行。当使用固件时，通过设计器1306实行的操作可通过作为数据并存储在处理器单元上运行的永久存储器中的程序代码实行。当采用硬件时，硬件可以包括操作以执行设计器1306的操作的电路。

在示例性实施例中，硬件可以采取以下形式：电路系统、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置、或被配置为执行多个操作的某种其他合适类型的硬件。通过具有可编程逻辑装置，装置可以被配置为执行多个操作。装置可以在稍后的时间重新配置或可以永久地配置为执行多个操作。可编程逻辑装置的实施例包括，例如，可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、场可编程逻辑阵列、场可编程栅极阵列、和其他合适的硬件装置。此外，可通过与无机部分集成的、包括除人类之外的所有有机部分、或其组合的有机部分实行处理。例如，处理可以实行为在有机半导体电路。

在此示例性实施例中，设计器1306位于计算机系统1308中。计算机系统1308包括多个计算机。当多于一个计算机存在于计算机系统1308时，那些计算机可以通过诸如网络的通信介质相互通信。

如描述的，设计器1306可以接收用于在产生针对加工设备1304的设计1302中使用的输入1310。例如，输入1310可以包括输入参数1312。例如，输入参数1312可以描述使用加工设备1304形成的复合部件1317的外表面1316的形状1314和其他合适的参数。例如，输入参数1312可以包括针对使用如图3所示的加工设备200和工具102形成的复合部件300所期望的外模线302的形状。

使用输入1310，设计器1306被配置为产生设计1302。具体地，设计器1306可以产生针对加工设备1304的设计参数1318。

如描述的，设计参数1318可以包括各种参数。例如，设计参数1318可以描述在加工设备1304中的组件1320。例如，组件1320可以包括加工板1322和接头1324中的至少一个。在此示例性实施例中，接头1324包括一组对准特征件1326。

如示出的，设计参数1318可以包括用于描述在加工设备1304中的各种组件的尺寸1330、材料1332、位置1333、或其他合适的参数中的至少一个。

例如，尺寸1330和材料1332可以用于以作为针对加工设备1304期望的方式定制加工板1332，以形成如在输入1310中规定的复合部件1317的外表面1316的形状1314。例如，尺寸1330用于描述加工板1322中的第一数量的复合材料层1334和第二数量的复合材料层1336。

在此示例性实施例中，尺寸1330可以采取各种形式。这些形式可以包括针对在图1至图3和图8至图11中描述的示例性实施例的那些形式。

材料1332可以用于描述针对接头1324的材料。尺寸1330也可以包括针对接头1324的尺寸的识别(identification)、一组对准特征件1326的形状、或两者。

在此示例性实施例中，位置1333描述在接头1324中的一组对准特征件1326的位置。位置1333也包括当形成加工设备1304时相对于第一数量的复合材料层1334、第二数量的复合材料层1336、或两者接头1324的定位位置。

通过制造系统1342可以使用设计1302以制造加工设备1304。具体地，在制造系统1342中的工具1344用于制造加工设备1304。一旦制造加工设备1304，在制造系统1342中使用工具1346形成复合部件1317。

在图13中设计环境1300的示出和在设计环境1300内的组件不旨在对可实行示例性实施例的方式有物理或架构的限制。可以使用除所示出的部件之外或代替其出的其它组件。一些组件是可选的。

在图1至图12中示出的不同的组件可以是在图1中以框图形式示出的部件如何实行为物理结构的示例性实施例。此外，在图1至图12中的一些组件可以与在图13中的组件结合，使用在图13中的组件或两者的组合。

例如，虽然加工板202已经描述为形成针对在图3中示出的复合部件300的外模线302的光滑表面，但是加工板202也可以用于形成网纹表面。在其他示例性实施例中，更多或更少的对准特征件可以存在于一组对准特征件210、一组对准特征件212、或两者中。

又在其他示例性实施例中，一组对准特征件210和一组对准特征件212采取不同于开口的其他形式。例如，在一些示例性实施例中，一组对准特征件210或一组对准特征件212中的至少一个可以是沟槽。

现参照图14，根据有利实施方式描述了用于形成加工设备的处理的流程图。在图13中的设计环境1300中可以实行在图14中示出的处理。具体地，处理可以用于由加工板1322和接头1324形成加工设备1304。

处理通过将第一数量的复合材料层叠层在工具上开始(操作1400)。然后，处理相对于第一数量的复合材料层定位具有一组对准特征件的接头(操作1402)。在一些示例性实施例中，多于一个的接头可以定位在第一数量的复合材料层上。接头可以使用一组对准特征件定位在工具上。在接头定位在第一数量的复合材料层上之前，在接头中预机加工一组对准特征件。

然后，处理在工具和接头的下表面之间定位垫片(操作1404)。垫片采取薄片的形式，并且用于在将接头、第一数量的复合材料层、和第二数量的复合材料层互接合期间支撑接头。

此后，处理层叠第二数量的复合材料层(操作1406)。在操作1406中，第二数量的复合材料层的一部分覆盖接头的平面结构。

然后，处理将第一数量的复合材料层、第二数量的复合材料层、和接头互接合以形成加工设备(操作1408)，此后处理终止。在操作1408中，在硬化处理第一数量的复合材料层、第二数量的复合材料层和接头时，接头被接合至第一数量的复合材料层和第二数量的复合材料层。

接下来转向图15，根据示意性实施方式描述了用于使用加工设备形成复合部件的处理的流程图。在图13中的设计环境1300中可以实行在图15中示出的处理。具体地，使用在图13中的加工设备1304和工具1344处理可以用于形成复合部件1317。

处理通过相对于工具定位多个复合材料层开始(操作1500)。接下来，处理将包括加工板和具有一组对准特征件的接头的加工设备定位在多个复合材料层上(操作1502)。具有一组对准特征件的接头与加工板互接合。

此后，处理在一组对准特征件之一中接收从工具表面延伸的销以将加工设备定位在多个复合材料层上(操作1504)。然后，处理硬化处理多个复合材料层以形成复合部件(操作1506)，此后处理终止。在此示例性实施例中，在多个复合材料层的硬化处理期间，加工(tooling)设备用于形成复合部件的表面。

在不同的描述的实施方式中的流程图和框图示出了示意性实施方式中装置和方法的一些可能实施方式的架构、功能以及操作。鉴于此，流程图或框图中的各个块可以表示模块、片段、功能、或操作或步骤的一部分、或其组合。

在示意性实施方式的一些替代实施方式中，块中表明的功能可以与图中表明的顺序不同。例如在一些情况下，连续示出的两个块可以基本上同时进行、或块可以取决于所涉及的功能而以相反顺序执行。同样，可以增加除流程图或框图中示出的块之外的其他块。

可以如图6所示的在飞机制造和保养方法1600和如图17所示的飞机1700的上下文中描述本公开的示例性实施方式。首先转向图16，根据示意性实施方式以框图的形式描述了飞机制造和保养方法的示意图。在预制造过程中，飞机制造和保养方法1600可以包括在图17中的飞机1700的规格和设计1602和材料采购1604。

在制造过程中，进行图17中的飞机1700的组件和子组件制造1606和系统集成1608。此后，在图17中的飞机1700可以通过验证和交付1610以便使用1612。在用户使用1612时，在图17中的飞机1700被安排用于日常维护和保养1614，其包括修整、重配置、整修、及其他维护或保养。

飞机制造和保养方法1600的每一个处理可以通过系统集成商、第三方、操作者、或其组合执行或进行。在这些实施例中，操作者可以是用户。为了这个描述的目的，在没有限制的情况下，系统集成商可以包括任意数量的飞机制造商和主系统分包商；在没有限制的情况下，第三方可以包括任意数量的厂商、分包商、和供应者；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军用实体、服务机构等。

现在参考图17，以其中可以实现示意性实施方式的框图形式描述了飞机的示意图。在此实施例中，飞机1700通过在图16中的飞机制造和保养方法1600生产并且可以包括具有多个系统1704和内部设施1706的机身1702。系统1704的实施例包括一个或多个推进系统1708、电气系统1710、液压系统1712以及环境系统1714。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但不同的示意性实施方式可以被应用于诸如汽车工业的其它工业。

可以在图16中的飞机制造和保养方法1600的至少一个阶段中采用本文中体现的设备和方法。具体地，在飞机制造和保养方法1600的任一阶段可以使用由在图中示出的加工设备200和工具102形成的复合部件300。而且，在组件和子组件制造1606过程中可以形成加工设备200、在加工设备200内的组件、复合部件300或其组合。在其他示例性实施例中，在系统集成1608、日常维护和保养1614、或飞机制造和保养方法1600的某个其他阶段可以安装或重做复合部件300。

在一种示例性实施例中，以类似于图16中的在飞机1700的使用1612的同时生产的组件或子组件的方式可以制备或制造在图16中部件和子组件制造1606中生产的部件或子组件。作为另一个实施例，在生产阶段过程中可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合，诸如在图16中的部件和子组件制造1606以及系统集成1608。在飞机700处于使用1612中、在图16中的维护和保养1614期间、或其组合中，可以利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。多个不同的示意性实施方式的使用是可以基本上加快组装、降低飞机1700的成本、或两者兼而有之。

因此，示意性实施方式提供用于形成加工设备200的方法和设备。在示意性实施方式中，加工设备200包括加工板202、关联于加工板202的接头206、和关联于接头206的一组对准特征件210。加工设备200还包括关联于加工板202的接头208。一组对准特征件212与接头208关联。加工板202被配置为与工具102一起使用以形成复合部件300。一组对准特征件210和一组对准特征件212被配置为相对于用于形成复合部件300的工具102定位加工板202。一组对准特征件210和一组对准特征件212分别被配置为将接头206和接头208定位在用于形成加工设备200的工具800上。

随着预机加工的具有一组对准特征件的接头的使用，可以比一些当前使用的系统更有效和准确地制造加工设备。当接头与在加工板中的多个复合材料层互接合时，可以减少或消除在加工设备上执行的额外的钻孔操作、导通操作和其他类型的操作。此外，预机加工的接头可以在高容量制造环境中迅速生产或从制造商购买。因此，可以实现在制造用于形成复合部件的加工设备方面的时间节省。

从预机加工的接头制造加工设备还减少了在加工设备中的不一致形成的风险。通过减少在形成之后在加工设备上执行的操作的数量，可以减少裂缝、空隙、分层和其他的不一致。因此，很少需要返工或丢弃加工设备。此外，当加工设备以更少的不一致制造时，可以以更期望的方式形成由加工设备形成的复合部件的表面并且比利用一些当前使用的处理需要更少的返工。

在预机加工的接头中的对准特征件的制造也可以比当前使用的用于在硬化处理的加工设备中形成对准特征件的技术更精确。例如，可以进行更精确的测量并且在接头中切割开口。针对对准特征件的测量精确度的增加也增加利用这些接头形成的加工设备适合地装配到从工具表面延伸的销上的可能性。

预机加工的接头也是多功能的并且能够用于各种类型和各种数量的加工设备，而不增加执行在加工设备上操作的数量、形成复合部件需要的操作的数量、或两者。此外，在这些预机加工的接头中的对准特征件也不像利用现有使用的制造处理形成的接头磨损得那样快。

不同的示意性实施方式的说明的提供是为了示意和说明的目的，并且不意味着是穷尽的或限于所公开的实施方式。许多变形和变化对于本领域的普通技术人员显而易见。此外，不同的示意性实施方式可以提供与其它期望的实施方式相比不同的特征。实施方式或所选的实施方式被选择并且被描述以为了更好地说明实施方式、实际应用的原理，并且允许本领域的普通技术人员理解针对具有各种变形的各种实施方式的本公开适于具体的预期使用。此外，本公开包括根据下列项的实施方式：

项1.一种设备，包括：

加工板，被配置为与工具一起使用以形成复合部件；

接头，与加工板互接合；以及

与接头关联的一组对准特征件，其中，该组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。

项2.根据项1所述的设备，其中，接头包括选自以下至少一种的材料：热塑性材料、热固性材料、酚醛树脂、金属、金属合金、或氟化乙烯丙烯。

项3.根据项1所述的设备，其中，工具是第一工具并且该组对准特征件包括：

第一对准特征件，被配置为相对于第一工具定位加工板；以及

第二对准特征件，被配置为相对于用于形成设备的第二工具定位接头，其中，在将接头和加工板互接合之前形成第一对准特征件和第二对准特征件。

项4.根据项3所述的设备，其中，第一对准特征件包括开口，该开口被配置为接收与用于形成复合部件的第一工具关联的销。

项5.根据项4所述的设备，其中，第二对准特征件包括开口，该开口被配置为接收从第二工具的表面延伸的第一销，并且进一步包括：

包括开口的第三对准特征件，该开口被配置为接收从第二工具的表面延伸的第二销。

项6.根据项1所述的设备，其中，当形成复合部件时，该组对准特征件被配置为减少加工板相对于工具的沿多个方向的移动。

项7.根据项1所述的设备，其中，加工板包括：

第一数量的复合材料层；以及

第二数量的复合材料层，其中，在将第一数量的复合材料层、第二数量的复合材料层、和接头互接合之前，接头位于第一数量的复合材料层与第二数量的复合材料层之间。

项8.根据项1所述的设备，其中，加工板和该组对准特征件形成编接垫板。

项9.根据项1所述的设备，其中，接头包括：

平面结构；以及

在平面结构上的多个削边。

项10.根据项1所述的设备，其中，该组对准特征件包括具有选自以下之一的形状：圆形、矩形、六边形、三角形、和椭圆形。

项11.根据项1所述的设备，其中，加工板被配置为在用于形成复合部件的多个复合材料层的硬化处理期间形成复合部件的外表面。

项12.一种用于形成加工设备的方法，该方法包括：

将第一数量的复合材料层层叠在工具上；

相对于第一数量的复合材料层定位具有一组对准特征件的接头；

层叠第二数量的复合材料层，其中，第二数量的复合材料层的一部分覆盖接头的平面结构；并且

将第一数量的复合材料层、第二数量的复合材料层、和接头互接合以形成加工设备。

项13.根据项12所述的方法，进一步包括：

在将接头与第一数量的复合材料层和第二数量的复合材料层互接合之前，使用该组对准特征件将接头定位在工具上。

项14.根据项12所述的方法，其中，该组对准特征件包括开口，并且所述方法进一步包括：

在开口的至少一个中接收与工具关联的一组销。

项15.根据项12所述的方法，进一步包括：

在将接头、第一数量的复合材料层、和第二数量的复合材料层互接合之前，形成在接头中的该组对准特征件。

项16.根据项12所述的方法，进一步包括：

在将接头与第一数量的复合材料层和第二数量的复合材料层互接合期间，将垫片定位在工具与接头的下表面之间以支撑接头。

项17.根据项12所述的方法，进一步包括：

将树脂带层设置在该组对准特征件上，以维持该组对准特征件的形状。

项18.一种用于形成复合部件的方法，该方法包括：

相对于工具定位多个复合材料层；并且

将加工设备定位在多个复合材料层上，其中，加工设备包括加工板和具有与加工板互接合的一组对准特征件的接头。

项19.根据项18所述的方法，进一步包括：

硬化处理多个复合材料层以形成复合部件，其中，在多个复合材料层的硬化处理期间，加工设备用于形成复合部件的表面。

项20.根据项19所述的方法，进一步包括：

在该组对准特征件之一中接收从工具表面延伸的销以将加工设备定位在多个复合材料层上。

Claims (15)

1.一种加工设备，包括：

加工板，被配置为与工具一起使用以形成复合部件；

接头，与所述加工板互接合；以及

与所述接头关联的一组对准特征件，其中，所述一组对准特征件被配置为相对于用于形成所述复合部件的所述工具定位所述加工板。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述工具是第一工具并且所述一组对准特征件包括：

第一对准特征件，被配置为相对于所述第一工具定位所述加工板；以及

第二对准特征件，被配置为相对于用于形成所述设备的第二工具定位所述接头，其中，在将所述接头与所述加工板互接合之前，形成所述第一对准特征件和所述第二对准特征件。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一对准特征件包括开口，该开口被配置为接收与用于形成所述复合部件的所述第一工具关联的销。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二对准特征件包括开口，该开口被配置为接收从所述第二工具的表面延伸的第一销，并且所述设备进一步包括：

包括开口的第三对准特征件，该开口被配置为接收从所述第二工具的所述表面延伸的第二销。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加工板包括：

第一数量的复合材料层；以及

第二数量的复合材料层，其中，在将所述第一数量的复合材料层、所述第二数量的复合材料层和所述接头互接合之前，所述接头位于所述第一数量的复合材料层与所述第二数量的复合材料层之间。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加工板和所述一组对准特征件形成编接垫板。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述接头包括：

平面结构；以及

在所述平面结构上的多个削边。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一组对准特征件包括具有选自以下之一的形状：圆形、矩形、六边形、三角形和椭圆形。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加工板被配置为在用于形成所述复合部件的多个复合材料层的硬化处理期间形成所述复合部件的外表面。

10.一种用于形成加工设备的方法，该方法包括：

将第一数量的复合材料层层叠在工具上；

相对于所述第一数量的复合材料层定位具有一组对准特征件的接头；

层叠第二数量的复合材料层，其中，所述第二数量的复合材料层的一部分覆盖所述接头的平面结构；并且

将所述第一数量的复合材料层、所述第二数量的复合材料层、和所述接头互接合以形成所述加工设备。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

在将所述接头与所述第一数量的复合材料层和所述第二数量的复合材料层互接合之前，使用所述一组对准特征件将所述接头定位在所述工具上。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一组对准特征件包括开口，并且所述方法进一步包括：

在至少一个所述开口中接收与所述工具关联的一组销。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

在将所述接头、所述第一数量的复合材料层和所述第二数量的复合材料层互接合之前，在所述接头中形成所述一组对准特征件。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

在将所述接头与所述第一数量的复合材料层和所述第二数量的复合材料层互接合期间，将垫片定位在所述工具与所述接头的下表面之间以支撑所述接头。

15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将树脂带层设置于所述一组对准特征件上，以维持所述一组对准特征件的形状。