CN105644803B - 制造强化复合机翼面板/蒙皮的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供制造强化复合机翼面板/蒙皮的设备和方法。利用模块化模具制造强化复合面板。通过共线地布置多个成形模区段而装配成各个成形模模块，在成形模模块上铺放并成形复合预浸料。将形成的加强筋分别传送至通过共线地布置多个固化工具模块区段而装配成的个体固化工具模块。通过并排布置所述固化工具模块而将加强筋装配起来，然后在装配起来的加强筋上放置复合蒙皮。利用分区段的真空袋将面板真空装袋。

Description

制造强化复合机翼面板/蒙皮的设备及方法

技术领域

本公开总体涉及强化复合面板的制造，尤其涉及用于利用可配置的模块化工具形成、装配及固化强化蒙皮的方法与设备。

背景技术

为了稳固并强化诸如飞行器机翼蒙皮之类的复合面板，面板可结合复合加强筋。例如，可借助沿机翼的翼展方向延伸并通过粘合或共固化技术附接至蒙皮的复合桁条来强化飞行器复合机翼蒙皮。

用于使强化的蒙皮固化的现有工具非常大、沉重，而且制造起来花费大。蒙皮与桁条一起直接铺放在固化工具上，然后真空装袋。顺序进行桁条、蒙皮、装袋材料及有关物件的放置及装配，从而导致在制品(WIP)流程时间相对长。因为这些流程时间长，所以会需要多种相同的成套工具以达到期望的生产率。这些额外的成套工具既增加了资本成本又增大了工厂地板的空间需求。而且，在将桁条安装在蒙皮上时，通常还需要额外的固化工具及相关的专门工具铺放、处理、保护及精确定位这些桁条。这些额外的工具也会是大而昂贵的，从而进一步增加资本成本、模具交货时间及地板空间需求。

现有模具的另一问题与这样的需求有关：铺放桁条与蒙皮后，在这些桁条和蒙皮上安装真空装袋材料。这需要在能够安装装袋材料之前完全装配起面板，因此装袋流程时间成为关键制作流程的一部分。

因此，需要这样的用于制造诸如机翼蒙皮面板之类的强化复合面板的方法和设备，这些方法和设备降低对模具及有关的地板空间需求并提高制造流程速度。还存在对上述类型的方法及设备的以下需求，即允许并行处理铺放、粘合装配及装袋操作以便减少在制品的量及工具周转。

发明内容

本公开的实施方式提供用于制造诸如飞行器机翼蒙皮之类的强化复合面板的方法及设备，这些方法及设备降低模具成本、装配地板空间需求及WIP流程时间。使用允许并行(而不是相互连续)进行铺放、成形、结合及装袋程序的模块化模具。更小更简单的制造模具降低了资本成本，并提供生产灵活性。各个模块化工具包括共线地布置的个体区段，这些个体区段在铺放、成形及固化过程中控制诸如轮廓、凹凸等之类的零件具体属性。工具区段是可重新配置的，以允许铺放并固化具有不同尺寸、形状、轮廓及其它属性的零件，或者使得快速改变加强筋的设计。工具是相当轻质的，这可减少固化时间。

根据一个公开的实施方式，提供一种用于制造复合层压零件的设备。该设备包括至少一个成形模模块，适于在该成形模模块上形成复合层压件。所述成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线地布置并且各自适于形成所述复合层压件的局部属性。所述设备还包括用于支撑并调节每个成形模区段的位置的支撑组件。所述成形模区段可移除地安装在所述支撑组件上，从而允许装配成期望长度的成形模模块。在所述支撑组件上可滑动地调节每个所述成形模区段。所述成形模模块是细长的，并且包括沿其长度造型的成形面。所述设备还可包括：至少一个固化工具模块，该固化工具模块适于使复合层压件在其上固化，所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线地布置并且各自适于在固化过程中维持所述形成的复合层压件的局部特征的形状。每个所述固化工具区段包括适于向下拉真空袋使其贴靠所述固化工具区段的真空线路。

根据公开的另一实施方式，提供一种用于制造复合层压加强筋的设备。所述设备包括多个个体成形模模块，复合预浸料能在所述个体成形模模块上形成复合层压加强筋，各个所述成形模模块是细长的，并且沿其长度能配置成形成复合层压加强筋的多种属性中的任何属性。所述设备还包括多个固化工具模块，能在所述固化工具模块上固化所述复合层压加强筋，各个所述固化工具模块是细长的，并且沿其长度能配置成基本匹配形成在所述成形模模块上的所述复合层压加强筋。各个所述个体成形模模块包括多个共线布置的成形模区段。所述设备还包括用于将这些固化工具模块保持成相互索引关系的锁定装置。各个所述固化工具模块包括多个共线布置的固化工具区段。所述设备还包括用于压实各个复合层压加强筋的真空袋。所述真空袋包括多个分别密封在所述固化工具区段上的分离的真空袋区段。所述真空袋区段密封在一起。每个所述固化工具区段包括适于与真空源接合以用于抽吸所述真空袋中的真空的整合真空线路。

根据再一实施方式，提供一种用于制造强化复合机翼面板的设备。所述设备包括：成形单元，该成形单元包括多个个体成形模模块，复合预浸料能在这些成形模模块上分别形成复合层压加强筋；以及多个个体固化工具模块，所述复合层压加强筋能被置于该固化工具模块上，并在该固化工具模块上固化。所述设备还包括：加强筋装配单元，在该加强筋装配单元中，能将各自具有置于其上的所述复合层压加强筋的所述固化工具模块装配在一起，并以相互索引关系保持；以及最终装配单元，在该最终装配单元中，复合蒙皮被置于所述复合层压加强筋上以备固化。所述设备还可包括：用于压实所述复合蒙皮与所述复合层压加强筋的真空袋。所述真空袋包括多个个体真空袋区段，这些真空袋区段分别所述真空袋区段分别与所述固化工具模块相关联，并密封至所述固化工具模块。各个所述个体成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线布置，并能调节从而形成所述复合层压加强筋之一的期望局部属性。各个所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线布置，并且位置可调节以匹配所述复合层压加强筋之一的局部属性。所述固化工具模块可从所述加强筋装配单元滑动至所述最终装配单元。

根据再一实施方式，提供一种制造复合加强筋的方法。所述方法包括：通过共线布置多个各自适于形成复合加强筋的局部属性的成形模区段装配至少一个成形模模块；以及通过在所述成形模上形成复合预浸料而形成复合加强筋。所述方法还包括将形成的复合加强筋传送至固化工具；并且在所述固化工具上使所形成的复合加强筋固化。所述方法还可包括：通过共线布置多个各自成形并定位成匹配所形成的复合加强筋的局部属性的固化工具区段而装配所述固化工具。

根据再一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法。所述方法包括：装配多个成形模模块中的各成形模模块，该步骤包括共线地布置并调节多个成形模区段；通过在各个所述成形模模块上形成复合预浸料而制造加强筋；以及装配能在其上形成所述加强筋的多个固化工具模块中的各固化工具模块，该步骤包括共线地布置并调节多个固化工具区段，以匹配所述加强筋的几何形状。所述方法还包括从所述成形模模块将所述加强筋传送至所述固化工具模块；通过并排放置所述固化工具模块而装配多个加强筋；将复合蒙皮置于这多个装配起来的加强筋上；并且固化所述复合蒙皮及装配起来的加强筋。所述方法可包括：将装配起来的加强筋和所述蒙皮真空装袋，该步骤包括将真空袋区段分别密封在所述固化工具模块之上，并且利用所述固化工具模块上的真空线路排空所述真空袋区段而向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。

根据另一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：装配多个成形模模块，每个成形模模块适于在其上放置复合加强筋；以及利用真空袋区段分别将所述固化工具模块真空装袋。所述方法还包括将所述真空袋区段密封在一起；在所述复合加强筋上放置复合蒙皮；在所述复合蒙皮上放置垫板；并且将所述真空袋区段密封至所述垫板。所述方法还包括：在将所述复合加强筋分别置于所述固化工具模块上之前分别向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。所述方法还可包括：使所述复合加强筋与所述蒙皮固化；从所述固化工具模块移除所述真空袋区段；并且使所述固化工具模块返回生产。

根据再一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：分别在个体成形工具上形成多个复合加强筋；将所形成的复合加强筋分别传送至固化工具；以及通过将所述固化工具装配在一起而装配所述固化加强筋。所述方法还包括将复合蒙皮置于装配起来的复合加强筋上；并且使所述复合蒙皮与装配起来的复合加强筋固化。所述方法还可包括：从装配起来的固化工具移除已固化的复合蒙皮及已固化的复合加强筋；拆卸所述固化工具；并且使所述固化工具返回生产，用于固化另外的复合加强筋。

而且，本公开包括根据以下条款的实施方式：

条款1.一种用于制造复合层压零件的设备，所述设备包括：

至少一个成形模模块，该成形模模块上适于形成复合层压件，所述成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线布置并且各自适于形成所述复合层压件的局部属性。

条款2.根据条款1所述的设备，这些设备还包括用于支撑并调节每个所述成形模区段的位置的支撑组件。

条款3.根据条款2所述的设备，其中，所述成形模区段可移除地安装在所述支撑组件上，从而允许装配成期望长度的成形模模块。

条款4.根据条款2所述的设备，其中，在所述支撑组件上可滑动地调节每个所述成形模区段。

条款5.根据条款1所述的设备

其中，所述成形模模块是细长的，并且包括沿所述成形模模块的长度造型的成形面。

条款6.根据条款1所述的设备，所述设备还包括：

至少一个固化工具模块，该固化工具模块适于使复合层压件在其上固化，所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线布置并且各自适于在固化过程中维持所形成的复合层压件的局部特征的形状。

条款7.根据条款6所述的设备，其中，每个所述固化工具区段包括适于向下拉真空袋使其贴靠所述固化工具区段的真空线路。

条款8.一种用于制造复合层压加强筋的设备，所述设备包括：

多个个体成形模模块，复合预浸料可在这些成形模模块上形成复合层压加强筋，各个所述成形模模块是细长的，并且能沿其长度配置成形成复合层压加强筋的多种属性中的任何属性；以及

多个固化工具模块，能在所述固化工具模块上固化所述复合层压加强筋，各个所述固化工具模块是细长的，并且能沿其长度配置成基本匹配形成在所述成形模模块上的所述复合层压加强筋。

条款9.根据条款8所述的设备，其中，各个所述个体成形模模块包括多个共线布置的成形模区段。

条款10.根据条款8所述的设备，所述设备还包括：

用于将这些固化工具模块保持成相互索引关系的保持件。

条款11.根据条款8所述的设备，其中，各个所述固化工具模块包括多个共线布置的固化工具区段。

条款12.根据条款11所述的设备，该设备还包括用于压实各个复合层压加强筋的真空袋，这些真空袋包括多个分别密封在所述固化工具区段上的分离的真空袋区段。

条款13.根据条款12所述的设备，其中，所述真空袋区段密封在一起。

条款14.根据条款12所述的设备，其中，每个所述固化工具区段包括适于与真空源接合以用于抽吸所述真空袋中的真空的整合真空线路。

条款15.一种用于制造强化复合机翼面板的设备，该设备包括：

成形单元，该成形单元包括多个个体成形模模块，复合预浸料能在这些成形模模块上分别形成复合层压加强筋；

多个个体固化工具模块，所述复合层压加强筋能被置于该固化工具模块上并在该固化工具模块上固化；

加强筋装配单元，在该加强筋装配单元中，能将各自具有置于其上的所述复合层压加强筋的所述固化工具模块装配在一起，并以相互索引关系保持；以及

最终装配单元，在该最终装配单元中，复合蒙皮被置于所述复合层压加强筋上以备固化。

条款16.根据条款15所述的设备，该设备还包括：

用于压实所述复合蒙皮与所述复合层压加强筋的真空袋，所述真空袋包括多个个体真空袋区段，这些真空袋区段分别所述真空袋区段分别与所述固化工具模块相关联，并密封至所述固化工具模块。

条款17.根据条款15所述的设备，其中，各个所述个体成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线布置，并能调节以形成所述复合层压加强筋之一的期望局部属性。

条款18.根据条款15所述的设备，其中，各个所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线布置，并且位置可调节以匹配所述复合层压加强筋之一的局部属性。

条款19.根据条款15所述的设备，其中，所述固化工具模块可从所述加强筋装配单元滑动至所述最终装配单元。

条款20.一种制造复合加强筋的方法，该方法包括：

通过共线布置多个各自适于形成复合加强筋的局部属性的成形模区段装配至少一个成形模模块；

通过在所述成形模上形成复合预浸料而形成复合加强筋；

将形成的复合加强筋传送至固化工具；并且

在所述固化工具上使所形成的复合加强筋固化。

条款21.根据条款20所述的方法，该方法还包括：

通过共线布置多个各自成形并定位成匹配所形成的复合加强筋的局部属性的固化工具区段而装配所述固化工具。

条款22.一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：

装配多个成形模模块中的各个成形模模块，该步骤包括共线地布置并调节多个成形模区段；

通过在各个所述成形模模块上形成复合预浸料而制造加强筋；

装配能在其上形成所述加强筋的多个固化工具模块中的各个固化工具模块，该步骤包括共线地布置并调节多个固化工具区段，以匹配所述加强筋的几何形状；

从所述成形模模块将所述加强筋传送至所述固化工具模块；

通过并排放置所述固化工具模块而装配多个加强筋；

将复合蒙皮置于这多个装配起来的加强筋上；并且

固化所述复合蒙皮及所述装配起来的加强筋。

条款23.根据条款22所述的方法，该方法还包括：

将所述装配起来的加强筋和所述蒙皮真空装袋，该步骤包括将真空袋区段分别密封在所述固化工具模块之上。

条款24.根据条款23所述的方法，该方法还包括：

利用所述固化工具模块上的真空线路排空所述真空袋区段而向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。

条款25.根据条款22所述的方法，其中，所述复合蒙皮被造型，并且共线地布置并调节所述成形模区段的步骤包括调节所述成形模区段以基本匹配所述复合蒙皮的轮廓。

条款26.一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：

装配多个成形模模块，每个成形模模块适于在其上放置复合加强筋；

利用真空袋区段分别将所述固化工具模块真空装袋；

将所述真空袋区段密封在一起；

在所述复合加强筋上放置复合蒙皮；

在所述复合蒙皮上放置垫板；并且

将所述真空袋区段密封至所述垫板。

条款27.根据条款26所述的方法，该方法还包括：

在将所述复合加强筋分别置于所述固化工具模块上之前分别向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。

条款28.根据条款26所述的方法，该方法还包括：

使所述复合加强筋与所述蒙皮固化；

从所述固化工具模块移除所述真空袋区段；并且

使所述固化工具模块返回生产。

条款29.一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：

分别在个体成形工具上形成多个复合加强筋；

将所形成的复合加强筋分别传送至固化工具；

通过将所述固化工具装配在一起而装配所述固化加强筋；

将复合蒙皮置于装配起来的复合加强筋上；并且

使所述复合蒙皮与所述装配起来的复合加强筋固化。

条款30.根据条款29所述的方法，该方法还包括：

从装配起来的固化工具移除已固化的复合蒙皮及已固化的复合加强筋；

拆卸所述固化工具；并且

使所述固化工具返回生产，用于固化另外的复合加强筋。

可在本公开的多个实施例中独立实现这些特征、功能以及优势，或者可在另外的其它实施方式中组合这些特征、功能以及优势，可参照下面的描述及附图理解进一步地细节。

附图说明

所附权利要求中阐明了确信为示例性实施方式的特点的新颖性特征。然而，在结合附图阅读的情况下通过参照本公开的以下示例性实施方式的详细描述会最好地理解示例性实施方式及其优选的使用方法、另外的目的及特征，在附图中：

图1是根据本公开的方法及设备制造的强化复合机翼蒙皮面板的平面图的图示。

图2是沿图1中的线2-2剖切的剖面图的图示，未示出面板轮廓。

图3是沿图1中的线3-3表示的方向示出的机翼蒙皮面板的轮廓的图示。

图4是用于制造图1中所示的机翼蒙皮面板的设备的简化框图的图示。

图5是图4中所示的成形模模块之一的端视图的图示。

图6是示出成形模模块之一的各个成形模区段的成形单元的纵向侧视图的图示。

图7是示出形成图1中所示的机翼蒙皮面板所用的加强筋所需的成形模模块的长度的平面图的图示，机翼蒙皮的大体轮廓以虚线示出。

图8是与图5的视图类似的图示，但是示出了正在成形模模块上放置的子层压件。

图9是与图8类似的图示，但示出了子层压件的正向下形成在成形模模块上的边缘。

图10是与图9类似的图示，但示出了正从成形模模块提离的成形加强筋。

图11是图4中所示的固化工具模块之一的端视图的图示。

图12是图11中所示的可调节地安装在支撑件上固化工具模块并示出了各个固化工具区段的纵向侧视图的图示。

图13是示出形成图1中所示的机翼蒙皮面板所用的加强筋所需的固化工具模块的长度的平面图的图示，机翼蒙皮的大体轮廓以虚线示出。

图14是与图11类似的图示，但示出了密封在固化工具模块之上的真空袋区段。

图15是与图14类似的图示，但示出了正在固化工具模块上放置的位于真空袋区段之上的成形层压加强筋。

图16是示出固化工具模块如何被传送至加强筋装配单元的端视图的图示。

图17是加强筋装配单元的纵向侧视图的图示。

图18是图17中所示的加强筋装配单元的端视图的图示。

图19是示出锁在一起的若干固化工具模块的放大端视图的图示，其中，填料条将被安装在相邻的加强筋铺叠件之间。

图20是图19中的图20标出的区域的图示，该图更好地示出了真空袋密封件。

图21是加强筋装配单元的端视图的图示，该图示出了已经被锁在一起并共同索引在的固化工具模块上的装配起来的加强筋。

图22是与图21类似的图示，但还示出了最终装配单元。

图23是与图22类似，但示出了已部分传送至最终装配单元的加强筋组件的图示。

图24是示出已传送至最终装配单元中的固化架上的加强筋组件的端视图的图示。

图25是沿图24中的线25-25表示的方向观看的图示。

图26是与图24类似但示出了正在加强筋组件上放置的机翼蒙皮的端视图的图示。

图27是沿图26中的线27-27表示的方向观看的图示。

图28是示出已置于加强筋组件上的机翼蒙皮及即将安装在机翼蒙皮之上的垫板的图示。

图29是沿图28中的线29-29表示的方向观看的图示。

图30是示出已安装在机翼蒙皮上的垫板的端视图的图示。

图31是沿图30中的线31-31表示的方向观看的图示。

图32是最终装配单元的端视图的图示，该图示出装配起来的真空袋区段如何被密封至垫板。

图33是与图32类似但示出了已排空而准备好固化操作的真空袋的图示。

图34是从固化工具组件移开的加强筋组件与垫板的端视图的图示。

图35是示出返回生产的固化工具组件的端视图的图示。

图36是利用模块化工具部件制造强化复合机翼蒙皮面板的方法的流程图的图示。

图37是飞行器生产与维护方法的流程图的图示。

图38是飞行器框图的图示。

具体实施方式

首先参照图1、图2和图3，本公开的实施方式提供用于制造诸如强化机翼蒙皮面板48之类的强化复合面板的方法与设备。机翼蒙皮面板48可包括在弦向方向56和/或翼展方向54上的一个或多个造型区55。机翼蒙皮面板48包括复合机翼蒙皮50，该复合机翼蒙皮可以是诸如纤维强化环氧树脂之类的复合层压件，或者是具有夹在内复合层蒙皮与外复合层蒙皮之间的芯(未示出)的夹层配置。

复合机翼蒙皮50由多个基本相互平行布置并且沿机翼蒙皮面板48的翼展方向54延伸的复合层压加强筋52巩固强化。机翼蒙皮面板48的弦向方向56上的加强筋52之间的间隔可根据应用变更。机翼蒙皮面板48可包括在弦向方向56和/或翼展方向54上的一个或多个造型区55。复合层压加强筋52沿其长度契合机翼蒙皮50的轮廓或其它局部特征或属性。根据应用，复合层压加强筋52可结合至机翼蒙皮50，或者与机翼蒙皮50共固化。在所示的实施方式中，加强筋52是具有通道状的大体C形截面的叶片型桁条，但是加强筋52可具有带有一个或多个传递机翼负载的腿的其它截面形状。在一些情况下，机翼蒙皮面板48可采用具有不同的截面几何形状的桁条或其它加强筋52的组合以便满足具体机翼负载需要。尽管示出了机翼蒙皮面板48，但是可采用本公开的方法与设备制造用于各种应用的其它类型的加强面板。

现在关注图4，该图概括地示出了本公开的设备的功能性部件。加强筋成形单元68包括多个个体成形模模块58，这些成形模模块用于铺放复合预浸料(未示出)并使该复合预浸料分别形成期望的加强筋形状。如以下将更详细地论述的，各个成形模模块58包括多个可配置成形模区段(图4中未示出)，可分别装配并调节这些可配置成形模区段以使预浸料局部形成期望的加强筋形状。成形之后，从成形模模块58移开加强筋52并将其传送66至用于在固化过程中支撑并维持加强筋52的形状的固化工具模块60。各个固化工具模块60包括多个可配置固化工具区段(图4中未示出)，可分别装配并调节这些可配置固化工具区段以在固化过程中支撑加强筋52的局部。

将固化工具模块60传送至加强筋装配单元80，在该加强筋装配单元中，固化工具模块60被以相互索引关系装配成固化工具组件62，借此加强筋52被装配成加强筋组件62。然后，固化工具组件62及加强筋组件148被传送至最终装配单元146，在该最终装配单元中，在加强筋组件148上放置复合蒙皮50。可将垫板(图4中未示出)置于复合蒙皮50上，之后将复合蒙皮50与加强筋组件148装入真空袋然后在炉子或高压釜(未示出)中固化。根据图4可理解的是，用于形成并且固化加强筋52的工具是模块化的，从而使得多个单独加强筋52能够并行成形并准备好进行固化。而且，因为成形模模块58与固化工具模块60两者可重新配置来制造具有不同长度、轮廓、截面形状及局部属性的加强筋52，所以减少了所需的模具量。而且，在机翼蒙皮面板48采用具有两种或更多种不同截面几何形状的加强筋52的情况下，可根据需要配置并组合成形模模块58与固化工具模块60。

现参照图5、图6及图7，如前所述，成形单元68包括多个成形模模块58，可个别配置这些成形模模块以使加强筋52形成期望的长度、轮廓和/或截面形状。如图6中最佳看到的，各个成形模模块58包括多个首尾相连共线布置的成形模区段70。各个成形模区段70可由诸如但不限于机加工碳纤维强化塑料之类的任何适当材料形成，并且各个成形模区段70拥有形成加强筋52的局部属性所需的所有工具面。例如，在所示的实施方式中，成形模区段70各自具有三个邻接的工具面70a、70b、70c，可利用手铺或自动技术在其上形成复合预浸料，利用该成形模区段70形成呈具有C形截面的叶片桁条形式的加强筋52。

各个成形模区段70支撑在托脚72上，该托脚又可调节地安装80在安置于工厂地板81或其它表面上的支撑组件76上。成形模区段70可借助任何适当方式(例如借助紧固件74)固定至托脚72。栓接组件(未示出)或其它机构可用于将托脚72安装在支撑组件76上的期望位置中，从而允许调节托脚72的高度，并因而允许调节成形模区段70的位置。在一些实施方式中，同样能够调节成形模区段70在托脚72上的位置。在示例性实施方式中，成形模区段70已被在支撑组件上调节成形成轮廓78，其大致匹配加强筋52上具体位置处的机翼蒙皮的轮廓55(图3)。尽管附图中未示出，但是成形模区段70可包含用于形成加强筋52的其它局部属性的特征诸如机翼蒙皮50或加强筋52中的层倍增、凹凸等，或者被调节成形成这样的特征。

各个成形模模块58中成形模区段70的数量可取决于形成的具体加强筋52的长度。例如，参照图7，不同长度的六个成形模模块58需要形成在机翼蒙皮面板48的弦向方向56(图1)的不同位置处沿机翼蒙皮50(由蒙皮轮廓线50a示出)的全长延伸的加强筋52。为了形成用于具有不同轮廓形状或长度的机翼蒙皮面板的加强筋52，可根据需要仅移开成形模区段70，或将其添加至个体成形模模块58。

图8、图9及图10循序示出了正形成在成形模模块58之一上的加强筋52。根据规定层数量及其纤维取向的预定层计划将复合预浸料铺放84，或每次一层，或作为包括两层或更多层的子层合板83。当铺放84层或子层压件83时，将预浸料层的边缘83a向下形成在成形模模块58的凸缘表面70a、70b(图8)上。以此方式铺放84层或子层压件83直到形成加强筋52的整体厚度为止。

如上所述在成形模模块58上铺放并形成加强筋52后，如图10中所示从成形模模块58移开该加强筋，并如图11和图12所示将其传送至固化工具模块60。如图12中最佳看到的，固化工具模块60包括多个共线布置的固化工具区段88。各个固化工具区段88安装在托脚92上，该托脚可调节地支撑在安置于工厂地板81或其它表面上的支撑组件96上。托脚92可在支撑组件96上滑动，从而允许调节各个固化工具区段88的位置从而匹配已形成在成形模模块58之一上的加强筋52的局部表面。各个固化工具模块60包括横向肋90，稍后将描述该横向肋的用途。类似于前述成形模模块58，固化工具区段88配置成形成长度与需要覆盖机翼蒙皮50的加强筋52的长度对应的固化工具模块60，该机翼蒙皮的如图13所示的轮廓52叠放在各种长度的固化工具模块60上。各个固化工具模块60还可包括适于与真空源(未示出)接合的整合真空线路94，稍后将描述所述真空源的功能。

现在参照图14，作为将强化机翼蒙皮面板装入真空袋以备固化的过程的一部分，将真空袋区段98置于各个固化工具模块60上，并借助密封带102或类似的适当密封剂密封至固化工具模块60。真空袋区段98由显著柔性的传统材料制成，并且可重复使用或不可重复使用。在如图14中所示的安装起真空袋区段98后，通过利用图11中所示的固化工具模块60内的整合真空线路94排空真空袋区段98而向下拉真空袋区段98使其紧贴固化工具模块60。在真空袋区段98被向下拉而紧贴固化工具模块60的情况下，形成的复合加强筋52被放置100在固化工具模块60上，与真空袋区段98重叠。接着，沿真空袋区段98的底部边缘放置可包括适当粘封带的密封件104，该密封件与密封带102重叠并沿真空袋区段98的全长延伸。

现在关注图16、图17及图18，这些图示出了向加强筋装配单元82传送固化工具模块60的方法。如图16中所示，可枢转地安装在支撑组件96上的桥接件108摆动110至与加强筋装配单元82处的高架固化工具装配台118对准。高架固化工具装配台118可包括一系列安装在支架116上的横梁，该支架使横梁以允许工人出入固化工具模块60底下的高度112安装在工厂地板或其它表面114上方。借助已摆动到其升高位置中的桥接件108，固化工具模块60可滑动106穿过固化工具装配台118上的桥接件108，此后，可降低桥接件108，然后将其上安装有固化工具模块60的另一支撑组件96传送至加强筋装配单元82，以备将下一个固化工具模块60移动到固化工具装配台118上。另选的是，可将固化工具模块60置于高架固化工具装配台118上并将其装配成一组，此后可将加强筋52一个接一个传送至正等候的固化工具模块60，从而不需要从个体支撑组件96传送加强筋52。

现在参照图19、图20及图21，将固化工具模块60朝彼此滑动至预先选择的索引位置。通过安装锁杆124而维持固化工具模块60的索引位置，该锁杆将固化工具模块60保持在一起成为个体固化工具组件62。锁杆124借助诸如夹具或可释放的紧固件之类的任一适当方式可释放地附接至各个固化工具模块60。肋90可帮助保持真空袋区段98，并且可帮助稳定或隔离密封件102、104。

当使加强筋52在一起形成加强筋组件148时，会在相邻加强筋52之间形成圆角槽126。可利用填料或“糊料条”128填充圆角槽126，填料或“糊料条”128可包括例如但不限于折叠的胶膜或预浸料。图21示出了其上具有完成的加强筋组件148的索引固化工具组件62。图21还示出了可枢转地安装在固化工具装配台118的一端上的可摆动的桥接件132。

现在关注图22至图25，这些图示出了从加强筋装配单元82向最终装配单元146传送固化工具组件62及加强筋组件148所涉及的步骤。如图22中所示，固化工具装配台118上的桥接件132被枢转至其升高位置，从而与形成最终装配单元146的一部分的固化架136上的支撑面138配准。固化架136安装在轨142上以便在支撑面144上滑动运动。如图23至图25所示，在桥接件132处于其升高位置的情况下，固化工具组件62与加强筋组件148可滑动穿过固化工具装配台118和桥接件132而到达固化架136上。

现在参照图26与图27，固化架136可沿轨142移动至接近用于将复合蒙皮50置于加强筋组件148上的操纵器150的位置。操纵器150可包括任何适当的自动化设备，该自动化设备可包括吸盘152或其它用于在操纵器150将蒙皮50放置154在加强筋组件148上时可释放地保持该蒙皮的合适保持装置。在一个替代性实施方式中，在加强筋组件148被传送至最终装配单元146之前处于如图21中所示的抬高的装配台118上时，可使用操纵器150将蒙皮50置于加强筋组件148上。

参照图28至图31，在蒙皮50已被放置158在加强筋组件148上的情况下，将垫板156放置158在蒙皮50上以备将机翼蒙皮面板50装入袋中并固化该机翼蒙皮面板。接着，如图32中所示，通过利用适当的密封剂160相对于垫板156密封真空袋区段98的外围来完成机翼蒙皮面板50的真空装袋操作。在已经密封真空袋的情况下，通过解除固化工具模块60内的先前保持真空袋区段98贴靠固化工具模块60的真空并排空环绕加强筋组件148与蒙皮50的真空袋内的容积而逆转所应用的真空(参见图33)。

在已排空真空袋的情况下，与固化工具组件62和加强筋组件148一起的固化架136可移动至炉子或高压釜(未示出)中，在此处加强筋组件148被固化。如图34所示，固化之后，移除162垫板156，并从固化工具组件62提离加强筋组件148。然后可通过拉除或切除真空装袋材料而从固化的加强筋组件148移除真空装袋材料。尽管附图中未示出，但是密封件102保持附接至真空袋区段98，并与该真空袋区段98一起被提开。如图35中所示，已从固化工具组件62移除固化的加强筋组件148后，固化架136可滑动到抬高的固化工具装配台118附近，并且桥接件132被摆动就位以允许固化工具组件62从固化架136滑动172返回到所述台上以备接纳下一组加强筋52。

现在关注图36，该图概括地示出了制造诸如前述机翼蒙皮面板48之类的强化复合面板的方法的步骤。在步骤174装配多个个体成形模模块58。通过共线地布置个体成形模区段70(如步骤176所示)，并调节个体成形模区段70以匹配期望的蒙皮轮廓或其它蒙皮属性(步骤178)而装配个体成形模模块58。在步骤180，通过在成形模模块58上铺放复合预浸料而在个体成形模模块58上形成复合加强筋52。

在步骤182，通过共线地布置固化工具模块区段88(步骤184)，并调节个体固化工具模块区段88以匹配期望的蒙皮轮廓或其它蒙皮属性(步骤186)而装配多个固化工具模块60。在步骤188，在各个固化工具模块60上安装真空袋区段98，并抵靠其密封。在步骤190，通过并排放置固化工具模块60并以相互索引关系将其锁在一起而将加强筋52装配成加强筋组件148。然后在步骤192，利用密封件104或通过焊接在一起而将真空袋区段98连接在一起。在步骤194，可根据需要将圆角填料或糊料条128安装在加强筋52之间的圆角槽126中。在步骤196，将复合蒙皮50置于加强筋组件148上。然后在步骤198将垫板156安装在蒙皮50上。在步骤200将复合蒙皮表面装入真空袋，然后在步骤202将蒙皮50与装配起来的加强筋组件148在高压釜或炉子中固化。在步骤203，提开垫板156并且通过拉除或切除装袋材料使机翼蒙皮面板48脱袋。在步骤205，解锁装配起来的固化工具模块60，然后通过将固化工具模块60传送回至抬高的固化工具装配台118可将其直接返回至生产，以备装配下一组加强筋52。由于使用了覆盖个体固化工具模块60的真空袋区段98，在固化工具模块60返回生产之前可无需清洁这些固化工具模块，从而通过允许模具的快速回转并减少停工时间而加速了生产进程。

本公开的实施方式可用于多种潜在的应用，尤其可用于运输工业中，包括例如航天、航海、汽车应用及其它可使用强化复合面板的应用的。因而，现在参照图37与图38，可在如图37中所示的飞行器的制造和养护方法204与如图38中所示的飞行器206的背景下描述本公开的实施方式。本公开的实施方式的飞行器应用可包括例如但不限于机翼、水平稳定器及垂直稳定器(仅举几个例子来说)。在前期制作过程中，示例性方法204可包括飞行器206的规格和设计208及材料采购210。在生产过程中，进行飞行器206的部件和子组件制造212以及系统整合214。此后，飞行器206可经过检定和交付216以便投入服务218。在由客户使用的服务期间，飞行器206被安排进行例行维护220(这可包括改造、重构、翻新等)。

可由系统集成商、第三方及/或操作员(例如客户)进行或执行方法204的各个过程。为了本描述之目的，系统集成商可包括但不限于任一数量的飞行器制造者与主系统分包者；第三方可包括但不限于任一数量的供应商、转包商以及供货商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。

如图38中所示，由示例性方法204生产的飞行器206可包括具有多个系统224与内饰226的机体222。高级系统224的实施例包括一个或多个推进系统228、电气系统230、液压系统232以及环境系统234。可包括任一数量的其它系统。尽管示出了航空航天的实施例，但是本发明的原理可应用于诸如航海及汽车工业之类的其它工业。

在此实施的设备与方法可应用到制造与养护方法204的任一个或多个阶段中。例如，能以类似飞行器206在服务中生产部件或子组件的方式装配或制造对应生产过程212的部件或子组件。而且，例如在大幅地加快飞行器206的装配或减少飞行器206的成本时，可在生产阶段212与214期间利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合。类似地，可在飞行器206处于服务时利用一个或多个设备实施方式、方法实施方式或其组合来例如但不限于进行维护220。

已经为了阐明或描述之目的描述了不同的示例性实施方式，并不意图穷尽公开形式的实施方式或限制于公开形式的实施方式。一些变型与变更对本领域中的那些普通技术人员而言会是显而易见的。而且，相对于其它期望的实施方式而言，不同的示例性实施方式可提供不同的优点。选出并描绘了所选的实施方式以便最好地解释实施方式的原理、实际应用，并且便于使本领域中的那些普通技术人员能够理解披露的适于所构想的具体应用的多种实施方式以及多种变型。

Claims (14)

1.一种用于制造强化复合机翼面板的设备，所述设备包括：

成形单元(68)，该成形单元包括多个个体成形模模块(58)，复合预浸料能在这些成形模模块上分别形成复合层压加强筋(52)；

多个个体固化工具模块(60)，所述复合层压加强筋(52)能被置于该固化工具模块上并在该固化工具模块上固化；

加强筋装配单元(82)，在该加强筋装配单元中，能将各自具有置于其上的所述复合层压加强筋(52)的所述固化工具模块(60)装配在一起，并以相互索引关系保持，以使得所述复合层压加强筋(52)在一起形成加强筋组件(148)；以及

最终装配单元(146)，在该最终装配单元中，复合蒙皮(50)被置于所述加强筋组件(148)上以备固化。

2.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括：

用于压实所述复合蒙皮(50)与所述复合层压加强筋(52)的真空袋，该真空袋包括多个个体真空袋区段(98)，这些真空袋区段分别与所述固化工具模块(60)相关联，并密封至所述固化工具模块。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，各个个体成形模模块(58)包括多个成形模区段(70)，这些成形模区段共线布置并能调节以形成所述复合层压加强筋(52)之一的期望局部属性。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，各个所述固化工具模块(60)包括多个固化工具区段(88)，这些固化工具区段共线布置并且位置能调节以匹配所述复合层压加强筋(52)之一的局部属性。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述固化工具模块(60)能从所述加强筋装配单元(82)滑动至所述最终装配单元(146)。

6.一种用于制造加强筋组件(148)的设备，所述设备包括：

多个个体成形模模块(58)，复合预浸料能在这些成形模模块上形成复合层压加强筋(52)，各个所述成形模模块(58)是细长的，并且能沿其长度配置成形成复合层压加强筋(52)的多种属性中的任何属性；

多个固化工具模块(60)，能在所述固化工具模块上固化所述复合层压加强筋(52)，各个所述固化工具模块(60)是细长的，并且能沿其长度配置成基本匹配形成在所述成形模模块(58)上的所述复合层压加强筋(52)；以及

用于将所述固化工具模块(60)保持成相互索引关系以形成所述加强筋组件(148)的保持件。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，各个个体成形模模块(58)包括多个共线布置的成形模区段(70)。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，各个固化工具模块(60)包括多个共线布置的固化工具区段(88)。

9.根据权利要求8所述的设备，所述设备还包括用于压实各个复合层压加强筋的真空袋，这些真空袋包括多个分别密封在所述固化工具区段上的分离的真空袋区段(98)。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述真空袋区段(98)密封在一起。

11.一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括：

装配(174)多个成形模模块(58)中的各成形模模块，包括共线地布置并调节多个成形模区段(70)；

通过在各个所述成形模模块(58)上形成复合预浸料而制造(180)加强筋(52)；

装配(182)能在其上形成所述加强筋(52)的多个固化工具模块(60)中的各个固化工具模块，包括共线地布置并调节多个固化工具区段(88)，以匹配所述加强筋(52)的几何形状；

从所述成形模模块(58)将所述加强筋(52)传送(66)至所述固化工具模块(60)；

通过并排放置所述固化工具模块(60)而装配(190)多个加强筋(52)以形成加强筋组件(148)；

将复合蒙皮(50)置于所述加强筋组件(148)上；并且

固化(202)所述复合蒙皮(50)及所述加强筋组件(148)。

12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：

将所述加强筋组件(148)和所述蒙皮(50)真空装袋(192)，包括将真空袋区段(98)分别密封在所述固化工具模块(60)之上。

13.根据权利要求12所述的方法，该方法还包括：

利用所述固化工具模块(60)上的真空线路(94)排空所述真空袋区段(98)而向下拉所述真空袋区段(98)使其贴靠所述固化工具模块(60)。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述复合蒙皮(50)被造型，并且共线地布置并调节所述成形模区段(70)的步骤包括调节所述成形模区段(70)以基本匹配所述复合蒙皮(50)的轮廓。