CN105814253A - 用于切割通过三维编织而获得的纤维预成形件的切割桌和使用此切割桌的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切割纤维预成形件的切割桌(100)，所述纤维预成形件通过三维编织获得，并包括两部分，所述两部分由至少一个单独区域连接在一起，并具有不同形状的轮廓，该切割桌包括：板(104)，所述板设置有一腔(108)，所述腔接收待切割的预成形件的部分中的扁平的一个；牺牲板(110)，所述牺牲板将插入待切割并待固定至该板的预成形件的部分之间；至少一个切割模板(114)，所述切割模板将被施加至没有定位在腔中的纤维预成形件的部分；以及设备(118)，所述设备用于将压缩压力施加至切割模板。本发明还涉及一种用于使用此切割桌来切割纤维预成形件的方法。

Description

用于切割通过三维编织而获得的纤维预成形件的切割桌和使用此切割桌的切割方法

技术领域

本发明涉及纤维预成形件的一般领域，所述纤维预成形件通过三维编织获得并包括两个不同的部分，所述部分具有不同外形的轮廓并由不互连的区域连接在一起。

背景技术

通过三维编织获得的特定纤维预成形件包括不互连的区域，所述不互连区域使得可使用单一平编织预成形件来用外形复杂的复合材料来制造零件。例如，它们可以是用于航空涡轮引擎的风扇叶片预成形件，所述风扇叶片预成形件可以通过具有形成加固件的基底和两个腿的π形纤维预成形件获得，基底构成一个部分，两个腿构成与该基底部分不同的另一部分，部分由不互连的区域连接在一起。

制造此预成形件所面临的问题之一是由预成型件的两个不互连部分切割而得的轮廓(构成它们的最终轮廓)不必要是相同的。在这种情况下，不可以设想使用喷水器切割，因此，有必要一个接一个地手动切割预成形件的两个部分的轮廓。

然而，控制纤维预成形件的手动切割是困难的，这可能导致切割的不准确并导致重复生产和纤维损失的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供不具有上述缺陷的切割桌和一种切割方法。

根据本发明，该目的通过用于切割纤维预成形件的切割桌获得，所述纤维预成形件通过三维编织获得并具有两部分，所述两部分由至少一个不互连的区域连接在一起并具有不同形状的轮廓，切割桌包括：桌面，所述桌面设置有一凹部，所述凹部用于完全地接收待切割的预成形件的部分中的一个；牺牲板，所述牺牲板用于插入用于切割和用于紧固至桌面的预成形件的部分之间；至少一个切割模板，所述切割模板设计成压靠不定位在凹部中的纤维预成形件的部分；以及，一设备，所述设备用于抵靠切割模板施加压缩压力。

本发明的切割桌的出色在于，其将多种约束合并至单一工具件内，所述约束例如为在预成形部分被切割的同时所述预成形部分的一致的且准确的压缩，以及在不存在变形或纤维移除的风险和伤害操作人员的受限风险下其部分的准确切割。因此，本发明的切割桌使得更容易地切除纤维预成形件并限制重复生产的问题。

切割桌可以包括致动器，所述致动器垂直地安装在桌面上方，并设计成接收切割模板，以抵靠所述切割模板来施加压缩压力。

各牺牲板均可以利用分度螺丝而适合用于紧固至桌面上。桌面的凹部的轮廓可对应于为待切割的两个预成形部分所共有的一轮廓。

有利地，切割模板具有至少两个用于将其定位在预成形件上的分度指。同样地，切割模板有利地具有斜边，以有利于切割工具的通过。最后，切割模板有利于在其周边具有压缩唇，用于在预成形件被切割的同时优化该预成形件的保留的目的。

桌面有利地是旋转的、圆形的、水平的，并且包括设置有凹部的顶部表面，从而有利于操作人员的切割工作。

本发明的另一目的是提供一种利用上述切割桌来切割纤维预成形件的方法，该方法包括：

将用于切割的预成形件放置在切割桌的桌面上，同时将预成形件的部分中的一个完全地定位在在其中的凹部中；

将牺牲板定位在预成形件的两个部分之间，并将这些牺牲板紧固至切割桌的桌面；

将切割模板放置在预成形件的部分上，所述预成形件不位于切割桌的桌面的凹部中；

抵靠切割模板施加压缩压力；

围绕模板的轮廓来切割由切割模板所覆盖的预成形件的部分；以及

在预成形件的其他部分上重复上述步骤。

该方法可包括通过喷水器围绕覆盖预成形件的两个部分的轮廓的一普通轮廓来预切割该预成形件的前述步骤。

附图说明

从参考附图所获得的以下说明显示了本发明的其他特点和优点，其显示了具有非限制性特征的实施方式。在附图中：

图1A和1B是从本发明所应用的纤维预成形件的例子的上方或下方查看的图解视图；

图1C是沿着图1A的纤维预成形件的IC-IC截取的截面视图；

图2至10是显示当被应用至图1A至1C的纤维预成形件时本发明的切割方法的不同步骤的视图；以及

图11显示用于本发明的切割桌的切割模板。

具体实施方式

本发明涉及纤维预成形件的切割，所述纤维预成形件通过三维(3D)编织获得，并具有两个部分，所述两个部分由至少一个不互连的区域连接在一起，并具有不同形状的轮廓。这样的纤维预成形件使得可从一单一的平编织的预成形件来制造复杂形状的复合材料零件。

非限制性的例子的应用是用于制造航空涡轮引擎的风扇叶片预成形件的纤维预成形件，例如在图1A至1C中所显示的预成形件。

这些附图显示纤维预成形件10，所述纤维预成形件通过三维编织获得，并且在成形、喷射树脂或使用基体进行致密化，以及可能的加工后，该纤维预成形件用来获得风扇叶片预成形件。

术语“3D编织”应该被理解的意思为除了不互连区域外，预成形件的经纱循着弯曲的路径，以与属于不同纬纱层的纬纱互连，其可理解为，3D编织，尤其是互锁编织，可以包括在表面处的2D编织。可以使用不同的3D编织，例如互锁编织、多缎纹编织或多平纹编织，例如，具体在文件WO2006/136755中所描述的那样。

纤维预成形件10沿着其厚度方向上具有两个不同部分，即顶部12和底部14，各顶部和底部均由多个叠加的纱线层形成，所述纱线层由非互连区域16连接在一起，以形成单一的纤维结构。在该不互连区域16中，纤维预成形件的顶部的纱线层与底部的纱线层互连(反之亦然)。

此外，该纤维预成形件的部分12和14具有不同的轮廓。图1A显示该预成形件的顶部12(阴影部分)的轮廓12a，而图1B显示预成形件的底部14的轮廓14a(顶部的轮廓以虚线描绘)。

参见图2至11，随后描述了获得此纤维预成形件的本发明的切割方法的不同步骤。

该切割方法的初始步骤是通过3D编织制造一纤维结构20，例如在图2中所显示的那样，该纤维结构由两个不同部分组成(沿着厚度方向)，所述两个不同部分由预定的不互连区域22结合。在该附图中，可以看到构成该纤维结构的经纱方向和纬纱方向，以及在该结构被编织的同时其前进的方向F。

从该纤维结构开始，以下步骤包括沿着共同的轮廓C使用喷水器来预切割纤维结构，所述轮廓C覆盖待获得的纤维预成形件的两个部分的轮廓。该操作使得可获得在图3中所显示的预切割的预成形件30，该预切割的预成形件具有两个不同的部分(沿着厚度方向)，所述两个部分由之前准备的不互连的区域16连接在一起。

以该方式预切割的预成形件30然后定位在根据本发明的切割桌100上，如图4所示。

该切割桌100具体包括台102，水平的桌面104被安装在该台102上，以围绕垂直轴线A-A旋转，所述台102具有顶部表面106，顶部表面106设置有凹部108的，所述凹部接收待切割的预成形件的部分中的平的那个。为此，凹部108的轮廓对应于待切割的两个预成形件部分的共有的轮廓C。

在图4中所显示的例子中，定位在切割桌的桌面104的凹部108中的预成形件30的部分32是在切割后将形成纤维预成形件的底部的部分。

牺牲板110(在本例中有两个)然后被插入至用于切割的两个预成形件部分之间(图5)。这些牺牲板110的轮廓与预切割的预成形件30的不互连的区域16的轮廓分别匹配，它们用来保护定位在桌面的凹部中的预成形件的部分32。

一旦牺牲板110以此方式定位在切割桌上，它们就例如利用两个分度螺丝112来紧固至其桌面104(图6)，因此阻止它们在适当地切割操作过程中移动。

以下步骤在图7中显示，并包括抵靠纤维预成形件的部分34施加切割模板114，所述纤维预成形件的部分34没有定位在切割桌的桌面的凹部中，其中在该例子中的切割模板的轮廓114a对应于该切割预成形件的顶部12的轮廓。

有利地，切割模板114相对于牺牲板110具有两个分度指116，以确保该切割模板正确地定位在预切割的预成形件30上。

此后，压缩压力被施加在切割模板114上，以使在切割模板的边缘处的预成形件的纤维能够被固定，从而阻止它们在适当的切割操作过程中移动。

为此，切割模板114沿着水平方向紧固至致动器118的自由端部，所述致动器118垂直地安装在切割桌的桌面104上方。由致动器施加在切割模板上的压缩压力通常位于3巴至5巴的范围内。

一旦施加该切割模板，就可以沿着切割模板的轮廓来开始切割该预成形件的部分34。此切割可以已知的各种方式来进行，例如使用钢或陶瓷制成的叶片手动地执行。

在图7中所示出的例子中，该纤维预成形件的部分34的阴影区域对应于在该步骤中待切割的区域。可以看到，切割桌的桌面104围绕垂直轴线A-A的转动，使该切割步骤通过使操作人员总能够接近该切割区域而更简单。

当切割完成时，纤维预成形件30的部分34对应于如图1A至1C中所示出的被切割的预成形件10的顶部12。该切割模板然后从切割桌移除，预成形件30转移至类似于上述桌的另一切割桌100’(图8和9)。该切割桌100’具体具有桌面104’，所述桌面具有一凹部108’，所述凹部的轮廓对应于刚刚被切割的该预成形件的部分34的轮廓。

纤维预成形件30然后被放置在切割桌100’上，所述切割桌的顶部12被定位在桌面104’的凹部108’中。

对于该预成形件的部分34的切割，随后的操作以相同的方式进行。特别是，相同的牺牲板110被安装并紧固至桌面104’，另一切割模板114’抵靠待切割的预成形件的部分32施加，该切割模板的轮廓114’a对应于被切割的预成形件的底部12的轮廓(图10)。在利用致动器118’施加压缩压力后，可以围绕该其他切割模板114’的轮廓来开始切割该纤维预成形件的部分32。在图10的例子中，该纤维预成形件的部分32的阴影区域对应于被切割的区域。

一旦被切割，纤维预成形件30的部分32就对应于如图1A至1C中所示出的经切割的预成形件10的底部14。切割模板114’和牺牲板110然后可以被移除，以使该纤维预成形件能够被取出。然后，其对应于如图1A至1C中所显示的预成形件。

在本发明的另一有利结构中，如图11中所示的那样，各切割模板114和114’均具有斜边120，以有利于切割叶片122的通过。通常，该斜边120可以与垂直的切割线形成一大约45°的角度α。

在本发明的另一有利结构中，也在图11中示出，各切割模板114和114’在它们的周边均具有压缩唇124，用于在预成形件30被切割的同时优化其保留的目的。此压缩唇124(例如，宽度大约5毫米(mm))的存在因此用于限制将压力施加至位于切割的区域周围的区域。

Claims (10)

1.一种用于切割纤维预成形件(10)的切割桌(100)，所述纤维预成形件(10)通过三维编织获得，并具有两个部分(12，14)，所述两个部分由至少一个不互连的区域(16)连接在一起，并具有不同形状的轮廓(12a，14a)，所述切割桌包括：

桌面(104)，所述桌面设置有一凹部(108)，所述凹部用于接收待切割的所述预成形件的部分中的扁平的一个；

牺牲板(110)，所述牺牲板用于插入至用于切割和用于紧固至所述桌面的该预成形件的所述部分之间；

至少一个切割模板(114)，所述切割模板被设计成压靠没有定位在所述凹部中的所述纤维预成形件的部分；以及

设备(118)，所述设备用于抵靠所述切割模板施加压缩压力。

2.根据权利要求1所述的切割桌，包括致动器(118)，所述致动器垂直地安装在所述桌面上方，并设计成接收所述切割模板，以抵靠所述切割模板来施加压缩压力。

3.根据权利要求1或2所述的切割桌，其中各牺牲板(110)用于利用分度螺丝(112)紧固至所述桌面上。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的切割桌，其中所述切割模板具有至少两个用于将其定位在所述预成形件上的分度指(116)。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的切割桌，其中所述切割模板具有斜边(120)，以利于切割工具(122)的通过。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的切割桌，其中所述切割模板在其周边具有压缩唇(124)，用于在该预成形件被切割的同时优化其保留。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的切割桌，其中所述桌面的凹部的轮廓对应于待切割的所述两个预成形件部分所共有的轮廓。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的切割桌，其中所述桌面是旋转的、圆形的、水平的，并包括具有所述凹部(108)的顶部表面(106)。

9.一种利用根据权利要求1至8中任何一项所述的切割桌(100)来切割纤维预成形件的方法，该方法包括：

将用于切割的预成形件(30)放置在切割桌的桌面(104)上，同时将所述预成形件的部分(32)中的一个定位在在其中的凹部(108)中；

将牺牲板(110)定位在所述预成形件的两个部分(32，34)之间，并将这些牺牲板紧固至所述切割桌的桌面；

将切割模板(114)放置在所述预成形件的部分(34)上，所述预成形件的该部分(34)不位于所述切割桌的桌面的凹部中；

抵靠所述切割模板施加压缩压力；

围绕所述模板的轮廓来切割由所述切割模板所覆盖的所述预成形件的部分；以及

在所述预成形件的另一部分上重复上述步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，包括预切割所述预成形件的在先步骤，该在先步骤通过围绕覆盖所述预成形件的两个部分的轮廓的一共同轮廓进行喷水来实现。