CN105960331B - 制作气坝的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制作将在固化处理期间沿复合工件(10)的边缘放置的气坝(25)的方法，包括形成剥离层(28)的条、形成粘性腻子(26)的条，以及将粘性腻子(26)的条在没有人为协助的情况下自动地附着至剥离层(28)的条以形成包括至少一层剥离层(28)和至少一层粘性腻子(26)的层压件。

Description

制作气坝的方法
背景
在复合工件的制造中，复合工件经历固化处理以允许气体和挥发物散逸。常见的固化处理涉及在复合工件周围抽取真空来抽出气体和挥发物。包围复合工件的真空袋用于形成真空室。在抽取真空时，袋与工件表面轮廓相合。
简要描述
在一个方面，本发明涉及一种制作包括层压件的气坝的方法，气坝将在固化处理期间沿复合工件的边缘放置。该方法包括从剥离层的供应形成条、从粘性腻子的供应形成条，以及将粘性腻子的条在没有人为协助的情况下自动地附着至剥离层的条以形成包括至少一层剥离层和至少一层粘性腻子的层压件。
附图的简要描述
在附图中：
图1示出了使用带有气坝的真空袋的固化处理期间的复合工件的透视图。
图2为使用真空袋且没有气坝的固化处理之后的复合工件的截面视图。
图3为使用真空袋的固化处理之后的复合工件和气坝的截面视图。
图4为固化处理之后的带有非直边缘的气坝和复合工件的顶视图。
图5示出了复合工件和沿其长度不直的气坝的截面视图。
图6示出了根据本发明的实施例的气坝的截面视图。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的气坝的截面视图。
图8示出了根据本发明的实施例的制作气坝的方法的示意图。
图9示出了根据本发明的实施例的制作气坝的支出(payout)和层压方法的示意图。
图10示出了制作图8的气坝的支出和层压方法的顶视图。
图11示出了根据本发明的实施例的制作气坝的计量、按一定长度切割和材料处理方法的示意图。
实施例的描述
现在参看附图且具体参看图1，示出了固化处理期间的复合工件10。复合工件10包括浸渍有树脂(诸如环氧树脂)的复合材料(诸如碳纤维)的层。在制造期间，复合工件10必须经历涉及真空装袋处理的固化处理。真空装袋处理将压力施加在复合工件10上，以提供良好的固结和层间结合，且抽取真空来抽出挥发物和截留的空气，导致低空隙含量。真空袋12包绕复合工件10以形成真空室。气坝16在边缘部分17处包绕复合工件10以助于保持复合工件10的外周形状。
图2、图3和图5示出了固化处理之后的复合工件10的边缘部分17。图2示出了没有气坝的复合工件10的边缘部分17。真空袋12包绕复合工件10。当引起真空力时，真空袋12相对于复合工件10抽吸，且由真空袋12施加的真空的力可使原来的复合工件形状14(虚线所示)从矩形边缘截面变形至固化时的倾斜或部分圆化的截面。边缘部分的此变形使得难以以邻接关系(这在复合工件10为面板时是常见，诸如用于飞行器的复合面板或表皮)组装两个这样的复合工件10。为了消除边缘部分的倾斜或圆化，气坝16抵靠复合工件10放置，如图3中所示。由真空袋12施加的真空的力作用于气坝16上，且可使原来的气坝形状18替代复合工件10变形。气坝16的使用解决了倾斜边缘部分的问题。
然而，气坝16将其自身的问题引入处理中，因为复合工件10的边缘部分17将如图4中所示趋于符合气坝16的形状，或如图5中所示通过真空袋的力变形。如果气坝16不是直的和/或方形的，则邻近气坝16的复合工件10的部分也将不是。例如，当气坝16具有邻接如图5中所示的不是直的或方形的复合工件10的工作边缘20的部分时，间隙22可在原来的复合工件形状14与气坝16之间形成。在抽取真空时，真空袋12相对于复合工件10抽取，且由真空袋12施加的真空的力可使原来的复合工件形状14和原来的气坝形状18变形。此外，当气坝16的长度如图4中所示不是直的时，间隙24可在复合工件10与气坝16之间形成，引起复合工件10类似地变形，如图5中所示和上文所述的那样。在以邻接关系布置的复合面板的背景下，非直边缘部分17使得不可能组装相邻的面板。因此，边缘部分17将需要在固化处理之后针对变直而精整，这很耗时且昂贵。
图6示出了根据本发明的实施例的气坝25。气坝25具有直边缘且为线性的，其在抵靠复合工件10时将形成用于复合工件10的边缘部分的期望形状。气坝25包括粘性腻子26和剥离层28的层压件。层压件包括一层剥离层28的条和一层粘性腻子26的条。剥离层28的条包绕粘性腻子26的条，从而形成重叠的端部30。当剥离层28的条和粘性腻子26的条的边缘在条附着到一起时对准时，形成用于邻接复合工件10的边缘的工作边缘32。粘性腻子26为软的展性材料，其可具有足够的粘性以附着至剥离层28，且剥离层28为开放的织造可透气材料。
在如图7中所示的气坝27的另一个实施例中，气坝27包括粘性腻子26和剥离层28的层压件，其中层压件包括一层剥离层的条和两层粘性腻子26的条。剥离层28的条包绕粘性腻子26的两个条，从而形成重叠的端部30。当剥离层28和粘性腻子26的条的边缘在条附着到一起时对准时，形成用于邻接复合工件10的边缘的工作边缘34。
现在参看图6和图7，将理解的是，气坝25、27包括至少一层剥离层28的条和至少一层粘性腻子26的条，其中粘性腻子26的条的数目选择成匹配气坝工作边缘32、34将邻接的复合工件边缘的厚度。
当气坝25、27的工作边缘32、34如上文所述在真空袋固化处理期间抵靠复合工件10放置时，沿与复合工件边缘邻接的工作边缘32、34的剥离层28由于材料的可透气性质而允许气体和挥发物抽出，且粘性腻子由于材料的展性性质而吸收沿复合工件边缘作用的真空袋的力。
再参看图4和图5，施加至气坝16的任何力可由于粘性腻子的展性性质而使气坝16变形，导致不是直的和/或方形的气坝16。之前气坝16通过手工制作。气坝16的平直程度随制作气坝的人的熟练程度变化，因为没有人是完美的。当气坝16通过手工制作时，沿工作边缘的平直性和沿长度的平直性仅与制作气坝16的人的技术一样，这导致了非可重复的固化处理以及如图4和图5中所示和上文所述的变形的复合工件10。
通过使制造的过程自动化，图6和图7中所示的气坝25、27可在没有人为协助的情况下制作。这允许制作沿长度是直的且具有直的或方形的工作边缘32、34的气坝25、27的可重复方法。
图8示出了没有人为协助的情况下用于制作气坝的机器100的示意图。机器100包括支出和层压工位200，以及计量、按一定长度切割和材料处理工位400。
机器100从剥离层供应支出部210上的剥离层供应形成剥离层的条232，且从粘性腻子供应卷支出部202、204上的粘性腻子供应形成粘性腻子的条228、230。条自动地附着在一起以形成如上文所述的层压件。支出和层压工位200供应用于气坝的材料，且形成气坝织物216。计量、按一定长度切割和材料处理工位400计量材料和气坝织物216，将气坝织物216切割至期望长度，且将切割的气坝转移以储存。
现在转到图9，示出了支出和层压工位200的示意图。支出和层压工位200包括两个粘性腻子供应卷支出部202、204、层压辊206、粘性腻子衬底重绕器208、214、剥离层供应卷支出部210、水平轴成型辊212、成型模218、224，以及垂直轴成型辊220。水平轴成型辊212在下辊中具有凹入部分236。垂直轴成型辊220具有带凹入部分238的一个辊。各个成型模218、224包括间隔开以形成大致矩形的通道的两个矩形块。将理解的是，支出部、重绕器和辊可包括织物处理领域中公知的特征，诸如张力控制、压力控制、伺服控制和驱动机构。
支出和层压工位200通过沿由箭头226指出的方式供应和形成材料来形成气坝织物216。粘性腻子的两个条228、230从两个粘性腻子供应卷支出部202、204展开，且穿过层压辊206。层压辊206将粘性腻子的两个条228、230附着在一起而不使粘性腻子的条228、230变形。粘性腻子的下条230上的衬底材料240存在为用以防止粘性腻子的条230在卷形式下粘合到自身，其与粘性腻子条的条230分离且重绕到粘性腻子衬底重绕器208上。剥离层的条232从剥离层供应卷支出部210展开，且在水平轴成型辊212处在粘性腻子的两个条228、230下方引入。
水平轴成型辊212在下辊中具有凹入部分236，其具有大致对应于层压辊206之后的粘性腻子的两个条228、230的宽度和厚度的深度和宽度。水平轴成型辊212将粘性腻子的两个条228、230附着到剥离层的条232，而不使粘性腻子的条228、230变形。剥离层的条232符合凹入部分236的水平侧和垂直侧，以将剥离层的条232至少部分地分别附着到粘性腻子的条228、230的下水平侧和垂直侧。未附着至粘性腻子的两个条228、230的剥离层的条232的多余材料沿水平方向和垂直方向两者定向。
在水平轴成型辊212之后，粘性腻子的上条228上的衬底材料242存在为防止粘性腻子的条228在卷形式下粘合到自身，其与粘性腻子的条228分离且重绕到粘性腻子衬底重绕器214上。
包括粘性腻子的两个条228、230和剥离层的条232的层压件穿过成型模218的通道，其具有与层压辊206之后的粘性腻子的两个条228、230的宽度和厚度大致对应的宽度和深度。通道的水平侧和垂直侧将剥离层的条232分别附着到粘性腻子的两个条228、230的下水平侧和垂直侧而不使粘性腻子的两个条228、230变形。未附着至粘性腻子的两个条228、230的剥离层的条232的多余材料大致以垂直方向定向。
层压件穿过具有凹入部分238的垂直轴成型辊220，凹入部分238具有与层压辊206之后的粘性腻子的两个条228、230的宽度和厚度对应的宽度和深度。剥离层的条232符合凹入部分238的水平侧和垂直侧，以将剥离层的条232至少部分地分别附着到粘性腻子的条228、230的上水平侧和垂直侧。未附着至粘性腻子的两个条的剥离层的条232的多余材料以垂直方向定位在垂直轴成型辊220的非凹入部分之间，形成重叠端234，从而完成气坝织物216。剥离层的条232的对准边缘和粘性腻子的条228、230的边缘在剥离层的条232和粘性腻子的条228、230附着以形成层压件时形成至少一个直工作边缘，其用于在如上文所述的固化处理期间邻接复合工件的边缘。
第二成型模224大致类似于如上文所述的第一成型模218。成型模224还作用成稳定和支撑气坝织物216以用于下文所述的后续操作。
图10中所示的支出和层压工位200的顶视图为了清楚起见除去了工位的一些部分。从上方看，可看到的是，水平成型辊212开始将剥离层的条232附着到粘性腻子的两个条228、230的侧部的过程，且垂直成型辊220完成将剥离层的条232附着到粘性腻子的两个条228、230的侧部的过程。还可看到的是，贯穿支出和层压工位200不在任何点处使粘性腻子的两个条228、230持久变形。
图11示出了计量、按一定长度切割和材料处理工位400的示意图。计量、按一定长度切割和材料处理工位400包括可动抓爪402、404、抓爪导轨406、促动切割装置412、枢转传递槽408和移位储存槽410。
可动抓爪402、404可从由可动抓爪402指出的第一位置沿抓爪导轨406移动至由可动抓爪404指出的第二位置。促动切割装置412可沿由箭头414指出的垂直方向促动，且可执行切割方法，包括但不限于剪切、模切或裁断。枢转传递槽408可沿由箭头418指出的方向枢转。移位储存槽410可沿垂直于箭头414和可动抓爪402、404的移动方向两者的方向移位。
在处于第一位置时，可动抓爪402在其由成型模224稳定和支撑时通过剥离层的重叠端234抓住气坝织物216。当可动抓爪402、404移动至第二位置时，气坝织物也如由箭头416指出的那样移动。由可动抓爪402、404引起的气坝织物216的移动如图8和图9中所示和上文所述形成更多的气坝织物216。
当处于第二位置时，包括剥离层和粘性腻子的层压件的气坝织物216的一部分由可动抓爪404和成型模224支撑，以便防止粘性腻子的持久变形。在被支撑时，促动切割装置412沿垂直方向促动，且切割气坝织物216，从而形成气坝。可动抓爪404释放重叠端234，且气坝由枢转传递槽408接收。枢转传递槽408向下枢转，使气坝落入移位储存槽410中。可动抓爪402、404回到第一位置，且该过程重复。当移位储存槽410变得装满气坝时，其移位以引入空的移位储存槽410以用于接收后续的气坝。
在一个实施例中，计量、按一定长度切割和材料处理工位400可配置成切割气坝织物216以形成具有小于两米的长度的气坝，以便在后续操作期间容易由人处理。然而，将理解的是，计量、按一定长度切割和材料处理工位400可配置成切割气坝织物216以形成具有任何期望长度的气坝。尽管描述了使用剥离层的一个条和粘性腻子的两个条制作气坝的方法，但将理解的是，大致类似的方法适用于具有粘性腻子的一个条和剥离层的一个条的气坝。再参看图9，在期望粘性腻子的仅一个条的情况下，支出和层压工位200可通过除去粘性腻子供应卷支出部204和粘性腻子衬底重绕器208且将凹入部分236、238制作成大致对应于粘性腻子的一个条228的宽度和厚度而容易地改变。
本文所述的实施例提供了多种益处，包括制作根据本发明的气坝的方法允许气坝的可重复制造而不变形，允许更一致的固化处理，导致减少的碎片和较高质量的复合工件。其还可通过消除制造期间对人为协助的需要来降低劳动成本和提高效率。
对并未描述的范围，各种实施例的不同特征和结构可按期望与彼此组合。可能未在所有实施例中示出的一个特征并不意味着解释为其不可如此，而是仅为了描述简单而这样做。因此，不同实施例的各种特征可按期望混合和匹配以形成新的实施例，而不论是否清楚描述新实施例。本文所述特征的所有组合或置换由本公开内容覆盖。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。

Claims (11)

1.一种制作包括层压件的气坝(25)的方法，所述方法包括：
从剥离层的供应形成剥离层(28)的条；
从粘性腻子(26)的供应形成粘性腻子的条；以及
将所述粘性腻子的条在没有人为协助的情况下自动地附着至所述剥离层(28)的条以形成所述层压件，其包括至少一层所述剥离层(28)的条和至少一层粘性腻子(26)的条；
其中所述层压件可在固化处理期间抵靠复合工件(10)的边缘放置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剥离层(28)的条和粘性腻子(26)的条中的各个均具有边缘，其在所述条附着时对准以形成将用于邻接所述复合工件(10)的边缘的所述层压件的工作边缘(32)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述附着在不使所述工作边缘(32)持久变形的情况下完成。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述不使所述工作边缘(32)持久变形的情况包括提供直工作边缘。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述附着在不使所述粘性腻子(26)持久变形的情况下完成。
6.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其特征在于，形成所述条包括从剥离层(28)或粘性腻子(26)的供应形成所述条中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从剥离层(28)或粘性腻子(26)的供应形成所述条中的至少一者包括将所述条中的所述至少一者与衬底材料分离。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述剥离层(28)或粘性腻子(26)的供应包括卷，且所述分离在所述条的展开期间发生。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述条中的所述至少一者包括在所述条的展开期间从所述供应切割所述条。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述切割所述条包括以小于2米的长度切割所述条。
11.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括支撑所述层压件以防止所述粘性腻子(26)的持久变形。
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