CN113306171A - 用于形成桁条的曲线的复合装料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于形成桁条的弯曲的复合装料的方法和系统,描述了用于制造曲线的复合桁条的方法和系统。这种复合桁条可以具有在成形复合装料时形成的平面内和/或平面外弯曲。具体地,使用包括可旋转地彼此耦接的多个独立的托盘部分的托盘来成形复合装料。当该装料的一部分贴合到托盘中的空腔时形成帽部分。当形成帽部分时和/或当帽部分已经贴合空腔时,托盘部分相对于彼此旋转。在一些示例中,当托盘部分被旋转时,冲模与装料一起弯曲。这种旋转产生一个或多个平面内和/或平面外弯曲。在一些示例中,将复合装料的凸缘部分定位在临时取向上,例如以使装料弯曲并减少皱纹。
Description
背景技术
飞机设计利用各种部件(诸如桁条)来支撑弯曲、扭转、剪切和直接载 荷。桁条通常由轻质复合材料,例如,带或纤维嵌入树脂中的织物制成。通 常在成形工具中处理复合铺层,以定义桁条的最终或半最终形状。然而,许 多应用(例如,飞机)需要大量具有不同形状的桁条,尤其是沿着这些桁条 的长度具有不同的弯曲和转弯的桁条。对于每种桁条类型都有专用的成形工 具会带来物流问题,并大大增加制造成本。此外,使用常规的成形技术和工 具(诸如两步成形和弯曲)来形成弯曲可能会导致皱纹,这是不希望的。
更具体地,通常使用多阶段工艺来制造复合桁条。首先,在常规工艺中, 桁条的帽部分是利用冲模和托盘中的空腔的组合来成形的。在此阶段,桁条 为直的,例如,沿桁条的长度没有任何弯曲,诸如绕垂直于桁条主轴线的轴 线的弯曲。如果需要任何弯曲,诸如平面内和/或平面外弯曲,则将成形的桁 条转移到另一个工具,在此将桁条弯曲成最终的桁条形状。通常,在该单独 的弯曲操作过程中,并非支撑成形的桁条的所有表面。这种柱形弯曲操作会 引起皱纹,这是不希望的。
需要用于形成桁条的曲线的复合装料的新方法和装置。
发明内容
描述了用于形成桁条的曲线的复合装料的方法和系统。这种复合桁条可 以具有在成形复合装料时形成的平面内和/或平面外弯曲。具体地,使用包括 可旋转地彼此耦接的多个独立的托盘部分的托盘来成形复合装料。当该装料 的一部分与托盘中的空腔相贴合/顺应时,形成帽部分。当形成帽部分时和/ 或当帽部分已经贴合空腔时,托盘部分相对于彼此旋转。在一些示例中,当 托盘部分旋转时,冲模(die)与装料一起弯曲。这种旋转产生一个或多个平 面内和/或平面外弯曲。在一些示例中,将复合装料的凸缘部分定位在临时取 向上,例如以使装料弯曲并减少皱纹。
在一些示例中,提供了一种用于形成曲线的复合装料的方法。该方法包 括将复合装料放置在托盘的加工表面上以及托盘的空腔上方。复合装料包括 帽部分和与帽部分一体并由帽部分互连的凸缘部分。托盘包括多个托盘部分, 其中多个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分中的一个 或多个其他托盘部分。空腔延伸穿过多个托盘部分中的每个托盘部分。复合 装料定位在多个托盘部分中的每个托盘部分上方并与其接触。该方法包括使 复合装料的帽部分与冲模接触,使得冲模与空腔对准。空腔由空腔表面限定。 该方法还包括:至少折叠帽部分以与冲模相贴合;将冲模插入空腔中,使得 帽部分位于冲模和空腔表面之间并与冲模和空腔表面中的每个相贴合;以及 绕一个或多个轴线相对于彼此旋转多个托盘部分中的两个或更多个托盘部 分,从而形成曲线的复合装料。
在一些示例中,一种方法包括将冲模和复合装料插入托盘的空腔中。托 盘包括彼此可旋转地耦接的多个托盘部分。该方法包括使多个托盘部分中的 两个或更多个托盘部分绕一个或多个轴线相对于彼此旋转,从而由复合装料 形成曲线的复合装料。
在一些示例中,桁条形成装置包括托盘,该托盘包括多个托盘部分。多 个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分中的一个或多个 其他托盘部分。托盘进一步包括加工表面和空腔,该空腔远离加工表面延伸 并延伸到托盘中。桁条形成装置包括与空腔对准并且具有与空腔的横截面相 应的横截面的冲模。冲模可在垂直于托盘的加工表面的方向上相对于托盘移 动。
附图说明
图1A-1E为桁条的不同示例的示意性横截面视图,该桁条位于基部结构 上方并与基部结构接触。
图1F为根据本公开的一些示例的图1A中的桁条的示意性透视图,该图 示出了平面内和平面外弯曲。
图1G为根据本公开的一些示例的图1A和图1F中的桁条的示意性俯视 图,该图进一步示出了平面内弯曲。
图2A为根据本公开的一些示例的对应于用于形成具有平面内和/或平面 外弯曲的曲线的复合装料的方法的工艺流程图。
图2B为根据本公开的一些示例的对应于用于形成具有平面内和/或平面 外弯曲的曲线的复合装料的方法的另一示例的工艺流程图。
图3A为根据本公开的一些示例的具有复合装料的托盘的示意性横截面 视图,该复合装料位于托盘的加工表面上方。
图3B为根据本公开的一些示例的图3A的托盘和复合装料的示意性横截 面视图,该图进一步示出了与托盘的空腔对准并接触该复合装料的冲模。
图3C为根据本公开的一些示例的图3B的托盘和冲模的示意性横截面视 图,其中冲模被插入空腔中并形成复合装料的帽部分。
图3D为根据本公开的一些示例的托盘和冲模的示意性横截面视图,其中 装料的凸缘部分贴合位于冲模上方的冲模清扫器。
图3E为根据本公开的一些示例的在凸缘部分已经被冲模清扫器推靠在托 盘的加工表面上之后的图3D的托盘和冲模的示意性横截面视图。
图4A为根据本公开的一些示例的冲模和托盘的示意性透视图,该托盘包 括彼此可旋转地耦接的多个托盘部分。
图4B和图4C为根据本公开的一些示例的在使多个托盘部分相对于彼此 旋转之前和之后,托盘和复合装料的示意性俯视图。
图5A为示出根据本公开的一些示例的贴合抵靠托盘的加工表面定位的 装料的凸缘部分的示意性横截面视图。
图5B为示出根据本公开的一些示例的贴合抵靠托盘的加工表面定位的 装料的凸缘部分的示意性俯视图。
图5C为示出根据本公开的一些示例的冲模和允许冲模弯曲的冲模开口 的示意性俯视图。
图6A和图6B为根据本公开的一些示例的在使多个托盘部分相对于彼此 旋转之前和之后,托盘、复合装料和冲模的示意性侧视图。
图7为与用于制造和保养飞机的方法相应的过程流程图。
图8示出了根据本公开的一些示例的飞机的示例的框图。
具体实施方式
在以下说明中,阐述了许多具体细节以提供对本发明概念的透彻理解。 在一些示例中,在没有一些或所有这些具体细节的情况下实践了所提出的概 念。在其他情况下,没有详细描述众所周知的过程操作,以免不必要地使所 描述的概念模糊。虽然将结合具体示例描述一些概念,但是应当理解,这些 示例并非旨在进行限制。
介绍
本文描述的是在桁条成形操作期间提供平面内和/或平面外弯曲能力的方 法和系统。通过将多个处理阶段(例如,成形和后成形(post-shaped)弯曲) 组合为一个处理阶段,这种新颖的方法允许减少起皱的风险并增加总体加工 产量,这多个处理阶段可以统称为桁条形成操作。由于弯曲操作是使用相同 的成形设备例如桁条形成装置来执行的,因此该方法还在执行弯曲时为桁条 表面提供了支撑。此外,基于桁条的最终形状和复合装料的特性,具体选择 各种成形和弯曲操作的顺序。例如,如果桁条具有明显的平面内弯曲,则在一些示例中,该弯曲在形成帽部分之后但在最终例如相对于帽部分定向凸缘 部分之前形成。
具体地,使用包括可旋转地彼此耦接的多个托盘部分的托盘来成形复合 装料。当装料的一部分与托盘中的空腔相贴合时,形成帽部分。当形成帽部 分时或之后不久,例如当帽部分已经形成并贴合空腔时,托盘部分相对于每 个旋转。在一些示例中,冲模与成形装料一起弯曲,同时将帽部分压靠在空 腔表面上。托盘部分的这种旋转产生一个或多个平面内和/或平面外弯曲。在 一些示例中,复合装料的凸缘部分被定位成临时的取向,例如远离托盘,以 使装料弯曲并且减少皱纹。
任何类型的复合桁条都在本公开的范围内,现在将参考图1A-1G描述其 中一些类型的复合桁条。图1A为桁条110的示意性横截面视图,桁条110具 有梯形横截面。具体地,桁条110包括帽111和两个凸缘116,帽111的每一 侧上均具有一个凸缘。在该示例中,帽111的形状为梯形并包括盖112和两个 侧壁114。在一些示例中,盖112平行于凸缘116。然而,其他示例也在所述 范围内。凸缘116用于将桁条110附接到基部结构102,例如飞机的机身蒙皮。
图1B为桁条110的示意性横截面视图,桁条110具有半圆形横截面。在 该示例中,帽111由一个连续的弧形成。该弧的各种形状也在该形状之内, 例如,具有连续半径的弧,具有可变半径的弧。类似于图1A中的示例,凸缘 116用于将桁条110附接到基部结构102。
图1C为具有L形轮廓的桁条110的示意性横截面视图。具体地,桁条 110包括凸缘116和相对于凸缘116形成90°的延伸部113。然而,延伸部113 相对于凸缘116的其他取向(例如不同的角度)也在所述范围内。类似于先 前的示例,凸缘116用于将桁条110附接到基部结构102。
图1D为具有T形轮廓的桁条110的示意性横截面视图。具体地,桁条 110包括两个凸缘116和相对于凸缘116形成90°的延伸部113。延伸部113 位于两个凸缘116之间。然而,其他取向也在所述范围内。
图1E为具有C形轮廓的桁条110的示意性横截面视图。具体地,桁条 110包括凸缘116和两个延伸部113。这些延伸部中的一个延伸部相对于凸缘 116形成90°,而另一延伸部平行于凸缘116。
图1F和图1G为图1A中的桁条110的示意性透视图和俯视图。具体地, 图1F示出了桁条110绕轴线103的三个平面外弯曲,该轴线103平行于Y轴。 显然,这些轴线103也平行于桁条110的凸缘116。图1G示出了桁条110绕 轴线104的两个平面内弯曲,该轴线104平行于Z轴。显然,这些轴线104 也垂直于桁条110的凸缘116。
桁条形成装置的示例
参考图4A,桁条形成装置300包括托盘310和冲模320。托盘310进一 步包括加工表面314和空腔318,空腔318远离加工表面314延伸并延伸入托 盘310中。图4A示出了冲模320和位于空腔318内的复合装料130的帽部分 131。冲模320和空腔318的组合用于成形帽部分131。更具体地,冲模320 沿着Z轴与空腔318对准。冲模320还可以相对于托盘310沿垂直于托盘310 的加工表面314的Z轴的方向移动。此外,冲模320的横截面对应于空腔318 的横截面。在一些示例中,冲模320的横截面具有与空腔318的横截面相同 的形状但是小于空腔318的横截面以容纳复合装料130的帽部分131。冲模 320和空腔318之间的尺寸差异由复合装料130的厚度确定。
托盘310包括彼此可旋转地耦接的多个托盘部分319。例如,图4A示出 了多个托盘部分319,其包括第一托盘部分311、第二托盘部分312和第三托 盘部分313。第二托盘部分312可旋转地耦接至第一托盘部分311和第三托盘 部分313的每个托盘部分。更具体地,图4A示出了第一托盘部分311和第二 托盘部分312之间的枢转点399。在一些示例中,第一托盘部分311可绕着垂 直于托盘310的加工表面314的第一轴线391相对于第二托盘部分312旋转。 第一轴线391平行于Z轴。这种类型的旋转被称为平面内弯曲。在相同或其 他示例中,第一托盘部分311可绕着平行于托盘310的加工表面314的第二 轴线392相对于第二托盘部分312旋转。这种类型的旋转被称为平面外弯曲。 第二轴线392垂直于桁条形成装置300的主轴线,该主轴线沿着空腔318延 伸。第二轴线392也平行于Y轴。图4A还示出了平行于X轴的第三轴线393。 在一些示例中,第三轴线393为桁条形成装置300的主轴线或至少平行于主 轴线。
在一些示例中,多个托盘部分319包括托盘旋转开口315,例如定位在每 对相邻托盘之间,如图4A所示。托盘旋转开口315允许多个托盘部分319相 对于彼此旋转(例如,在平面内和/或在平面外),而不会扭曲多个托盘部分 319的结构(例如,弯曲各个托盘)。在一些示例中,多个托盘部分319由可 弯曲的材料形成,例如,除了托盘旋转开口315之外,还向多个托盘部分319 提供额外的柔性。
在一些示例中,例如当将冲模320插入空腔318中时以及当多个托盘部 分319相对于彼此旋转时,冲模320是可弯曲的。该特征在旋转多个托盘部 分319的同时向复合装料130的帽部分131提供支撑,从而降低了起皱的风 险。
在一些示例中,冲模320包括定位在枢转点处的冲模旋转开口325,例如, 如图5C所示。冲模旋转开口325允许冲模320弯曲,同时多个托盘部分319 相对于彼此旋转(例如,在平面内和/或在平面外)。在一些示例中,冲模320 弯曲而不扭曲冲模320的结构。在一些示例中,冲模320由提供附加柔性的 可弯曲材料形成。冲模旋转开口325的位置对应于托盘旋转开口315的位置, 例如在图5C中示意性地示出。在一些示例中,冲模320由可弯曲的材料形成 并且不包括冲模旋转开口325。
方法示例
根据一些示例,图2A为与方法200相应的工艺流程图,方法200用于形 成至少具有平面内弯曲或平面外弯曲的桁条110的曲线的复合装料。在一些 示例中,曲线的复合装料和对应的桁条110均处于平面内和平面外弯曲中。 此外,桁条110可具有任意数量的平面内弯曲和/或平面外弯曲。
使用桁条形成装置300来执行方法200的操作,例如在上面参考图4A描 述了桁条形成装置300的各种示例。通常,桁条形成装置300包括托盘310 和冲模320。托盘310继而包括多个托盘部分319,使得多个托盘部分319中 的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分319中的至少另一个托盘部分。 托盘310包括空腔318,空腔318延伸穿过多个托盘部分319的每个托盘部分。 空腔318由空腔表面317限定。
在一些示例中,方法200开始于(在图2A中的框210)将复合装料130 定位在托盘310的加工表面314上。更具体地,例如如图3A中示意性地示出 的,复合装料130位于托盘310的空腔318上方。此外,复合装料130定位 在多个托盘部分319的每个托盘部分上方并与其接触。
通常,适合于形成桁条110的复合装料130的任何示例都在本公开的范 围内。例如,复合装料130包括未固化的预浸渍的增强带或织物,其可以被 称为预浸料。带或织物包括嵌入在基质材料(诸如聚合物,或更具体地,环 氧树脂或酚醛树脂)内的纤维,诸如石墨纤维。在一些示例中,带或织物为 单向的或机织/编织的,这取决于所得的复合桁条中的设计和所需的增强程度。
参考图3A-C,复合装料130包括帽部分131和凸缘部分136,凸缘部分 136与帽部分131为一体并且由帽部分131互连。当复合装料130被成形时, 帽部分131被转换成桁条帽部分。在一些示例中,当复合装料130被成形时, 凸缘部分136的形状保持基本不变(例如,保持共面)。在一些示例中,至少 在整个过程的这个阶段,复合装料130基本上为笔直的/平面的。
参考图2A,方法200继续使复合装料130的帽部分131与冲模320接触 (框220)。在该操作期间,冲模320与空腔318对准,例如,如图3B示意 性示出。应当注意,在这个阶段,帽部分131和冲模320都没有突出到空腔 中。此外,凸缘部分136与托盘310的加工表面314保持紧密。
参考图2A,方法200继续将冲模320插入空腔318中(框225)。该冲模 插入操作包括至少折叠帽部分131以贴合冲模320(框230),例如,如图3C 和图3D中示意性所示。在这个阶段,帽部分131在冲模320和托盘310的表 面之间被压缩,从而形成空腔318。在该示例中,由框230和框225表示的操 作重叠。可替代地,由框230和框225表示的操作在不同的时间执行。例如, 在将冲模320插入空腔318中之前,例如使用另一装置折叠帽部分131以贴 合冲模320。
在一些示例中,折叠操作(框230)包括将凸缘部分136定位成远离加工 表面314(框232),例如,如图3C中示意性所示。各种技术都在所述范围内。 例如,边缘可以在加工表面314上滑动以提升凸缘部分136。在更具体的示例 中,凸缘部分136与清扫器330相贴合(框234),例如在图3D中示意性地 示出。应当注意,在将冲模320插入空腔318中之前、之后或同时,将凸缘 部分136定位成远离加工表面314。在随后的操作期间,例如,在使多个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转之后,凸缘部分136被 清扫器330抵靠加工表面314推动,如图3E中示意性示出的。
凸缘部分136相对于加工表面314的各种取向均在所述范围内。例如, 每个凸缘部分136与加工表面314之间的角度(α)在45°至90°之间。在一些 示例中,该角度取决于复合装料130经受的平面内弯曲的程度。在一些示例 中,在弯曲复合装料130之前执行远离加工表面314提升凸缘部分136的操 作。在一些示例中,凸缘部分136与位于冲模320上方的清扫器330贴合, 例如图3D中示意性所示。
在一些示例中,折叠操作(框230)独立于插入操作(框225)。例如, 在例如将冲模320插入空腔318中之前,至少部分地形成帽部分131,例如使 用其他形成工具。
参考图2A,方法200继续相对于彼此旋转多个托盘部分319中的两个或 更多个托盘部分(框250)。绕一个或多个轴线390执行旋转,如下文进一步 描述的。该旋转操作形成曲线的复合装料140。应当注意,在一些示例中,多 个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转,同时冲模320 保持插入空腔318中,这促使冲模320弯曲,如下面参考框258进一步描述 的。冲模320在该旋转操作期间至少对帽部分131提供支撑。
一个或多个轴线390的示例在图4A中示出并且被标识为第一轴线391、 第二轴线392和第三轴线393。具体地,多个托盘部分319包括彼此可旋转地 耦接的第一托盘部分311和第二托盘部分312。在一些示例中,第一托盘部分 311和第二托盘部分312绕第一轴线391相对于彼此旋转(框252)。该示例 可以被称为平面内旋转,因为第一托盘部分311垂直于托盘310的加工表面 314,例如如图4B和图4C中示意性所示。图4A示出了远离加工表面314定位的凸缘部分136,其简化了绕第一轴线391的旋转并减小了起皱的风险。
在一些示例中,第一托盘部分311和第二托盘部分312绕第二轴线392 相对于彼此旋转(框256)。由于第二轴线392平行于托盘310的加工表面314 并且在图6A和图6B中示意性地示出,因此该示例可以被称为平面外旋转。 类似于上述的平面内旋转,绕第二轴线392的旋转不需要凸缘部分136远离 加工表面314定位。在一些示例中,这种类型的旋转是在凸缘部分136接触 加工表面314的情况下执行的。这样,在一些示例中,方法200或更具体地,托盘旋转操作(框250)包括改变凸缘部分136的取向(框254)。
在一些示例中,如图4B和图4C以及图6A和图6B所示,第一托盘部分 311和第二托盘部分312绕第一轴线391和第二轴线392相对于彼此旋转。例 如,这些托盘部分319首先绕第一轴线391(相对于彼此)旋转,然后绕第二 轴线392旋转。更具体地,在一些示例中,一旦绕第一轴线391的旋转完成 并且在绕第二轴线392的旋转启动之前,方法200包括改变凸缘部分136相 对于加工表面314的取向,例如,将凸缘部分136定位成抵靠加工表面314。 可替代地,这些托盘部分同时绕第一轴线391和绕第二轴线392(相对于彼此) 旋转。
在一些示例中,在将冲模320插入空腔318中并且将帽部分131定位在 冲模320与空腔表面317之间之后,多个托盘部分319的两个或更多个托盘 部分相对于彼此旋转。换句话说,旋转操作(框250)还涉及弯曲冲模320(框 258)。如以下进一步描述的,冲模320是可弯曲的并且在多个托盘部分319 旋转的同时允许支撑帽部分131。
在一些示例中,由图2A中的框225和框250表示的操作在时间上重叠。 具体地,在将冲模320插入空腔318中的同时,多个托盘部分319中的两个 或更多个托盘部分相对于彼此旋转。更具体地,与插入操作(框225)以及弯 曲操作(框250)相关联的各种加工参数被动态地控制。例如,每个操作的开 始时间、每个操作的速度和/或其他类似参数在操作期间变化。更具体地,动 态地控制多个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转的旋 转速度以及冲模320被插入到空腔318中的插入速度。
在一些示例中,多个托盘部分319中的至少两个托盘部分具有不同的长 度,例如,如图4B和图4C示意性所示。例如,每个托盘部分的长度取决于 桁条110的所需曲率,例如,相邻弯曲点之间的距离。在一些示例中,托盘 310为由短托盘部分形成的高度铰接的托盘,使得任何两个相邻的托盘部分能 够绕着至少两个轴线相对于彼此旋转。
在一些示例中,托盘310的加工表面314包括在多个托盘部分319的每 个相邻对之间的一个或多个切口。一个或多个切口允许多个托盘部分319中 的两个或多个托盘部分相对于彼此旋转(框250)。在图4A-4C中示意性地示 出了针对板内旋转的切口,并且在图6A中示意性地示出了针对平面外旋转的 切口。
在一些示例中,例如,当凸缘部分136先前已被定位成远离加工表面314 时,方法200进一步包括将凸缘部分136抵靠加工表面314定位(框260)。 抵靠加工表面314定位的凸缘部分136在图3E以及图5A和图5B中示意性 地示出。在多个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分已经相对于彼此旋 转之后执行该操作。
在一些示例中,该凸缘定位操作(框260)包括具有清扫器330的清扫凸 缘部分136,例如如图3D和图3E中示意性所示。具体地,清扫器330从冲 模320移开,将凸缘部分136压靠在加工表面314上。
在一些示例中,该凸缘定位操作(框260)包括对定位在加工表面314和 安全壳板(containment plate)350之间的气囊340充气,例如如图5A中示意 性示出的。当气囊340被充气时,气囊340的大小增加并且迫使凸缘部分136 抵靠加工表面314。此外,在一些示例中,安全壳板350朝着托盘310向下移 动。在这些示例中,气囊340对凸缘部分136加压并压实。
参考图5B,在一些示例中,安全壳板350包括位于枢转点处的板旋转开 口355。板旋转开口355允许安全壳板350弯曲,同时多个托盘部分319相对 于彼此旋转(例如,在平面内和/或在平面外)。在一些示例中,安全壳板350 弯曲而不会扭曲安全壳板350的结构。在一些示例中,安全壳板350由提供 附加柔性的可弯曲材料形成。板旋转开口355的位置对应于托盘旋转开口315 的位置,例如在图5B中示意性地示出。在一些示例中,相应的清扫器330耦 接至相应的安全壳板350,因此,在这样的示例中,清扫器330也被配置为相 对于彼此旋转。
在一些示例中,方法200进一步包括从空腔318中取出冲模320(框270), 将曲线的复合装料140与托盘310分离(框272),以及固化曲线的复合装料 140,从而形成桁条110(框274)。
图2B为对应于用于形成具有平面内和/或平面外弯曲的曲线的复合装料 的方法的另一示例的工艺流程图。该示例可以被称为方法290,并且在某些方 面类似于方法200(在图2A中示出)。因此,在一般情况下并参考方法200 描述了方法290。然而,应该明确指出的是,在示例中,以上关于方法200所 述的任何可能性和排列都可以等同地应用于方法290。
方法290包括将冲模320和复合装料(例如,复合装料130)插入(框292)到托盘310的空腔318中。如上所述,托盘310包括彼此可旋转地耦接 的多个托盘部分319。方法290进一步包括绕一个或多个轴线390相对于彼此 旋转(框295)多个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分,从而由复合装 料130形成曲线的复合装料140。
在示例中,将冲模320和复合装料130插入空腔130中涉及通过将冲模 320插入到空腔130中来折叠(框293)复合装料130的帽部分131。
在示例中,旋转包括绕第一轴线391相对于彼此旋转多个托盘部分319 的两个或更多个托盘部分(框296)和/或绕第二轴线392相对于彼此旋转多 个托盘部分319的两个或更多个托盘部分(框297)。
在方法290的示例中,复合装料130的凸缘部分136被定位成远离多个 托盘部分319,同时多个托盘部分319中的两个或更多个托盘部分相对于彼此 旋转。
在方法290的示例中,在将冲模320插入空腔318中时,多个托盘部分 319中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转。
在方法290的示例中,在将冲模320插入空腔318中之后,使多个托盘 部分319中的两个或更多个托盘部分相对旋转。
在方法290的示例中,相对于彼此旋转多个托盘部分319中的两个或更 多个托盘部分包括在将冲模320插入空腔318中时,弯曲冲模320。
飞机示例
在一些示例中,上述方法和系统被用于飞机上,并且更普遍地被航空航 天工业使用。具体地,这些方法和系统可以在飞机的制造期间以及飞机的维 护和维修期间被使用。
因此,上述设备和方法适用于如图7所示的飞机制造和维护方法900以 及如图8所示的飞机902。在预生产期间,方法900包括飞机902的规格和设 计904以及材料采购906。在生产期间,进行飞机902的部件和子组件制造 908和系统集成910。此后,飞机902通过认证和交付912以便投入使用914。 在客户投入使用期间,飞机902被安排用于例行维修和维护916(其还包括修 改、重新配置、翻新等)。
在一些示例中,方法900的每个过程由系统集成商、第三方和/或运营商 (例如,客户)实施或执行。出于本说明书的目的,系统集成商包括但不限 于任何数量的飞机制造商和主要系统分包商;第三方包括但不限于任何数量 的推銷商、分包商和供应商;以及运营商可以为航空公司、租赁公司、军事 实体、服务组织等。
如图8所示,通过方法900生产的飞机902包括具有多个系统920和内 部922的机架918。系统920的示例包括推进系统924、电气系统926、液压 系统928和环境系统930中的一者或多者。可以包括任何数量的其他系统。 尽管示出了航空航天示例,但是本文描述的示例的原理也适用于其他行业, 诸如汽车行业。
本文提出的设备和方法可以在方法900的任何一个或多个阶段期间使用。 例如,可以以类似于在飞机902投入使用期间所生产的部件或子组件的方式 来组装或制造与制造过程908相应的部件或子组件。而且,例如,通过实质 上加快飞机902的组装或降低其成本,在制造908和系统集成910期间利用 了一个或多个设备示例、方法示例或其组合。类似地,例如但不限于,在飞 机902投入使用时,设备示例、方法示例或其组合中的一者或多者用于维修 和维护916。
进一步示例
此外,说明包括根据以下条款所述的示例:
条款1.一种形成曲线的复合装料的方法,该方法包括:
将复合装料放置在托盘的加工表面上和托盘的空腔上方,其中:
复合装料包括帽部分和与帽部分一体并由帽部分互连的凸缘部分,以及
托盘包括多个托盘部分,其中多个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地 耦接至多个托盘部分中的至少一个其他托盘部分,空腔延伸穿过多个托盘部 分中的每个托盘部分,以及
所述复合装料定位在多个托盘部分中的每个托盘部分上方并与其接触;
使复合装料的帽部分与冲模接触,使得冲模与空腔对准,该空腔由空腔 表面限定;
至少折叠帽部分以贴合冲模;
将冲模插入到空腔中,使得帽部分位于冲模和空腔表面之间并与冲模和 空腔表面中的每个贴合;以及
使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分绕一个或多个轴线相对于彼 此旋转,从而形成曲线的复合装料。
条款2.根据条款1所述的方法,其中当多个托盘部分中的两个或更多个 托盘部分相对于彼此旋转时,凸缘部分被定位成远离托盘的加工表面。
条款3.根据条款2所述的方法,其中至少折叠帽部分包括将凸缘部分定 位成远离加工表面。
条款4.根据条款3所述的方法,其中将凸缘部分定位成远离加工表面包 括使凸缘部分与位于冲模上方的清扫器贴合。
条款5.根据条款2所述的方法,进一步包括在多个托盘部分中的两个或 更多个托盘部分相对于彼此旋转之后,将凸缘部分定位成抵靠加工表面。
条款6.根据条款5所述的方法,其中将凸缘部分定位成抵靠加工表面包 括以下一项或多项:
用位于冲模上方的清扫器清扫凸缘部分,
对位于加工表面和安全壳板之间的气囊充气,或
使用安全壳板将凸缘部分压靠在加工表面上。
条款7.根据条款1-6中的任一条款所述的方法,其中一个或多个轴线包 括垂直于托盘的加工表面的第一轴线。
条款8.根据条款1-7中的任一条款所述的方法,其中一个或多个轴线包 括平行于托盘的加工表面的第二轴线。
条款9.根据条款1-8中的任一条款所述的方法,其中:
一个或多个轴线包括第一轴线和第二轴线,
第一轴线垂直于托盘的加工表面,
第二轴线平行于托盘的加工表面,该方法进一步包括使多个托盘部分中 的两个或更多个托盘部分绕第一轴线和第二轴线相对于彼此旋转。
条款10.根据条款9所述的方法,其中多个托盘部分中的两个或更多个 托盘部分在绕第二轴线旋转之前绕第一轴线相对于彼此旋转。
条款11.根据条款9所述的方法,其中多个托盘部分中的两个或更多个 托盘部分同时绕第一轴线和第二轴线相对于彼此旋转。
条款12.根据条款9所述的方法,进一步包括在多个托盘部分中的两个 或更多个托盘部分在绕第一轴线相对于彼此旋转之后并且在绕第二轴线旋转 之前,改变凸缘部分相对于加工表面的取向。
条款13.根据条款1-12中的任一条款所述的方法,进一步包括:
从空腔中取出冲模;
使曲线的复合装料与托盘分离;以及
固化曲线的复合装料,从而形成桁条。
条款14.根据条款1-13中的任一条款所述的方法,其中在将冲模插入到 空腔中并且将帽部分定位在冲模和空腔表面之间之后,使多个托盘部分中的 两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转。
条款15.根据条款1-14中的任一条款所述的方法,其中在将冲模插入空 腔中时,使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转。
条款16.根据条款15所述的方法,其中动态地控制多个托盘部分中的两 个或更多个托盘部分相对于彼此旋转的旋转速度以及冲模被插入到空腔中的 插入速度。
条款17.根据条款1-16中的任一条款所述的方法,其中多个托盘部分中 的至少两个托盘部分具有不同的长度。
条款18.根据条款1-17中的任一条款所述的方法,其中使多个托盘部分 中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转包括在将冲模插入到空腔中时弯 曲冲模。
条款19.根据条款1-18中的任一条款所述的方法,其中:
托盘的加工表面包括在多个托盘部分的每对相邻的托盘部分之间的一个 或多个切口,以及
一个或多个切口允许多个托盘部分中的两个或多个托盘部分相对于彼此 旋转。
条款20.根据条款1-19中的任一条款所述的方法,其中当凸缘部分定位 成抵靠加工表面时,执行使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分相对于 彼此旋转。
条款21.一种方法,包括:
将冲模和复合装料插入托盘的空腔中,其中托盘包括彼此可旋转地耦接 的多个托盘部分;以及
使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分绕一个或多个轴线相对于彼 此旋转,从而由复合装料形成曲线的复合装料。
条款22.根据条款21所述的方法,其中当多个托盘部分中的两个或更多 个托盘部分相对于彼此旋转时,复合装料的凸缘部分被定位成远离多个托盘 部分。
条款23.根据条款21-22中的任一条款所述的方法,其中在将冲模插入空 腔中时,使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转。
条款24.根据条款21-23中的任一条款所述的方法,其中在将冲模插入空 腔中之后,使多个托盘部分中的两个或更多个托盘部分相对旋转。
条款25.根据条款24所述的方法,其中使多个托盘部分中的两个或更多 个托盘部分相对于彼此旋转包括在将冲模插入到空腔中时弯曲冲模。
条款26.一种桁条形成装置,包括:
托盘,该托盘包括多个托盘部分,
其中多个托盘部分中的每个托盘部分可旋转地耦接至多个托盘部分中的 至少一个其他托盘部分,以及
其中托盘进一步包括加工表面和空腔,该空腔远离加工表面延伸并延伸 到托盘中;以及
冲模,该冲模与空腔对准并且具有与空腔的横截面相应的横截面,其中 冲模相对于托盘在垂直于托盘的加工表面的方向上可移动。
条款27.根据条款26所述的桁条形成装置,其中当将冲模插入空腔中时 并且当多个托盘部分相对于彼此旋转时,该冲模是可弯曲的。
条款28.根据条款26-27中的任一条款所述的桁条形成装置,其中多个托 盘部分绕一个或多个轴线相对于彼此可旋转,该一个或多个轴线包括垂直于 托盘的加工表面的第一轴线。
条款29.根据条款28所述的桁条形成装置,其中多个托盘部分绕一个或 多个轴线相对于彼此可旋转,该一个或多个轴线包括平行于托盘的加工表面 的第二轴线。
条款30.根据条款26-29中的任一条款所述的桁条形成装置,其中多个托 盘部分绕一个或多个轴线相对于彼此可旋转,该一个或多个轴线包括平行于 托盘的加工表面的第二轴线。
条款31.根据条款26-30中的任一项所述的桁条形成装置,进一步包括清 扫器,该清扫器可滑动地耦接至冲模并且被配置为在平行于加工表面的方向 上滑动。
结论
尽管出于清楚理解的目的已经详细描述了前述概念,但是将显而易见的 是,可以在所附权利要求的范围内进行某些更改和修改。应该注意,有许多 实现所述过程、系统和设备的替代方式。因此,本发明的示例应被认为是说 明性的而不是限制性的。
Claims (10)
1.一种用于形成曲线的复合装料的方法(200),所述方法包括:
将复合装料(130)定位(210)在托盘(310)的加工表面(314)上并在所述托盘(310)的空腔(318)上方,其中:
所述复合装料(130)包括帽部分(131)和凸缘部分(136),所述凸缘部分与所述帽部分(131)成一体并且由所述帽部分(131)互连,以及
所述托盘(310)包括多个托盘部分(319),其中所述多个托盘部分(319)中的每个托盘部分可旋转地耦接至所述多个托盘部分(319)中的至少一个其他托盘部分,
所述空腔(318)延伸穿过所述多个托盘部分(319)中的每个托盘部分,并且
所述复合装料(130)被定位在所述多个托盘部分(319)中的每个托盘部分上方并与所述每个托盘部分接触;
使所述复合装料(130)的所述帽部分(131)与冲模(320)接触(220),使得所述冲模(320)与所述空腔(318)对准,所述空腔(318)由空腔表面(317)限定;
至少折叠(230)所述帽部分(131)以贴合到所述冲模(320);
将所述冲模(320)插入(225)所述空腔(318)中,使得所述帽部分(131)被定位在所述冲模(320)和所述空腔表面(317)之间并贴合到所述冲模(320)和所述空腔表面(317)中的每个;以及
使所述多个托盘部分(319)中的两个或更多个托盘部分绕一个或多个轴线(390)相对于彼此旋转(250),从而形成曲线的复合装料(140)。
2.根据权利要求1所述的方法(200),其中当所述多个托盘部分(319)中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转时,所述凸缘部分(136)被定位成远离所述托盘(310)的所述加工表面(314)。
3.根据权利要求2所述的方法(200),其中至少折叠(230)所述帽部分(131)包括将所述凸缘部分(136)定位(232)成远离所述加工表面(314)。
4.根据权利要求3所述的方法(200),其中将所述凸缘部分(136)定位(232)成远离所述加工表面(314)包括使所述凸缘部分(136)贴合(234)到位于所述冲模(320)上方的清扫器(330)。
5.根据权利要求2所述的方法(200),进一步包括:在所述多个托盘部分(319)中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转之后,将所述凸缘部分(136)定位(260)成抵靠所述加工表面(314)。
6.根据权利要求5所述的方法(200),其中将所述凸缘部分(136)定位(260)成抵靠所述加工表面(314)包括以下一项或多项:
用位于所述冲模(320)上方的清扫器(330)清扫所述凸缘部分(136),
对位于所述加工表面(314)和安全壳板(350)之间的气囊(340)充气,或
使用所述安全壳板(350)将所述凸缘部分(136)压靠在所述加工表面(314)上。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法(200),其中:
所述一个或多个轴线(390)包括第一轴线(391)和第二轴线(392),
所述第一轴线(391)垂直于所述托盘(310)的所述加工表面(314),
所述第二轴线(392)平行于所述托盘(310)的所述加工表面(314),所述方法进一步包括使所述多个托盘部分(319)中的所述两个或更多个托盘部分绕所述第一轴线(391)和所述第二轴线(392)相对于彼此旋转(250)。
8.根据权利要求7所述的方法(200),进一步包括:在所述多个托盘部分(319)中的所述两个或更多个托盘部分绕所述第一轴线(391)相对于彼此旋转之后,并且在绕所述第二轴线(392)旋转之前,改变(254)所述凸缘部分(136)相对于所述加工表面(314)的取向。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法(200),其中:
所述托盘(310)的所述加工表面(314)包括在所述多个托盘部分(319)的每对相邻托盘部分之间的一个或多个切口,以及
所述一个或多个切口允许所述多个托盘部分(319)中的两个或更多个托盘部分相对于彼此旋转(250)。
10.一种桁条形成装置(300),包括:
托盘(310),所述托盘包括多个托盘部分(319),
其中所述多个托盘部分(319)中的每个托盘部分可旋转地耦接至所述多个托盘部分(319)中的至少一个其他托盘部分,并且
其中所述托盘(310)进一步包括加工表面(314)和空腔(318),所述空腔(318)远离所述加工表面(314)延伸并延伸入所述托盘(310)中;以及
冲模(320),所述冲模与所述空腔(318)对准并且具有与所述空腔(318)的横截面相应的横截面,其中所述冲模(320)能够相对于所述托盘(310)在垂直于所述托盘(310)的所述加工表面(314)的方向上移动。
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