CN114274553A - 用于形成起皱减少的波形复合桁条的工具和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于形成起皱减少的波形复合桁条的工具和方法。一种用于制造波形复合帽型桁条的工具使桁条起皱能够得以控制。该工具包括：一组第一开口，所述第一开口使工具能够在桁条形成波形期间弯曲；以及一组第二开口，复合装料的部分能在成形波形期间应变到所述第二开口中。

Description

用于形成起皱减少的波形复合桁条的工具和方法
技术领域
本公开总体上涉及制造波形复合桁条，并且更具体地，涉及制造起皱减少的这种桁条的工具和方法。
背景技术
一种用于制造复合桁条的技术涉及使用具有桁条的形状的冲头来将平坦的复合装料成形到模具中。一些复合桁条沿着其长度具有一个或更多个波形段。为了制造这些波形段，在二次成形操作中，将桁条成形为期望的波形。使桁条形成波形的操作导致沿着桁条内半径的应力集中在波形段内。这些应力集中会造成在桁条中形成大得足以影响桁条性能的褶皱。在某些情况下，桁条会被返工，以将褶皱减少至可接受的水平，而在其他情况下，可能必须丢弃该桁条。桁条返工增加了劳力成本，而由于褶皱过多而丢弃桁条增加了材料成本。
因此，将期望提供用于制造减少至可接受的起皱水平的波形复合桁条的工具和方法。
发明内容
本公开总体上涉及用于制造复合桁条的方法和设备，并且更具体地，涉及用于制造起皱减少的波形复合桁条的工具和方法。
根据一方面，提供了一种用将复合装料成形为波形复合桁条的工具。该工具包括工具主体，所述工具主体是柔性的且具有长度。工具主体包括一组横向延伸的第一开口，所述第一开口被配置为使工具主体能够在成形复合装料期间弯曲。工具主体还包括一组横向延伸的第二开口，复合填料的部分能在成形期间应变到第二开口中。
根据另一方面，提供了一种用于将复合填料成形为具有期望的横截面形状的波形桁条的工具。该工具包括冲头，冲头被配置为将复合装料成形为具有期望的横截面形状的成形桁条，并使成形桁条沿着成形桁条的长度形成波形，冲头包括开口，当所述成形桁条正沿着其长度形成波形时，所述复合装料能应变到所述开口中。
根据另一方面，提供了一种制造起皱减少的波形复合桁条的方法。该方法包括使用工具将平坦的复合装料成形为期望的横截面形状，并使桁条形成波形，这包括使工具弯曲缩。该方法包括使用工具中的第一组开口，以使工具能够弯曲成期望的波形，并使用工具中的第二组开口，以通过使复合装料的部分能够应变到第二组开口中来减轻成形期间复合装料中的应力。
所公开的实施方式的优点之一在于，可制造表现出起皱减少的和/或具有可接受大小的较小褶皱的波形复合加强件(诸如波形帽型加强件)。另一个优点是扩散了由形成波形引起的复合帽型桁条的起皱，由此提高了桁条性能。另一个优点是可减少或消除由于不一致导致的桁条返工，由此节省了劳力成本。其他优点是可减少或消除由于不可接受的大褶皱而导致的不合格桁条的报废。
已讨论的特征、功能和优点可在本公开的各种示例中被独立地实现，或者可在其他示例中被组合，可参照以下描述和以下附图明白其的其他细节。
附图说明
在所附的权利要求书中阐述了据信是例示性实施方式的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参照以下对本公开的例示性示例的详细描述，将最好地理解例示性示例以及优选的使用模式、其他目的及其描述，其中：
图1是波形帽型桁条的立体图的例示。
图2是示出了图1中示出的帽型桁条的横截面形状的例示。
图3是用于形成图1的帽型桁条的工具组的剖视图的例示。
图4是类似于图3的例示，但示出了已将复合装料成形为图2中示出的横截面形状的冲头。
图5是用于改变图3和图4中示出的工具组的波形的机构的侧视图的例示。
图6是形成图3和图4中示出的工具组的一部分的冲头的立体图的例示。
图7是图6中示出的冲头的底部平面图的例示。
图8是图6和图7中示出的冲头的侧视图的例示。
图9是在图8中指定为“9”的区域的例示。
图10是沿着图9中的线10-10截取的截面图的例示。
图11是沿着图9中的线11-11截取的截面图的例示。
图12是通过冲头形成波形期间帽型桁条的局部侧视图的例示。
图13是在图12中指定为“13”的区域的例示。
图14是示出了在帽型桁条波形形成期间冲头中的开口可如何闭合的图解视图的例示。
图15是已被成形为波形的帽型桁条的盖的侧视图的例示，示出了形成了小褶皱。
图16是冲头的另一示例的剖视图的例示。
图17是压实器的立体图的例示。
图18是分解侧视图的例示，示出了可如何使用图17的压实器将笔直的帽型桁条形成为期望的波形。
图19是被定位成拾取和运送帽型桁条的压实器的另一示例的立体图的例示。
图20是图19的压实器的剖视图的例示，该压实器被定位成放置和成形帽型桁条，以抵靠在成形模具上形成波形。
图21是制造起皱减少的波形帽型桁条的方法的流程图的例示。
图22是飞机制造和维护方法的流程图的图示。
图23是飞机的框图的图示。
具体实施方式
首先，参照图1和图2，具有一个或更多个平面外曲率的帽型桁条30包括帽部32和一对向外弯折的凸缘42。帽部32包括通过一对倾斜腹板38与凸缘42联接的基本上平坦的盖34。帽型桁条30可具有其他横截面形状，诸如圆盖形状(未示出)。
帽型桁条30包括由多层纤维增强型聚合物(诸如热固性塑料或热塑性塑料)形成的复合层合物。如下面将讨论的，帽型桁条30可沿着其长度具有一个或更多个平面外波形或曲率。在图1中示出的示例中，帽型桁条30在44所示的坐标系内的X-Z平面中具有单个恒定曲率。具体地，参照图1，如将在随后讨论的，在将帽型桁条30形成为期望的横截面形状期间，成形和形成波形过程的结果是，盖34的沿着帽部32的内半径的区域36可处于压缩40状态。在一个示例中，在帽型桁条正被成形为期望的横截面形状同时，形成帽型桁条30的波形。另选地，在另一示例中，可以在帽型桁条30已被成形为期望的横截面形状之后，在单独的操作中沿着帽型桁条30的长度形成帽型桁条30的波形。在这些示例中的每个中，由于形成波形，盖34沿着其长度的被形成波形的区域36处于压缩40状态。在桁条波形形成期间采用这种方式的盖34的压缩40可导致在盖34中或帽部32的其他区域中形成不可接受的大褶皱。
图3和图4例示了用于将平坦的复合装料64成形为表现出起皱减少的波形帽型桁条30的工具组48。工具组48包括工具54和一对模具56，工具54在该示例中是冲头55，该对模具56间隔开以形成模具腔62。冲头55由诸如弹性体、尼龙或PTFE(聚四氟乙烯)(仅举几例)这样的柔性材料形成，从而使它能够按需要弯曲。在所例示的示例中，冲头55安装在柔性顶板50的底部上，柔性顶板50可包括例如而不限于铝片材。然而，在其他示例中，顶板50也可以是与冲头55一体形成的弹性体或其他聚合物。冲头55的横截面形状与帽部32(图2)的IML(内模线)基本上匹配。工具组48可被安装在压力机70(图5)中，压力机70具有压板72，压板72使顶板50和底板52相对于彼此移动，从而致使冲头55用期望的力量以期望的速率移位到模具腔62中。
模具56被安装成便于在柔性底板52上横向移动66。在一个示例中，模具56包括许可模具56在平面外弯曲的一系列互连的模具块。一对侧轨60在模具56外侧固定到底板52。可充气的侧气囊58分别位于模具56和侧轨60之间。侧气囊58可以充有流体(诸如空气)，并用于在成形过程期间控制模具56的向外横向移动。
桁条成形操作开始于如图3中所示地布置的工具组48，其中，冲头55处于升高位置。平坦的复合装料64置于模具56上，跨越模具腔62。为了将平坦的复合装料64成形为帽型桁条30的期望的横截面形状，顶板50向下移动，从而致使冲头55将复合装料64成形到模具腔62中。
在一个示例中，如先前提到的，在将复合装料成形为期望的横截面形状之前，使用例如波形改变机构68(图5)将工具组48沿着其长度形成波形。因此，在成形序列的该示例中，复合装料64被成形到已经沿模具腔62的长度形成波形的模具腔62中，因此，当帽部32的横截面形状正被成形时，发生盖34的波形区域36的压缩。
在成形序列的另一示例中，在工具组48沿着其长度形成波形之前，将复合装料64成形到模具腔62中。在这种情况下，在帽部32正沿着其长度形成波形时，在帽部32的横截面形状已被成形之后，发生盖34的波形区域36的压缩。不管使用了这些形成序列中的哪个，波形形成过程都导致了盖34的压缩40(图1)。该压缩在盖34中产生了应力，这样会导致产生不可接受的大褶皱。
现在重点放在图6至图11，图6至图11例示了用于成形减少了大规模起皱的帽型桁条30的工具54。在该示例中，工具54包括冲头55形式的工具主体80，冲头55具有与帽型桁条30的帽部32的外部形状相匹配的外部形状。如先前讨论的，冲头55由柔性但有足够刚性的材料形成，以将复合装料成形为期望的桁条形状。在一个示例中，冲头55可通过任何合适的方式附接到顶板50。在另一个示例中，顶板50和冲头55是一件式构造，由相同的材料一体形成。
工具主体80设置有多个第一开口82和多个第二开口84。开口82、84中的每个可包括工具主体80中的狭缝或槽。在所例示的示例中，第一开口82和第二开口84彼此规则地间隔期望的距离94(图9)，并且以彼此交替的关系布置。在下面讨论的其他示例中，开口82、84可彼此不规则地间隔开，并可按其他顺序布置。第一开口82的宽度90以及第二开口84的宽度92将取决于应用。在所例示的示例中，第一开口82跨冲头55延伸并穿过冲头55的整个高度86，并为冲头55赋予柔性。第二开口84部分地跨冲头55延伸，但其高度88小于冲头55的高度86(图11)，从而得到冲头55中在各第二开口84正上方的实心部100。
现在，按照图12至图15，当冲头55将复合装料64成形为期望的波形时，第一开口82部分或完全地闭合112，从而使冲头55能够弯曲成期望的波形。然而，第二组开口82在该弯曲期间保持敞开，因为第二开口84上方的实心部100防止它们闭合。因此，因为第二组开口84在波形形成期间保持敞开，所以复合装料64的部分可应变到第二组开口84中并形成一系列小褶皱110，该小褶皱110的尺寸由于尺寸小是可接受的，褶皱110没有单独地或共同地实质性影响帽型桁条32的性能。通过波形形成过程得到的复合填料64中的应力被重新导向帽型桁条30的IML(内模线)，其中，这些应力由于复合填料64应变到第二组开口84中并形成可接受尺寸的小褶皱110而减轻。实际上，由波形形成过程引起的复合装料64中沿帽型桁条内半径的应变被扩散，从而得到一系列小褶皱110，而非较大褶皱。
图16例示了冲头55的另一示例，其中，第二组开口84包括形成在工具主体80的表面中的凹槽96。凹槽96可部分地或完全地围绕冲头55延伸，并具有深度97，深度97足以使在正使帽型桁条30形成波形时在凹槽96中能够形成小褶皱110。
参照图17，工具54可包括压实器114，压实器114可用于使已形成为期望横截面形状的笔直桁条形成波形，然后进行压实。所例示的压实器114由复合材料形成，然而，在其他示例中，它可由能够弯曲的适当聚合物形成。压实器114包括形成与帽型桁条30的形状匹配的形状的帽状主体122和向外延伸的凸缘124。压实器114包括成组的第一开口82和第二开口84，第一开口82和第二开口84可采取与先前描述的冲头55中的狭缝或槽类似的狭缝或槽的形式。第一开口82和第二开口84沿着帽状主体122的长度交替布置。每个第一开口82完全延伸穿过帽状主体122的整个横截面，直到凸缘124。第二开口84跨帽状主体122延伸，但终止于凸缘124下方。因此，类似于先前描述的冲头55，当压实器114在压实/成形操作期间弯曲成期望的波形时压实器114中的第一开口82中的第一个部分或完全地闭合，而第二开口84保持敞开，从而许可在正将复合装料64形成波形时在复合装料64中形成小褶皱。
参照图18，压实器114可用于成形和/或压实已成形为期望的横截面形状的复合装料。压实器114放置在笔直的成形桁条116内，并且压实器114和成形桁条116的组合被放置在具有波形模具表面120的成形模具118上。然后，通过诸如真空袋(未示出)这样的任何合适的装置向压实器114施加压力，致使压实器114将桁条116向下成形到波形模具表面120上。可由压实器114施加附加的压力，以将波形帽型桁条116压实在成形模具118上。
现在重点放在图19和图20，图19和图20例示了可用于对帽型桁条30进行运送、波形形成和/或压实的压实器114的另一示例。在该示例中，压实器114包括由诸如弹性体这样的柔性材料形成的一件式帽状主体122和整体凸缘132。帽状主体122包括第一开口82和第二开口84，第一开口82和第二开口84可以包括如先前描述地布置的狭缝或槽。压实器114包括设置有管配件130的端壁128，管配件130适于将中空内腔126与真空源(未示出)联接。施加到中空内腔126的真空导致空气通过开口82、84被吸入，从而产生抽吸效果。当压实器114被放置在笔直帽型桁条30内并且在压实器114内进行抽吸时，帽型桁条30被抽吸抵靠压实器114，从而使压实器114能够拾取帽型桁条32并将其运送到不同位置，诸如，运送到成形工位(未示出)。
图20示出了压实器114已经使用通过开口82、84抽吸的吸力拾取了帽型桁条30，并且即将将帽型桁条30降低142到成形模具134中的模具腔136中。成形模具134包括沿着其长度成波形的模具表面138。在将帽型桁条30放置在模具腔136中之后，向压实器114施加成形压力，从而致使帽型桁条30成形为模具腔136的波形。通过诸如真空袋(未示出)这样的任何合适装置施加到压实器114的附加压力造成波形帽型桁条被压实在成形模具134上。
现在重点放在图21，图21大体例示了形成表现出起皱减少的波形帽型桁条30的方法的整体步骤。从144开始，使用诸如冲头55这样的工具54将平坦的复合装料64成形为期望的横截面形状。在145中，将帽型桁条30形成波形，这包括使工具弯曲。在146中，工具54中的一组第一开口82用于使工具54能够弯曲成期望的波形。在148中，工具54中的一组第二开口84用于通过使复合装料64能够应变到第二开口84中来减轻复合装料64中的应力。
本公开的示例可在各种潜在应用中找到使用，特别是在运输行业中，包括例如航空航天、船舶、汽车应用以及其中可使用波形加强件(诸如飞机中的波形帽型桁条)的其他应用。因此，现在参照图22和图23，可在如图22中所示的飞机制造和保养方法150和如图23中所示的飞机152的背景下使用本公开的示例。所公开示例的飞机应用可包括各种复合加强件，诸如沿着长度具有波形、曲率、变化的厚度或其他不均匀性的桁条。在生产前过程中，示例性方法150可包括飞机152的规格和设计154及材料采购156。在生产过程中，进行飞机的部件和子组件制造158以及系统集成160。此后，飞机152可经过检定和交付162，以便投入服役164。在被客户投入服役期间，飞机152被安排进行例行的维护和检修166，也可包括改造、重构、翻新等。
可由系统集成商、第三方及/或运营商(例如，客户)进行或执行方法150的过程中的每一个。出于本描述的目的，系统集成商可包括但不限于任一数量的飞机制造商与主系统分包商；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；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等。
如图23中所示，用示例性方法150生产的飞机152可包括具有多个高级系统168和内部170的机身166。高级系统168的示例包括推进系统172、电气系统174、液压系统176和环境系统178中的一个或更多个。可包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空航天的示例，但本公开的原理可应用于诸如海事和汽车工业这样的其他工业。
可在飞机制造和维护方法150的任一个或更多个阶段期间采用本文中实施的系统和方法。例如，能以类似飞机150在服役164时生产部件或子组件的方式，制成或制造对应于生产过程158的部件或子组件。另外，可在生产过程158和160期间，例如，通过大幅地加快飞机152的组装或减少飞机152的成本，利用一个或更多个设备示例、方法示例或其组合。类似地，可在飞机152在服役(例如而不限于维护和检修166)时利用设备示例、方法示例或其组合中的一个或更多个。
本公开包括按照以下条款的例示性示例。
条款1.一种用于将复合填料(64)成形为波形复合桁条(30)的工具(54)，所述工具包括：
工具主体，所述工具主体(80)是柔性的并具有长度，
所述工具主体(80)具有一组横向延伸的第一开口(82)，所述第一开口(82)被配置为使所述工具主体(80)能够在成形所述复合填料(64)期间弯曲，
所述工具主体(80)具有一组横向延伸的第二开口(84)，所述复合装料(64)的部分(110)能在成形期间应变到所述第二开口(84)中。
条款2.根据条款1所述的工具(54)，其中：
所述第一开口(82)被配置为在成形所述复合装料(64)期间至少部分封闭(112)，并且
所述第二开口(84)被配置为在成形所述复合装料(64)期间保持基本上敞开。
条款3.根据条款1或2所述的工具(54)，其中，所述工具主体(80)具有与所述复合桁条(30)的横截面形状基本上匹配的横截面形状。
条款4.根据条款3所述的工具(54)，其中：
所述第一开口(82)都完全跨所述工具主体(80)的横截面形状延伸，并且
所述第二开口(84)仅部分跨所述工具主体(80)的横截面形状延伸。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的工具(54)，其中，所述第一开口(82)和所述第二开口(84)沿着所述工具主体(80)的长度交替布置。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的工具(54)，其中，所述工具主体(80)是压实器(114)，所述压实器(114)被配置为将所述复合装料(64)压实抵靠在波形模具表面(120)上。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的工具(54)，其中：
所述工具主体(80)是冲头(55)，所述冲头(55)被配置为将所述复合装料(64)成形到模具腔(62)中，并且
所述第一开口(82)和所述第二开口(84)中的每个是所述冲头(55)中的槽。
条款8.根据条款1至7中任一项所述的工具(54)，其中，所述第二开口(84)中的每个是所述工具主体(80)的表面中的凹槽(96)。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的工具(54)，其中，所述第二开口(84)中的每个具有宽度(90)，所述宽度(90)被配置为使在成形期间所述复合装料(64)中的褶皱(110)能够形成在所述第二开口(84)中。
条款10.一种用于将复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的波形桁条(30)的工具(54)，所述工具(54)包括：
冲头(55)，其被配置为将所述复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的成形桁条(30)，并使所述成形桁条(30)沿着所述成形桁条(30)的长度形成波形，
所述冲头(55)具有开口(84)，当所述成形桁条(30)正沿着其长度形成波形时，所述复合装料(64)能应变到所述开口(84)中。
条款11.根据条款10所述的工具(54)，其中，所述冲头(55)由柔性材料形成。
条款12.根据条款10或11所述的工具(54)，其中：
所述冲头(55)沿着所述冲头(55)的长度是柔性的，并被配置为在所述成形桁条(30)形成波形时弯曲，并且
所述开口(84)包括在所述冲头中的的槽(84)，所述槽(84)横向延伸穿过所述冲头(55)，每个槽(84)被配置为在所述成形桁条(30)正形成波形时保持敞开。
条款13.根据条款12所述的工具(54)，其中，所述冲头(55)包括被配置成为所述冲头赋予柔性并且当所述成形桁条(30)正形成波形时至少部分封闭(112)的开口(82)。
条款14.根据条款10至13中任一项所述的工具(54)，其中，供所述复合装料能应变进入的所述开口(84)以及为所述冲头(55)赋予柔性的所述开口(82)沿着所述冲头(55)的长度彼此以交替关系布置。
条款15.根据条款10至14中任一项所述的工具(54)，其中，能供所述复合装料(64)应变进入的所述开口(84)是部分延伸到所述冲头(55)的表面中的凹槽(84)。
条款16.一种制造起皱减少的波形复合桁条(30)的方法，所述方法包括以下步骤：
使用工具(54)将平坦的复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的桁条(30)；
使所述桁条(30)形成波形，这包括使所述工具(54)弯曲；
使用所述工具中的第一组开口(82)，以使所述工具能够弯曲；以及
使用所述工具中的第二组开口(84)，以通过使所述复合装料(64)的部分(110)能够应变到所述第二组开口(84)中来减轻在形成波形期间所述复合装料(64)中的应力。
条款17.根据条款16所述的方法，其中：
使用冲头(55)执行成形所述平坦的复合装料(30)的步骤，并且
使用所述第一组开口(82)包括使所述第一组开口(82)能够在形成波形期间至少部分闭合。
条款18.根据条款16或17所述的方法，其中，使用所述工具中的所述第二组开口(84)包括在形成波形期间保持所述第二组开口(84)中的每个开口(84)敞开。
条款19.根据条款16至18中任一项所述的方法，其中，使用压实器(114)执行形成波形的步骤。
条款20.根据条款16至19中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
通过经由所述第一组开口(82)和所述第二组开口(84)中的至少一些吸入空气来产生真空；以及
利用真空来将所述桁条(30)抽吸抵靠在所述工具(54)上。
如本文中使用的，短语“至少一个”在与项列表一起使用时，意味着可使用所列项中的一个或更多个的不同组合，并且可仅需要列表中的每个项中的一个。例如，“条目A、条目B和条目C中的至少一个”可包括而不限于条目A、条目A和条目B、或条目B。该示例还可包括条目A、条目B和条目C，或条目B和条目C。该条目可以是特定的物、事或类别。换句话说，“至少一个”意味着可在列表中适用任何组合的条目和多个条目，而并不需要列表中的所有条目。
已出于例示和描述的目的展示了对不同例示性示例的描述，但该描述并不旨在是排他性的或限于所公开形式的示例。许多修改形式和变化形式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，不同的例示示例可提供与其他例示示例相比不同的优点。选择和描述所选择的一个示例或多个示例，以便最佳地说明示例的原理、实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开有进行了适于所料想特定使用的各种修改的各种示例。

Claims (20)

1.一种用于将复合装料(64)成形为波形复合桁条(30)的工具(54)，所述工具包括：
工具主体(80)，所述工具主体是柔性的并具有长度，
所述工具主体(80)具有一组横向延伸的第一开口(82)，所述第一开口(82)被配置为使所述工具主体(80)能够在成形所述复合装料(64)期间弯曲，
所述工具主体(80)具有一组横向延伸的第二开口(84)，所述复合装料(64)的部分(110)能在成形期间应变到所述第二开口(84)中。
2.根据权利要求1所述的工具(54)，其中：
所述第一开口(82)被配置为在成形所述复合装料(64)期间至少部分封闭(112)，并且
所述第二开口(84)被配置为在成形所述复合装料(64)期间保持基本上敞开。
3.根据权利要求1所述的工具(54)，其中，所述工具主体(80)具有与所述复合桁条(30)的横截面形状基本上匹配的横截面形状。
4.根据权利要求3所述的工具(54)，其中：
所述第一开口(82)都完全跨所述工具主体(80)的横截面形状延伸，并且
所述第二开口(84)仅部分跨所述工具主体(80)的横截面形状延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的工具(54)，其中，所述第一开口(82)和所述第二开口(84)沿着所述工具主体(80)的长度交替布置。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的工具(54)，其中，所述工具主体(80)是压实器(114)，所述压实器(114)被配置为将所述复合装料(64)压实抵靠在波形模具表面(120)上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的工具(54)，其中：
所述工具主体(80)是冲头(55)，所述冲头(55)被配置为将所述复合装料(64)成形到模具腔(62)中，并且
所述第一开口(82)和所述第二开口(84)中的每个是所述冲头(55)中的槽。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的工具(54)，其中，所述第二开口(84)中的每个是所述工具主体(80)的表面中的凹槽(96)。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的工具(54)，其中，所述第二开口(84)中的每个具有宽度(90)，所述宽度(90)被配置为使在成形期间所述复合装料(64)中的褶皱(110)能够形成在所述第二开口(84)中。
10.一种用于将复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的波形桁条(30)的工具(54)，所述工具(54)包括：
冲头(55)，其被配置为将所述复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的成形桁条(30)，并使所述成形桁条(30)沿着所述成形桁条(30)的长度形成波形，
所述冲头(55)具有开口(84)，当所述成形桁条(30)正沿着其长度形成波形时，所述复合装料(64)能应变到所述开口(84)中。
11.根据权利要求10所述的工具(54)，其中，所述冲头(55)由柔性材料形成。
12.根据权利要求10所述的工具(54)，其中：
所述冲头(55)沿着所述冲头(55)的长度是柔性的，并被配置为在所述成形桁条(30)正在形成波形时弯曲，并且
所述开口(84)包括处在所述冲头中的槽(84)，所述槽(84)横向延伸穿过所述冲头(55)，每个槽(84)被配置为在所述成形桁条(30)正形成波形时保持敞开。
13.根据权利要求12所述的工具(54)，其中，所述冲头(55)包括被配置成为所述冲头赋予柔性并且当所述成形桁条(30)正形成波形时至少部分封闭(112)的开口(82)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的工具(54)，其中，能供所述复合装料应变进入的所述开口(84)以及为所述冲头(55)赋予柔性的所述开口(82)沿着所述冲头(55)的长度彼此以交替关系布置。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的工具(54)，其中，能供所述复合装料(64)应变进入的所述开口(84)是部分延伸到所述冲头(55)的表面中的凹槽(84)。
16.一种制造起皱减少的波形复合桁条(30)的方法，所述方法包括以下步骤：
使用工具(54)将平坦的复合装料(64)成形为具有期望的横截面形状的桁条(30)；
使所述桁条(30)形成波形，这包括使所述工具(54)弯曲；
使用所述工具中的第一组开口(82)，以使所述工具能够弯曲；以及
使用所述工具中的第二组开口(84)，以通过使所述复合装料(64)的部分(110)能够应变到所述第二组开口(84)中来减轻在形成波形期间所述复合装料(64)中的应力。
17.根据权利要求16所述的方法，其中：
使用冲头(55)执行成形所述平坦的复合装料(30)的步骤，并且
使用所述第一组开口(82)包括使所述第一组开口(82)能够在形成波形期间至少部分闭合。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，使用所述工具中的所述第二组开口(84)包括在形成波形期间保持所述第二组开口(84)中的每个开口(84)敞开。
19.根据权利要求16或17所述的方法，其中，使用压实器(114)执行形成波形的步骤。
20.根据权利要求16或17所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
通过经由所述第一组开口(82)和所述第二组开口(84)中的至少一些吸入空气来产生真空；以及
利用真空来将所述桁条(30)抽吸抵靠在所述工具(54)上。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114193688A (zh) * 2020-09-17 2022-03-18 波音公司 包含平面外特征的复合桁条的净形状形成
US11806954B2 (en) 2021-12-14 2023-11-07 The Boeing Company Wrinkle mitigation in contoured composite stiffeners

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2484288A (en) * 1947-12-22 1949-10-11 Muskegon Piston Ring Co Inc Steel piston ring
US4548859A (en) 1984-10-12 1985-10-22 The Boeing Company Breather material and method of coating fabric with silicone rubber
FR2694906B1 (fr) 1992-08-20 1994-09-23 Acb Presse pour le formage d'une pièce en matériau composite comportant des renforts fibreux dans une matrice en polymère.
US6814916B2 (en) 2002-08-30 2004-11-09 The Boeing Company Forming method for composites
US8557165B2 (en) 2008-10-25 2013-10-15 The Boeing Company Forming highly contoured composite parts
EP2116358B1 (en) 2008-05-09 2016-06-29 Saab Ab Method and apparatus for conforming a blank
US8465613B2 (en) 2011-08-24 2013-06-18 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating variable gauge, contoured composite stiffeners
US9254619B2 (en) 2008-05-28 2016-02-09 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating variable gauge, contoured composite stiffeners
US8997642B2 (en) 2011-08-08 2015-04-07 The Boeing Company Method for transporting, placing and compacting composite stiffeners
US9387628B2 (en) 2011-08-24 2016-07-12 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating composite stringers
US9272495B1 (en) 2012-09-25 2016-03-01 The Boeing Company Compaction system for composite stringers
US9162396B2 (en) 2012-10-12 2015-10-20 The Boeing Company Method for forming fuselage stringers
US9272767B2 (en) 2013-04-19 2016-03-01 The Boeing Company Compacting uncured composite members on contoured mandrel surfaces
FR3015918A1 (fr) * 2013-12-31 2015-07-03 Roctool Dispositif pour le chauffage d’un moule
US20160339682A1 (en) * 2015-05-18 2016-11-24 The Boeing Company Bladder System for Curing Composite Parts
US10369740B2 (en) 2015-07-09 2019-08-06 The Boeing Company Method of forming a contoured hat stiffener
US10456960B2 (en) 2015-07-24 2019-10-29 The Boeing Company Systems and methods for incrementally forming a composite part
US9993925B2 (en) 2015-08-25 2018-06-12 The Boeing Company End effector apparatus and methods for handling composite structures
US10399283B2 (en) 2015-10-06 2019-09-03 The Boeing Company Method and device for producing contoured composite laminate stiffeners with reduced wrinkling
CA3020042A1 (en) 2016-04-06 2017-10-12 Rolls-Royce Plc A method of manufacturing a composite component
US11007677B2 (en) 2018-03-21 2021-05-18 Tpi Composites, Inc. Magnetically attached flanges
US11059235B2 (en) 2018-09-28 2021-07-13 The Boeing Company Reconfigurable manufacturing system and method for manufacturing composite laminates
US11358345B2 (en) * 2019-01-02 2022-06-14 The Boeing Company Internal tooling for composite parts
US11660830B2 (en) 2019-01-18 2023-05-30 The Boeing Company Contoured composite stringers
US20200254702A1 (en) * 2019-02-07 2020-08-13 The Boeing Company Apparatus and method to tailor fiber distortion in composite parts
US11426957B2 (en) 2019-10-14 2022-08-30 The Boeing Company Flexible caul and method of making the same
US11518121B2 (en) 2019-10-14 2022-12-06 The Boeing Company Constrained creep forming of contoured composite stiffeners
CN114193688A (zh) 2020-09-17 2022-03-18 波音公司 包含平面外特征的复合桁条的净形状形成
EP3970939A1 (en) 2020-09-17 2022-03-23 The Boeing Company Constrained forming of contoured composite hat stringers

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Publication number Publication date
US20220080680A1 (en) 2022-03-17
US11760040B2 (en) 2023-09-19
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JP2022050342A (ja) 2022-03-30

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