JPH01182015A - Coreless molding and curing method of outside plating-reinforcing material composite assembly - Google Patents
Coreless molding and curing method of outside plating-reinforcing material composite assemblyInfo
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Classifications
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Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、外板及び補強材からなる複合組立体を一体に
同時硬化するための鋳型を提供する新規な方法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a novel method of providing a mold for co-curing together a composite assembly of skin and reinforcement.
〔従来の技術]
航空機の部品を製造するについて、所謂複合材料を使用
する傾向が増大してきている。このような複合材料は通
常、強化繊維並びにガラス繊維、グラファイト、ボロン
その他の如き単方向性繊維材料から形成され、エポキシ
樹脂が含浸された織り混ぜ材料により構成されている。BACKGROUND OF THE INVENTION There is an increasing trend towards the use of so-called composite materials in the manufacture of aircraft parts. Such composite materials are typically comprised of interwoven materials formed from reinforcing fibers and unidirectional fiber materials such as glass fibers, graphite, boron, and others and impregnated with epoxy resins.
このような材料を使用することの利点は、それらが、普
通の金属性パネルを枠組みに取り付けるに際して使用さ
れている非常に多くの機械的な留め具、例えばりヘット
の如きを省略することができると同時に、強固で軽量の
構造体を提供できるということにある。このような外板
の使用についての典型的な例は、ボーイング社に対して
1983年6月26日に発行された米国特許第4.39
5.450号に開示されている。しかしながら上記の特
許は、交差外板パネルの間に配置された補強用コアを有
する構成要素の構造に関するものである。The advantage of using such materials is that they can eliminate many of the mechanical fasteners, such as heads, that are used in attaching ordinary metal panels to frameworks. At the same time, it is possible to provide a strong and lightweight structure. A typical example of the use of such skins is U.S. Pat. No. 4.39, issued June 26, 1983, to Boeing Company.
No. 5.450. However, the above-mentioned patents relate to the construction of components having reinforcing cores located between intersecting skin panels.
本発明は、例えばパネルの如く、それと一体に硬化され
た補強材を有する単一の外板を有する型式の構造を製造
するための方法及びこれに関する鋳型を問題とする。こ
のような補強材は、外板を補強し且つ枠組みを支持する
よう外板を固定するための横方向フランジを備えて形成
されるのが通常である。しかしこれらの横方向フランジ
が配置されることにより、これまでは外板と補強材とを
一体に成型することは容易ではなかった。なぜなら従来
の型からは、成型された複合部材を抜き取ることができ
なかったからである。そこで、外板と補強材とを別々に
製造し、その後通例は熱及び圧力の下において接着剤を
使用することにより、補強材を外板へと固定することが
実施されていた。このような補強材を外板へと固定する
ために、留め具もまた使用されていた。The present invention concerns a method for manufacturing a structure of the type having a single skin with stiffening stiffened integrally therewith, such as a panel, and a mold therefor. Such reinforcements are typically formed with transverse flanges to stiffen the skin and secure the skin to support the framework. However, due to the arrangement of these transverse flanges, it has not been easy to integrally mold the outer panel and the reinforcing material until now. This is because the molded composite member could not be removed from the conventional mold. The practice has therefore been to manufacture the skin and the reinforcement separately and then secure the reinforcement to the skin, typically by using adhesives under heat and pressure. Fasteners have also been used to secure such reinforcements to the skin.
別の製造方法は、補強材と外板とを一緒に同時硬化する
ために、オートクレーブ中において外板と補強材とを適
当な位置に保持するための高価な複合鋳型を使用するこ
とであった。しかしながらそのような鋳型は非常に高価
なものであり、また嵩高で取り扱いが難しく、さらにそ
のような鋳型を収容することのできる特別のオートクレ
ーブを必要とするものである。Another manufacturing method has been to use expensive composite molds to hold the skin and reinforcement in place during an autoclave in order to co-cure the reinforcement and skin together. . However, such molds are very expensive, bulky and difficult to handle, and require special autoclaves capable of housing such molds.
本発明の課題は、樹脂物質中に含浸された補強繊維材料
からなる外板及び補強材と共に、外板−補強材の複合組
立体を同時硬化するための鋳型を使用する新規な方法を
提供することにある。It is an object of the present invention to provide a new method of using a mold for co-curing a composite skin-stiffener assembly with a skin and reinforcement made of reinforcing fiber material impregnated in a resinous material. There is a particular thing.
本発明の別の課題は、オートクレーブなしての改良され
た加熱及び同時硬化を可能ならしめる、繊維材料及び樹
脂からなる外板−補強材の複合組立体の一体同時硬化の
ための新規な方法を提供することにある。Another object of the present invention is to develop a new method for the integral simultaneous curing of composite skin-reinforcement assemblies of fiber materials and resins, which allows improved heating and simultaneous curing without autoclaving. It is about providing.
本発明の別の課題は、外板と補強材とを一体に硬化し、
それによってこれらを結合させるための接合や機械的留
め具の必要性を回避する、方法及び成型装置を提供する
ことにある。Another object of the present invention is to cure the outer panel and the reinforcing material integrally,
The object is to provide a method and molding apparatus that thereby avoids the need for joints or mechanical fasteners to join them.
本発明の別の課題は、開放横断面を有する構造的構成要
素に対して外板を一体に同時硬化し、その際該要素相互
間に離間ギャップがあるようにし、それにより構造的構
成要素に対する接近を可能ならしめて検査及び修理を容
易とするような方法及び成型装置を提供することである
。Another object of the invention is to co-cure the skin in one piece for a structural component with an open cross-section, with a spaced gap between the elements, so that the skin for the structural component has a It is an object of the present invention to provide a method and a molding apparatus that are accessible and easy to inspect and repair.
本発明の別の課題は、総ての複合材料を成型部材の対応
する硬化表面に対して圧接係合するよう配置し硬化する
ことにより、本願の新規な方法及び成型装置が平滑な外
側表面及び平滑な内側表面を生成するようにすることで
ある。Another object of the present invention is that by positioning and curing all of the composite materials in pressure contact engagement with corresponding hardened surfaces of the molded member, the novel method and molding apparatus of the present invention provide smooth outer surfaces and The aim is to produce a smooth inner surface.
本発明の別の課題は、単一の外板を有する型式の外板−
補強材複合組立体を硬化するための鋳型を使用する方法
であって、複合材料片が、補強材形成用材料の間にある
離間ギャップと整合して成型エンクロージャ内に配置さ
れた膨張可能な成型装置による与圧下に適当な位置に保
持され、従って該膨張可能な成型装置を離間ギヤングを
介して引き抜くことにより、該装置を除去可能であるよ
うな方法を提供することである。Another object of the invention is a type of skin with a single skin.
A method of using a mold for curing a composite reinforcement assembly, the expansible molding comprising a piece of composite material disposed within a molded enclosure in alignment with a spaced gap between the reinforcement forming materials. It is an object of the present invention to provide a method in which the expansible molding device is held in place under pressure by the device so that it can be removed by withdrawing the device through a spacing gear.
上記の課題を解決するために、本発明はその最も広い観
点からして、少なくとも一つの補強材成型用リッジ(尾
根)と、波形硬化表面に対して形成される谷とを有する
補強材成型部材を準備する段階を含む、単一外板型式の
外板−補強材複合組立体を硬化するための成型方法を提
供するものである。複合材料の複数の薄い層が、開放横
断面(open cross 5ection)の補強
材の形状でもって、波形硬化表面上へと載置される。SUMMARY OF THE INVENTION In its broadest aspect, the present invention provides a reinforcement molded member having at least one reinforcement molding ridge and a valley formed relative to a corrugated hardened surface. The present invention provides a molding method for curing a single skin type composite skin-stiffener assembly including the steps of preparing a single skin type composite skin-stiffener assembly. Multiple thin layers of composite material are deposited onto the corrugated stiffening surface in the form of open cross 5 section reinforcements.
拡開可能な成型装置が、複合材料の複数の薄い層が載置
されている補強材成型部材のリッジに隣接する谷に設け
られる。複合材料の外板もまた、外板成型部材の硬化表
面上へと載置される。An expandable molding device is provided in the valley adjacent to the ridge of the reinforcement molding member upon which the plurality of thin layers of composite material are disposed. A composite skin is also placed onto the hardened surface of the skin molding.
次いで、外板成型部材及び補強材成型部材の硬化表面は
並置され、外板成型部材にある外板の少なくとも一部分
かりフジ上の複合材料の少なくとも一部分と接触するよ
うにして、−又は二基上の成型エンクロージャを画定す
る。拡開可能な成型装置はこのとき拡開されて、外板及
びリッジ上の複合材料に対して圧力を加え、これらを適
当な位置において保持するようにする。The hardened surfaces of the skin molded member and stiffener molded member are then juxtaposed such that at least a portion of the skin on the skin molded member is in contact with at least a portion of the composite material on the edge of the skin molded member. Define the upper molded enclosure. The expandable molding device is then expanded to apply pressure against the skin and the composite material on the ridges to hold them in place.
外板及び補強材の複合材料はその後、適当な熱及び圧力
の下に同時硬化される。硬化の後、隣接するりフジ上に
それぞれ載置された複合材料片の間に設けられた対応す
る離間ギャップを介して引き抜くことにより、拡開可能
な成型装置は除去される。The skin and reinforcement composites are then co-cured under appropriate heat and pressure. After curing, the expandable molding device is removed by pulling through a corresponding spacing gap provided between pieces of composite material each placed on an adjacent rim.
本発明のさらに広い観点によれば、成型部材には加熱要
素が埋め込まれており、それにより外板及び補強材の複
合材料に対して適当な熱を供給するようになっている。According to a further aspect of the invention, heating elements are embedded in the molded member to provide adequate heat to the composite material of the skin and reinforcement.
本発明の別の特徴によれば、複合補強材組立体を同時硬
化するための鋳型が提供される。この鋳型は、外板受容
硬化表面を有する外板成型部材を含んでいる。補強材成
型部材もまた設けられ、そしてこれは、少なくとも一つ
の補強材成形用リッジ及び各々のリッジの両側にある谷
を含む硬化表面を有している。これらの成型部材は、硬
化表面が並置されるようにして、作動の際に保持される
。拡開可能な成型装置が各々の谷に配置され、加熱硬化
サイクルの間に、外板の複合材料を外板成型部材の硬化
表面に対して、また補強材成型部材のリッジに対して押
圧するようにされる。According to another feature of the invention, a mold is provided for co-curing a composite reinforcement assembly. The mold includes a skin molding member having a skin-receiving hardened surface. A reinforcement molding member is also provided and has a hardened surface including at least one reinforcement molding ridge and valleys on opposite sides of each ridge. These molded parts are held during operation with the hardened surfaces juxtaposed. An expandable molding device is positioned in each valley and presses the skin composite material against the cured surface of the skin molding member and against the ridges of the reinforcement molding member during the heat curing cycle. It will be done like this.
以下に本発明の好ましい実施例を、添付図面に図示され
た例を参照して説明する。Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to examples illustrated in the accompanying drawings.
さて添付図面中特に第1図及び第2図を参照すると、そ
こには、第4図において9で示されている如き外板−補
強材複合組立体を同時硬化するための、本発明による成
型装置の構造の全体が10で示されている。この成型装
置は本質的に、外板成型部材11と、補強材成型部材1
2とを含んでいる。これらの成型部材には両方とも、硬
化表面11゛及び12“が備えられている。これらの成
型部材は、例えば蝶番(図示せず)その他の如き通常の
結合手段により相互に固定され、それにより硬化表面1
1゛及び12′が並置されるようになっている。Referring now to the accompanying drawings, particularly FIGS. 1 and 2, there is shown a molding according to the present invention for co-curing a composite skin-stiffener assembly such as shown at 9 in FIG. The overall structure of the device is indicated at 10. This molding device essentially consists of an outer panel molding member 11 and a reinforcement molding member 1.
2. Both of these molded parts are provided with hardened surfaces 11" and 12". These molded parts are secured to each other by conventional coupling means, such as hinges (not shown) or the like, thereby hardened surface 1
1' and 12' are arranged side by side.
第1図により明瞭に示されているように、外板底型部材
11は、その硬化表面11゛ に形成された外板受容空
所13を有している。この外板受容空所は延伸された平
坦な浅い空所であり、樹脂材料で含浸された繊維材料の
複数の薄い層を保持するようになっている。As shown more clearly in FIG. 1, the skin bottom mold member 11 has a skin receiving cavity 13 formed in its hardened surface 11'. The skin receiving cavity is an elongated flat shallow cavity adapted to hold a plurality of thin layers of fibrous material impregnated with resin material.
補強材成型部材12にはその硬化表面12゛ に、補強
材成型硬化表面に機械加工などにより形成された補強材
成形用リッジ14,15が備えられている。The reinforcing material molding member 12 is provided with reinforcing material forming ridges 14 and 15 on its hardened surface 12', which are formed by machining or the like on the reinforcing material molding hardened surface.
これらのリッジ14.15は平坦な頂面23と、該頂壁
23に対して角をなしている側壁23゛ とを有してお
り、実質的に逆向きのトラフ(かいばおけ)状の区域を
画定し、硬化された外板−補強材複合組立体の引き抜き
がそれによって容易となるようにしている。リッジ14
.15の間には空所即ち谷16が画定されており、ここ
では膨張可能な膜17の形で示されている拡開可能な成
型装置をその中に受容するようになっている。この膜は
通常、鋳型が閉じられた場合に谷16を取り囲む壁の各
々に対して、及び谷に向かい合う対面する外板に対して
圧接するよう拡開されるように形成されている。These ridges 14,15 have a flat top surface 23 and side walls 23' angled with respect to the top wall 23, forming substantially inverted trough-like structures. A zone is defined to thereby facilitate withdrawal of the cured composite skin-stiffener assembly. ridge 14
.. A cavity or valley 16 is defined between 15 and adapted to receive therein an expandable molding device, here shown in the form of an inflatable membrane 17. This membrane is typically configured to expand against each of the walls surrounding the valley 16 and against the facing skin facing the valley when the mold is closed.
鋳型の空所すなわちキャビティを取り囲む特定の領域及
び外板に対して熱を加えるために、成型部材11及び1
2の各々の内部には加熱管又は加熱要素18が配置され
ている。この加熱媒体は例えば、成型部材に埋設された
電気的抵抗のある要素により、或いは加熱流体が循環す
る導管によって構成される。これらの要素又は管は、樹
脂が含浸された繊維材料が同時硬化されるべき領域に配
置される。この同時硬化は、鋳型の全部の硬化表面を加
熱することにより行われ得る。Molding members 11 and 1 are used to apply heat to specific areas surrounding the mold cavity and to the skin.
A heating tube or heating element 18 is arranged inside each of 2 . This heating medium is constituted, for example, by electrically resistive elements embedded in the molded part or by conduits in which the heating fluid circulates. These elements or tubes are placed in the area where the resin-impregnated fiber material is to be co-cured. This simultaneous curing may be accomplished by heating all hardening surfaces of the mold.
第1図及び第2図に示された実施例においては、リッジ
14の各々に隣接する部分において谷16に平坦な凹部
19が配置されており、それにより補強材のフランジ2
0を成形するようになっていることが観察される。In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a flat recess 19 is arranged in the valley 16 adjacent to each of the ridges 14, so that the flange 2 of the reinforcement
0 is observed.
この成形装置の作動又はこの成形装置によって実施され
る方法は、複合材料の複数のストリップ又は薄い層を、
補強材成形用リッジ14上及び凹部19内へと載置する
ことからなっている。The operation of this forming apparatus or the method carried out by this forming apparatus comprises forming a plurality of strips or thin layers of composite material.
The reinforcing material is placed on the ridge 14 and into the recess 19.
また同様の複合材料の外板が、外板成型部材11の外板
受容空所13に配置され、それ自体の粘着性や重力によ
り、或いは吸引その他の如き他の適当な手段によりその
上に保持される。次いで膨張可能な成型装置17が谷1
6に、従って成型部材の硬化表面同士が並置されること
により形成された成型エンクロージャ内に配置される。A similar composite skin is also placed in the skin receiving cavity 13 of the skin molding member 11 and held thereon by its own adhesion, gravity, or by other suitable means such as suction or the like. be done. Then the expandable molding device 17
6, and thus placed in a molded enclosure formed by juxtaposition of the hardened surfaces of the molded parts.
次いでポンプ(図示せず)により、膨張可能な成型装置
へと空気圧が加えられる。この空気圧は膨張可能な膜を
複合材料に対して押し当て、該複合材料を適当な位置に
おいて、且つ所要の圧力の下に保持するものである。次
いで熱及び外側からの圧力が成型部材に対して加えられ
て、あらゆる側面から均等な圧力を保持するようにされ
る。補強材21と外板22とを同時硬化する際に、複合
材料が接触している部分、例えばリッジ15の平坦な頂
面23及びこれに隣接する外板成型部材の表面の如き部
分は、−緒になって成型を行い、当該部分において加熱
加圧して樹脂を硬化させることにより、複合材料を相互
に結合して固形の部材とする。熱並びに内部及び外部の
圧力は、使用される複合材料についての硬化サイクルに
より特定される所定の時間だけ加えられ、その時間の後
に鋳型は冷却され、開かれる。再使用可能な膨張可能な
成型装置17たる膜は収縮されて、横方向を向いた補強
材装着フランジ20の自由端の中間にあるスペース即ち
離間ギャップを介して除去される。A pump (not shown) then applies air pressure to the inflatable molding device. This air pressure forces the expandable membrane against the composite material, holding it in place and under the desired pressure. Heat and external pressure are then applied to the molded member to maintain equal pressure from all sides. When the reinforcing material 21 and the skin 22 are simultaneously cured, the parts where the composite materials are in contact, such as the flat top surface 23 of the ridge 15 and the surface of the skin molded member adjacent thereto, are - By performing molding together and applying heat and pressure to harden the resin at the relevant portions, the composite materials are bonded to each other to form a solid member. Heat and internal and external pressures are applied for a predetermined period of time specified by the curing cycle for the composite material used, after which time the mold is cooled and opened. The reusable expandable molding device 17 membrane is deflated and removed through a space or spacing gap intermediate the free ends of the laterally oriented stiffener attachment flanges 20.
第4図は、第1図及び第2図に関して説明された如き型
式の方法による鋳型を用いて形成された製品を示してい
る。ここに示されているように、この製品は第3図に示
された如き航空機の翼30の構造中において使用されて
いる。なお第4図は、第3図の翼を4−4線に沿って矢
印方向に見た断面図である。この型式の翼の構造におい
ては、翼の外側表面には実質的に留め具が不要であるこ
とが看取されうるであろう。FIG. 4 shows a product formed using a mold according to the type of process described with respect to FIGS. 1 and 2. FIG. As shown here, this product is used in the construction of an aircraft wing 30 such as that shown in FIG. Note that FIG. 4 is a sectional view of the blade in FIG. 3 taken along line 4-4 in the direction of the arrow. It can be seen that in this type of wing construction, virtually no fasteners are required on the outer surface of the wing.
次に第5図を参照すると、そこには外板−補強材の複合
組立体に対して行い得る典型的な修正例が示されている
。この特別の実施例において示されている補強材31に
は、横方向に横断して延伸している交差リブ33を取着
するための通路32が形成されている。ここではこの交
差リブは、やはり複合材料から形成され、その両側に鋳
型圧力パッド34を有する、逆さまの丁字形のリブとし
て示されている。この特別の実施例においてはまた、補
強材のリッジは通路32の領域にある位置35において
は高さが減少して形成されていることが観察される。勿
論、他にも種々の設計変更を行うことが可能である。Reference is now made to FIG. 5, which illustrates typical modifications that may be made to the composite skin-stiffener assembly. The stiffener 31 shown in this particular embodiment is formed with passages 32 for attaching transverse ribs 33 extending laterally. The cross ribs are shown here as inverted T-shaped ribs, also made of composite material, with mold pressure pads 34 on either side. It is also observed in this particular embodiment that the ridges of the reinforcement are formed with a reduced height at the location 35 in the area of the passageway 32. Of course, various other design changes are possible.
第6A図及び第6B図は、成型部材11”及び12”°
の別の形状を示している。ここに示されているように、
外板成型部材111は形状が円筒形であり、分断して形
成することもできる。補強材成型部材12”は、横方向
に離間されたリッジ40を有する複数の成型区分から形
成されている。膨張可能な成型装置は、リッジ4oの間
に画定された成型エンクロージャ42の各々へト挿入さ
れる。これらの鋳型は、管状の飛行機の胴体の構造中に
使用される。Figures 6A and 6B show molded parts 11'' and 12''°.
shows another shape of . As shown here,
The outer plate molding member 111 has a cylindrical shape, and can also be formed in pieces. The stiffener molded member 12'' is formed from a plurality of molded sections having laterally spaced ridges 40. An inflatable molded device is formed into each molded enclosure 42 defined between the ridges 4o. These molds are used in the construction of tubular airplane fuselages.
これまでに説明された成型部材11及び12には、埋設
された加熱手段が備えられていたが、これらの成型部材
をオートクレーブ内に入れて、硬化サイクルのための加
熱及び所要の加圧を実行することも可能である。しかし
ながら、本明細書で説明したようにして加熱手段を設け
ることがより経済的である。なぜなら、鋳型内に生地を
載置したのと同じ場所において硬化を行うことが可能だ
からである。The molded parts 11 and 12 so far described were equipped with embedded heating means, but these molded parts could be placed in an autoclave to carry out the heating and required pressurization for the curing cycle. It is also possible to do so. However, it is more economical to provide the heating means as described herein. This is because it is possible to perform curing at the same location where the dough is placed in the mold.
上記したような特別の方法及び関連する鋳型をもってす
れば、補強材の寸法、厚み或いは幅が異なっても良く、
また所望に応じて形成し得ることも看取されるであろう
。補強材が相互に平行に延伸することは必要でなく、従
って配置については実質的に自由である。硬化の後にも
外板又は補強材をトリミングすることは必要でなく、平
坦な或いはある輪郭を有する構造体を成型することがで
きる。交差リブをも同時硬化に組み入れることが可能で
あり、外板と補強材とを一体に同時硬化することにより
、機械的な留め具や二次的な接着剤による結合は不要と
される。航空機自体の構造用にと必然的に限定されたも
のばかりでなく、床材や壁材料、天井その他のような、
種々の航空機部品又は部材の構造のための完全なボディ
を製造することもまた可能である。With special methods and associated molds as described above, the reinforcement may have different dimensions, thicknesses or widths;
It will be appreciated that it may also be configured as desired. It is not necessary that the reinforcements run parallel to each other, so there is substantial freedom in their placement. No trimming of the skin or reinforcement is necessary even after curing, and flat or contoured structures can be molded. Cross ribs can also be incorporated into the co-cure, and by co-curing the skin and stiffeners together, no mechanical fasteners or secondary adhesive bonds are required. Not only those necessarily limited to the structure of the aircraft itself, but also flooring, wall materials, ceilings, etc.
It is also possible to manufacture complete bodies for the construction of various aircraft parts or elements.
ここに説明した好ましい実施例の自明な修正を含めるこ
とは、そのような修正が特許請求の範囲内に含まれる場
合には、本発明の範囲の裡にあるものである。It is intended to include obvious modifications of the preferred embodiments described herein that are within the scope of the invention if such modifications fall within the scope of the claims.
最後に理解の便宜に資するために本発明の要約を記すと
、本発明は、樹脂が含浸された繊維材料から外板−補強
材複合組立体を硬化するための鋳型を使用する方法であ
る。この方法はコアなしての成型と、補強材を一体に有
する一枚外板型式のパネルを同時硬化することを可能な
らしめ、種々の高さ、厚み及び幅の補強材を使用するこ
とを可能ならしめ、補強材のレイアウトを実質的に自由
なものとし、そして交差補強材をも一体に形成すること
を可能ならしめる。Finally, to summarize the invention for ease of understanding, the invention is a method of using a mold to cure a composite skin-stiffener assembly from a resin-impregnated fibrous material. This method allows coreless molding and simultaneous curing of single-skin type panels with integral reinforcement, allowing the use of reinforcement of various heights, thicknesses, and widths. This allows the layout of the reinforcing members to be substantially free, and also enables cross-reinforcing members to be integrally formed.
接着や機械的な留め具は使用せずに済む。この方法はま
た、波形表面を有する補強材形成用の成型部材を準備す
ること、波形表面によって画定されたリッジ上へと複合
材料を載置して、開放横断面形状を有し相互間に離間ギ
ャンプを有する補強材が外板形成用材料と結合接触する
ように形成すること、及び外板−補強材組立体を同時硬
化することをさらに特徴としている。No adhesives or mechanical fasteners are required. The method also includes preparing a molded member for reinforcement formation having a corrugated surface, placing the composite material onto the ridges defined by the corrugated surface, having an open cross-sectional shape and spaced apart from each other. The method further comprises forming the gapped stiffener into bonding contact with the skin-forming material and co-curing the skin-stiffener assembly.
第1図は本発明の方法により外板−補強材複合組立体を
同時硬化するための鋳型の構造を示す断面図;
第2図は成型部材上に載置された複合材料の薄い層を示
す拡大断面図;
第3図は本発明による外板−補強材複合組立体で構成さ
れた航空機の翼の一部の平面図;第4図は第3図の4−
4線に沿う断面図;第5図は適当な成型装置において補
強材上に渡る交差リブの通路を示す外板−補強材複合組
立体の部分断面図;
第6A図は胴体の構造中に使用される外板−補強材複合
組立体の成型に使用される円筒形の鋳型の部分断面図;
及び
第6B図は第6A図の部分拡大図である。
9−外板−補強材複合組立体
1〇−成型袋W11,11″゛−外板成型部材11”
−外板硬化表面
12、12”−補強材成型部材
12’−波形硬化表面 13−外板受容空所14.1
5,4(1−−−補強材成形用リッジ 16−谷17
−膨張可能な成型装置 18−加熱要素19−凹部
20− フランジ
21.31−補強材 22−外板 23−頂面23
’−側壁 3〇−翼 32−通路33−交差リブ
34−圧力パッドFIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a mold for co-curing a composite skin-stiffener assembly according to the method of the present invention; FIG. 2 shows a thin layer of composite material placed on a molded part. An enlarged sectional view; FIG. 3 is a plan view of a portion of an aircraft wing constructed with a composite skin-stiffener assembly according to the present invention; FIG.
Figure 5 is a partial cross-sectional view of the composite skin-stiffener assembly showing the passage of the cross-ribs over the reinforcement in suitable forming equipment; Figure 6A is used during fuselage construction. a partial cross-sectional view of a cylindrical mold used to mold a composite skin-stiffener assembly;
and FIG. 6B are partially enlarged views of FIG. 6A. 9-Outer panel-reinforcing material composite assembly 10-Molding bag W11, 11" - Outer panel molding member 11"
- Skin hardened surface 12, 12" - Reinforcement molded part 12' - Corrugated hardened surface 13 - Skin receiving cavity 14.1
5, 4 (1---Ridge for forming reinforcing material 16-Trough 17
- expandable molding device 18 - heating element 19 - recess
20- Flange 21. 31- Reinforcement material 22- Outer plate 23- Top surface 23
'-Side wall 30-Wing 32-Passway 33-Cross rib
34-Pressure pad
Claims (1)
化する方法であって: i)少なくとも一つの補強材成形用リッジと各々のリッ
ジの両側に形成された谷を備え て形成された、波形硬化表面を有する補強 材成型部材を用意し; ii)リッジの両側に対面するようにして、補強材形成
用複合材料片を各々のリッジ上に 補強材の開放横断面形状をもって載置し、 配置された補強材形成用複合材料片相互間 に離間用ギャップがあるようにして前記リ ッジ上に補強材を形成し; iii)前記補強材成型部材の波形硬化表面により形成
された谷の各々に、配置された補強 材形成用材料片の間のギャップ上へと、拡 開可能な成型装置を配置し; iv)外板成型部材の外板硬化表面上へと、複合材料の
外板を載置し; v)前記谷がリッジの各々の各側部に沿う長手方向の成
型エンクロージャを画定し、ま た外板成型部材上の外板材料の少なくとも 一部分が各々のリッジ上に載置された補強 材形成用複合材料片の各々の少なくとも一 部と成型接触するように、外板成型部材の 外板硬化表面と補強材成型部材の波形補強 材硬化表面とが向かい合って並置されるよ う位置決めし; vi)外板材料及び成型エンクロージャ内に延伸してい
る補強材形成用複合材料に対して 適当な成型圧力を加えてこれらをその位置 で対応する硬化表面に対して押圧するよう に、前記拡開可能な成型装置を拡開し; vii)適当な熱及び圧力の下に、前記外板及び補強材
複合材料を硬化すること からなる方法。 2 補強材成型部材の波形硬化表面により複数の成形用
リッジ及び谷が形成され、前記段階(iii)は膨張可
能な膜を長手方向の成型エンクロージャの谷の各々に配
置して該膜に空気圧を加えることを含む、請求項1記載
の方法。 3 前記リッジは延伸されたリッジであり、前記段階(
ii)は複合材料のストリップを前記成形用リッジ及び
隣接する谷の部分の一部の上に縦方向に載置することを
含み、前記谷の部分に沿って延伸している前記ストリッ
プは外板材料から離隔された側方フランジを画定する、
請求項2記載の方法。 4 平坦な凹部を備えて谷を形成し、前記材料のストリ
ップを前記平坦な凹部上に載置して前記側方フランジを
形成することを含む、請求項3記載の方法。 5 逆向きにされたトラフ形のリッジ上に材料のストリ
ップを載置することを含む、請求項1、2又は3記載の
方法。 6 外板材料との平坦面係合を行う接触部分を画定する
ため、平坦な頂部を備えてリッジの形状を成形すること
を含む、請求項1記載の方法。 7 横方向の交差リブ通路を画定するために前記リッジ
の一部を高さを減少させて成形し、減少された高さの部
分に渡り交差リブ通路を通して交差リブを横方向に載置
し、補強材形成用材料と結合接触させて前記交差リブを
前記外板及び前記補強材と一体に同時硬化することを含
む、請求項1記載の方法。 8 前記段階(vii)は、前記補強材成型部材及び外
板成型部材に加熱要素を備えさせ、前記同時硬化を行う
ために調整された熱を加えることを含む、請求項1記載
の方法。 9 外板硬化表面を有する外板成型部材と;少なくとも
一つの補強材成形用リッジと各 々の補強材成形用リッジの両側に形成された谷を備えて
形成された波形硬化表面を有する補強材成型部材と; 外板成型部材と補強材成型部材は外板硬化 表面が波形硬化表面と対面するように近接した位置で合
わされていることと;及び 硬化サイクルの間に両側の硬化表面に相対 する位置において、複合材料の外板を前記外板成型部材
の前記硬化表面上及び前記補強材成型部材の前記リッジ
上に保持するための圧力を加えるように、硬化表面の間
で各々の谷に配置された拡開可能な成型装置とを含む、
単一外板型式の外板−補強材複合組立体を 成型し硬化するための鋳型。 10 前記補強材成型部材の前記硬化表面には複数の成
形用リッジ及び谷が形成されている、請求項9記載の鋳
型。 11 前記成形用リッジは延伸されたリッジであり、前
記リッジの各々に隣接して前記谷には平坦な凹部が設け
られていて、一体に成型される外板から離隔した補強用
側方フランジを成型するようになっている、請求項10
記載の鋳型。 12 前記リッジは、平坦な頂壁と該頂壁に対して角を
なした側壁を画定している実質的に逆向きになったU字
形横断面であり、逆向きのトラフ上リッジを画定する、
請求項11記載の鋳型。 13 前記外板成型部材及び補強材成型部材を加熱する
ためにこれらの部材には複数の加熱要素が配置されてい
る、請求項10記載の鋳型。 14 少なくとも一方の側に、前記リッジ上に載置され
た複合補強材と同時硬化する接触状態にあるように交差
リブ通路の各々に複合材交差リブを位置決めするよう構
成及び配置された少なくとも一つの横方向の交差リブ通
路を画定する、高さが減少された少なくとも一つの部分
を有している、請求項12記載の鋳型。Claims: 1. A method of forming and curing a composite skin-stiffener assembly of the single skin type, comprising: i) at least one stiffener forming ridge formed on each side of each ridge; ii) providing a stiffener molded member having a corrugated hardened surface formed with valleys; ii) placing a piece of stiffener-forming composite material over each ridge, facing each side of the ridge; forming a reinforcement on the ridge with an open cross-sectional configuration and a spacing gap between the placed reinforcement-forming composite pieces; iii) corrugation hardening of the reinforcement molded member; placing an expandable molding device in each of the valleys formed by the surfaces over the gaps between the pieces of reinforcement-forming material placed; iv) onto the skin hardening surface of the skin molding member; and placing a composite skin; v) said valley defining a longitudinal molded enclosure along each side of each of the ridges, and at least a portion of the skin material on the skin molded member each The skin hardened surface of the skin molded member and the corrugated stiffener hardened surface of the stiffener molded member are in molded contact with at least a portion of each of the reinforcement forming composite material pieces placed on the ridges of the skin. vi) applying an appropriate molding pressure to the skin material and the reinforcement-forming composite material extending into the molded enclosure to cause them to move in that position against the corresponding hardened surfaces; vii) curing the skin and reinforcement composite under suitable heat and pressure; 2. The corrugated hardened surface of the reinforcement molded member forms a plurality of molded ridges and valleys, step (iii) placing an inflatable membrane in each of the valleys of the longitudinal molded enclosure and applying air pressure to the membrane. 2. The method of claim 1, comprising adding. 3. The ridge is an elongated ridge, and the step (
ii) longitudinally placing a strip of composite material over a portion of the forming ridge and an adjacent valley portion, the strip extending along the valley portion forming a skin; defining a lateral flange spaced from the material;
The method according to claim 2. 4. The method of claim 3, comprising forming a valley with a flat recess and placing the strip of material over the flat recess to form the lateral flange. 5. A method according to claim 1, 2 or 3, comprising placing the strip of material on an inverted trough-shaped ridge. 6. The method of claim 1, comprising shaping the ridge with a flat top to define a contact portion for flat surface engagement with skin material. 7 forming a portion of the ridge with a reduced height to define a lateral cross-rib passageway, and laterally placing the cross-rib through the cross-rib passageway over the reduced height portion; 2. The method of claim 1, including co-curing the cross ribs integrally with the skin and the stiffener in bonding contact with a stiffener-forming material. 8. The method of claim 1, wherein step (vii) comprises providing heating elements to the reinforcement molding and skin molding to apply regulated heat to effect the simultaneous curing. 9 A skin molding member having a skin hardening surface; a reinforcement molding having a wavy hardening surface formed with at least one reinforcement molding ridge and valleys formed on both sides of each reinforcement molding ridge. the skin molding member and the reinforcement molding member are brought together in close proximity such that the skin hardened surface faces the corrugated hardened surface; and in a position opposite the hardened surfaces on both sides during the curing cycle. in each valley between the stiffening surfaces to apply pressure to hold the composite skin on the stiffening surface of the skin molding member and on the ridges of the reinforcement molding member. and an expandable molding device.
A mold for forming and curing a single skin style composite skin-stiffener assembly. 10. The mold of claim 9, wherein the hardened surface of the reinforcement mold member is formed with a plurality of molding ridges and valleys. 11 The molding ridges are elongated ridges, and adjacent each of the ridges the valley is provided with a flat recess to define reinforcing lateral flanges spaced from the integrally molded skin. Claim 10 The method is adapted to be molded.
The mold described. 12 the ridge is a substantially inverted U-shaped cross-section defining a flat top wall and angular side walls to the top wall, defining an inverted supra-trough ridge; ,
The mold according to claim 11. 13. The mold of claim 10, wherein a plurality of heating elements are arranged on the skin and reinforcement molding elements for heating them. 14 on at least one side constructed and arranged to position a composite cross rib in each of the cross rib passages so as to be in co-curing contact with a composite reinforcement disposed on the ridge; 13. The mold of claim 12, having at least one portion of reduced height defining a lateral cross-rib passage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63005669A JPH01182015A (en) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | Coreless molding and curing method of outside plating-reinforcing material composite assembly |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63005669A JPH01182015A (en) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | Coreless molding and curing method of outside plating-reinforcing material composite assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01182015A true JPH01182015A (en) | 1989-07-19 |
Family
ID=11617509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63005669A Pending JPH01182015A (en) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | Coreless molding and curing method of outside plating-reinforcing material composite assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01182015A (en) |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP63005669A patent/JPH01182015A/en active Pending
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