NL8800386A

NL8800386A - Werkwijze en mal voor het vervaardigen van kokervormige constructies.

Info

Publication number: NL8800386A
Application number: NL8800386A
Authority: NL
Original assignee: Fokker Aircraft
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-09-18

Description

*

V

NO 34973 1 r-

Werkwijze en mal voor het vervaardigen van kokervormige constructies.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van kokervormige constructies voorzien van aan hun 5 langsranden twee aan twee verbonden verstijfde panelen bestaande uit een huidplaat en verstijvingsmiddelen, waarbij de huidplaten gevormd en verstijfd worden.

Er zijn diverse werkwijzen bekend, bijvoorbeeld in de vliegtuigbouw, voor het vervaardigen van constructies zoals vleugelroeren en 10 luchtkanalen. Ook is bekend, zie het Europese octrooi EP-B-0061567, om op die manier een vezelversterkte kunststofvleugel te bouwen. Daartoe worden in een aantal speciale bouwmallen eerst de huidpanelen en liggers voor de vleugel vervaardigd. Elke bouwmal is zodanig gevormd dat hij een optimale toegankelijkheid verschaft voor het opbouwen van het segment en 15 geschikt is voor het thermisch uitharden van de kunststoffen. Verder is bekend om op een vergelijkbare manier bewegende delen van een vliegtuig-vleugel te vervaardigen. Zie bijvoorbeeld "Baugruppen aus modernen Ver-bundwerkstoffen in Verkehrsflugzeugen" (Kunststoffberater mei/augustus 1983).

20 Het voordeel van een dergelijke werkwijze is dat aan de eisen be treffende de vormgeving en constructieve uitvoering van elk segment kan worden voldaan. Door elk segment in een eigen mal te bouwen, worden tegenstrijdigheden voorkomen, terwijl door spreiding van de produktie de doorlooptijd kan worden verlaagd. Daar tegenover staat het nadeel van de 25 hoge kosten die elke aparte bouwmal met zich meebrengt en - wat voor vliegtuigen van belang is - het gewicht van de verbindingen tussen de segmenten. Om die reden wordt er voortdurend naar gestreefd het aantal op zichzelf staande onderdelen waaruit bijvoorbeeld luchtkanalen of stuurvlakken zijn opgebouwd, zoveel mogelijk te beperken, bijvoorbeeld 30 door integratie van segmenten. Om redenen van besparingen op investeringen in bouwmallen, verlaging van de produktietijd en gewichtbesparing, zou het dus aantrekkelijk zijn om voor de vervaardiging van deze onderdelen over een bouwwijze te beschikken waarmee het aantal bouwmallen en samenbouwhandelingen nog verder is te beperken.

35 Doel van de uitvinding is derhalve een werkwijze van het in de aan hef genoemde soort te verschaffen, waarmee segmenten die de contour van een kokervormige constructie bepalen en daar deel van uitmaken, in één vormmal te vervaardigen.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de verstijfde 40 panelen gevormd worden op onderling gescheiden gebieden van een plaat .8800386 2 < buigbaar materiaal in uitgeslagen stand, en deze plaat vervolgens langs één of meer zich buiten de verstijfde gebieden bevindende onverstijfde gebieden omgebogen wordt totdat de vrije langsranden van de plaat zich nabij elkaar bevinden, waarna deze langsranden aan elkaar verbonden wor-5 den. Het aantal produktiedelingen is zo teruggebracht tot één.

De onverstijfde gebieden moeten elastisch of plastisch in contour gebogen worden. De betreffende gebieden kunnen van bijvoorbeeld een vezelversterkte kunststof zijn, doch ook denkbaar is om metaal of een laminaat van metaal en kunststof te gebruiken. Gezien de stand waarin de 10 integrale constructie wordt vervaardigd, is een goede toegankelijkheid verzekerd van alle gebieden daarvan die bewerkt moeten worden en komt de constructie in één bewerkingsgang tot stand.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kan een voorwerp met een vleugelprofielvormige doorsnede worden vervaardigd, zoals bijvoorbeeld 15 een trimvlak voor een vliegtuig. Volgens de uitvinding kan dit bereikt worden doordat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de plaat tussen de verstijfde panelen naar de zijde van de verstijvingsmiddelen omgebogen wordt en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar bevestigd worden, waarbij de afmeting van het plaatge-20 deelte tussen de verstijfde panelen zodanig is dat dit tot een vleugel-neus met de gewenste afmetingen kan worden gebogen. Bij een trimvlak is de door de luchtstroming uitgeoefende belasting op de vleugelneus gering, zodat een verhoudingsgewijze slappe huidconstructie toelaatbaar is. De huidpanelen achter de neuskap van het trimvlak worden wel belast 25 door de luchtstroming en zijn daarom inwendig verstevigd met extra materiaal. Ter verkrijging van een doosvormige constructie die de belastingen kan doorleiden naar het externe aandrijfpunt en de draaipunten van het trimvlak, kan ter plaatse van de grootste dikte- afmeting in dwarsdoorsnede van het trimvlak een in langsrichting verlopende ligger worden 30 aangebracht. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt dat bereikt doordat op de naar het andere paneel gekeerde rand van het ene paneel één zijde van een ligger wordt bevestigd, en de plaat vervolgens zodanig wordt omgebogen dat de overeenkomstige rand van het andere paneel komt aan te liggen tegen de andere zijde van de ligger, waarna deze rand aan 35 die zijde van de ligger wordt bevestigd.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld ook een luchtkanaal voor de cabine van een passagiersvliegtuig worden vervaardigd. Zulke kanalen bezitten een bij benadering rechthoekige dwarsdoorsnede. Een dergelijk luchtkanaal kan worden toegepast voor de luchtver-40 versingsinstallatie van de passagiersruimte. Volgens de uitvinding wordt *880038$ r 3 nu een dergelijke constructie vervaardigd doordat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de zich buiten de panelen bevindende gebieden van de plaat omgebogen worden zodanig dat de verstijfde panelen tegenover en evenwijdig aan elkaar verlopen, en de 5 vrije langsranden van de twee buitenste buiten de panelen liggende gebieden aan elkaar bevestigd worden. Eventueel kan in verband met de vormstabiliteit een dergelijk kanaal aan de buitenzijde aanvullend voorzien worden van verstijvingsmiddelen zoals spanten.

Uit het voorgaande volgt dat de huidplaat in de onverstijfde gebie-10 den genoemd, tot de eindvorm van het eindprodukt moet kunnen worden verbogen en dan een voldoend sterke, vormvaste en duurzame verbinding moet vormen tussen de wel verstijfde gebieden. De samenstelling van de huidplaat kan of berekend worden door de bij het ombuigen optredende materi-aalspanningen op bekende wijze uit te rekenen, of empirisch worden be-15 paald. De gevonden spanningen moeten daarbij onder geschikte grenswaarden blijven, terwijl de vorm van de huidplaat na buiging moet overeenkomen met de gewenste vorm.

In het geval van een volgens de uitvinding vervaardigd trimvlak moet de onverstijfde vleugelneus eveneens een bepaalde minimum stijfheid 20 bezitten. Het is daarom noodzakelijk voor de huidplaat een materiaal te kiezen dat ten minste buigbaar is in de richting waarin gebogen moet worden en na de buiging voldoende vormvast is. Om te vermijden dat te hoge materiaal spanningen optreden in een gebogen neuskap en in de lijm-verbindingen van het trimvlak, wordt de hoek waarover de huidplaat ver-25 bogen moet worden bij voorkeur zo klein mogelijk gehouden. Volgens de uitvinding wordt dit bereikt doordat de plaat buigbaar materiaal tevens in bepaalde, zich buiten de te verstijven gebieden bevindende gebieden geheel of bij benadering in de gewenste vorm gebracht wordt, de verstijvingsmiddelen aangebracht worden in de te verstijven gebieden, vervol-30 gens de niet of gedeeltelijk voorgevormde, zich buiten de verstijfde gebieden bevindende gebieden omgebogen worden en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar verbonden worden. Door de gekromde vorm van de buig-stroken zal de vormmal van het tussenprodukt niet vlak zijn en neemt de toegankelijkheid af. Doch door een goede materiaalsamenstelling te kie-35 zen voor de buigstrook kan de voorgevormde vorm zodanig zijn, dat toch een goede toegankelijkheid verzekerd is.

Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen zowel kokervormen vervaardigd worden met een in langsrichting constante dwarsdoorsnede, alsmede dergelijke met een in langsrichting niet constante dwarsdoorsne-40 de. Dit laatste kan bereikt worden doordat langsranden van de wel en/of .8800386 •f 4 '<· niet verstijfde gebieden niet evenwijdig verlopen.

Zoals genoemd kunnen als materiaal voor de huidplaat zowel metaal als kunststof, alsmede combinaties daarvan gebruikt worden. In het geval van een vezelversterkte kunststofconstructie is voor de buiggebieden 5 van het trimvlak één laag met aramideweefsel versterkte epoxyhars geschikt, bijvoorbeeld Fothergill and Harvey-Dl72 of ten Kate Glas VD60, met aan de buitenzijde een laag lijm, bijvoorbeeld American Cyanamid FM 300K ter voorkoming van pinholes in het oppervlak.

De uitvinding heeft ook betrekking op een mal voor het uitvoeren 10 van de onderhavige werkwijze. Terwijl in het verleden voor het vervaardigen van dergelijke voorwerpen steeds een aantal mallen moest worden toegepast voor de afzonderlijke samenstellende onderdelen, kan zoals genoemd volgens de uitvinding het gehele voorwerp gevormd worden met behulp van een enkele mal. Dit wordt bereikt doordat de mal de vorm heeft 15 van de constructie in opengeslagen stand en in één of meer doch niet alle niet te verstijven gebieden van het voorwerp de eindvorm of bij benadering de eindvorm bezit.

De uitvinding zal aan de hand van enkele in de tekening afgebeelde uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

20 Fig. 1 toont een aanzicht volgens de lijn I-I van fig. 2 van het tussenprodukt voor het vervaardigen van een trimvlak; fig. 2 toont een bovenaanzicht van het tussenprodukt in uitgeslagen stand voor het vervaardigen van een trimvlak als eindprodukt; fig. 3 toont een uit het tussenprodukt volgens de fig. 1, 2 ver-25 vaardigd trimvlak; fig. 4 toont tussenprodukt ter vervaardiging van een luchtkanaal; fig. 5 toont het met het tussenprodukt volgens fig. 4 vervaardigde luchtkanaal; fig. 6 toont de vormmal ter vervaardiging van het tussenprodukt 30 volgens fig. 4;

Het in fig. 1 getoonde tussenprodukt 1 bestaat uit een vezelver-sterkt huidlaminaat 2 met de daarmee verbonden honingraatverstijvingen 3. Het geheel is op bekende wijze gefabriceerd in een niet getoonde mal; de verstijfde huiddelen 3 bezitten in het tussenprodukt de vorm die de 35 panelen in het eindprodukt dienen te hebben.

Het bovenaanzicht in fig. 2 toont dat het tussenprodukt 1 verder voorzien kan zijn van gaten 18 voor de ophanging van het trimvlak. De ligger van het trimvlak zoals aangegeven in fig. 3 wordt gefabriceerd in een niet getoonde mal. Het trimvlak wordt nu gevormd uit het tussenpro-40 dukt 1 en de ligger 9. Door de vlakken 5-8 en de flenzen van de ligger 9 .880D386 !* 5 te voorzien van lijm, de ligger in de samenbouwmal te positioneren en het tussenprodukt 1 daaromheen te plaatsen en het gebied 4 tussen de panelen 2 om te buigen en vervolgens de randen 5, 6 aan elkaar te verbinden.

5 In fig. 4 bezit het laminaat 10 reeds gedeeltelijk de definitieve vorm van het eindprodukt; op het laminaat 10 zijn de verstijvingen 11, 12 aangebracht. Door de plaat 10 in het gebied 13 te verbuigen, wordt het in fig. 5 afgebeelde luchtkanaal verkregen. De langsranden 14, 15 zijn daarbij op bekende wijze aan elkaar verbonden.

10 De in fig. 6 gedeeltelijk afgebeelde mal 16 is geschikt voor het vervaardigen van de plaat uitgangsmateriaal 10; de mal 16 bezit daarbij behalve in het gekromde gebied 17 reeds de definitieve vorm van de uiteindelijke dwarsdoorsnede van het luchtkanaal. De kromming van het gebied 17 wordt daarbij zo gekozen dat aan de ene kant de gebieden waarop 15 de panelen 11, 12 moeten worden gelijmd goed toegankelijk zijn, en aan de andere kant de buigspanningen bij het verbuigen van de plaat de toelaatbare spanningen niet overschrijden.

.3800386

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van kokervormige constructies voorzien van aan hun langsranden twee aan twee verbonden verstijfde panelen bestaande uit een huidplaat en verstijvingsmiddelen, waarbij de huidplaten gevormd en verstijfd worden, eet het kenmerk, dat de ver- 5 stijfde panelen gevormd worden op onderling gescheiden gebieden van een plaat buigbaar materiaal in uitgeslagen stand, en deze plaat vervolgens over het (de) zich buiten de verstijfde gebieden bevindende onverstijfde gebied(en) omgebogen wordt totdat de vrije langsranden van de plaat zich nabij elkaar bevinden, waarna deze langsranden aan elkaar verbonden wor-10 den.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 voor het vervaardigen van een kokervormige constructie met een doorsnede in de vorm van een vleugel-profiel, zoals een trimvlak, met het kenmerk, dat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de plaat tussen 15 de verstijfde panelen naar de zijde van de verstijvingsmiddelen omgebogen wordt en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar bevestigd worden, waarbij de afmetingen en samenstelling van het plaatgedeelte tussen de verstijfde panelen zodanig is, dat dit tot een vleugelneus met de gewenste geometrie kan wordefi gebogen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat op de naar het andere paneel gekeerde rand van het ene paneel een zijde van een ligger wordt bevestigd, de plaat wordt omgebogen zodanig dat de overeenkomstige rand van het andere paneel aanligt tegen de andere zijde van de ligger, en deze rand aan die zijde van de ligger wordt beves-25 tigd.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 voor het vervaardigen van een kokervormig voorwerp met een bij benadering rechthoekige dwarsdoorsnede, met het kenmerk, dat op een plaat buigbaar materiaal twee verstijfde panelen gevormd worden, de zich buiten de panelen bevindende gebieden 30 van de plaat omgebogen worden zodanig dat de verstijfde panelen tegenover en evenwijdig aan elkaar verlopen, en de vrije langsranden van de twee buitenste buiten de panelen liggende gebieden aan elkaar bevestigd worden.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat op een 35 plaat buigbaar materiaal vier verstijfde panelen gevormd worden, en de zich buiten de panelen bevindende gebieden zodanig omgebogen worden dat de panelen telkens paarsgewijze tegenover en in langsrichting evenwijdig aan elkaar verlopen. .8800386 t

6. Werkwijze volgens conclusie 4 of 5, met het kemerk, dat voor de plaat buigbaar materiaal tevens in bepaalde, zich buiten de te verstijven gebieden bevindende gebieden uitgegaan wordt van een voorgekromde vorm, de verstijvingsmiddelen aangebracht warden in de te ver- 5 stijven gebieden, vervolgens de niet of gedeeltelijk voorgekromde, zich buiten de verstijfde gebieden bevindende gebieden omgebogen worden en de vrije langsranden van de plaat aan elkaar verbonden worden.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, eet het kemerk, dat de langsranden van de wel en/of niet verstijfde gebieden 10 niet evenwijdig verlopen.

8. Mal voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, eet het kemerk, dat hij een opengeslagen stand vormt van de te vervaardigen constructie, en in één of meer, doch niet alle niet te verstijven gebieden van het voorwerp de eindvorm of bij be- 15 nadering de eindvorm bezit. .880 03 86