制造强化复合机翼面板/蒙皮的设备及方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及强化复合面板的制造，尤其涉及用于利用可配置的模块化工具形成、装配及固化强化蒙皮的方法与设备。
【背景技术】
[0002]为了稳固并强化诸如飞行器机翼蒙皮之类的复合面板，面板可结合复合加强筋。例如，可借助沿机翼的翼展方向延伸并通过粘合或共固化技术附接至蒙皮的复合桁条来强化飞行器复合机翼蒙皮。
[0003]用于使强化的蒙皮固化的现有工具非常大、沉重，而且制造起来花费大。蒙皮与桁条一起直接铺放在固化工具上，然后真空装袋。顺序进行桁条、蒙皮、装袋材料及有关物件的放置及装配，从而导致在制品(WIP)流程时间相对长。因为这些流程时间长，所以会需要多种相同的成套工具以达到期望的生产率。这些额外的成套工具既增加了资本成本又增大了工厂地板的空间需求。而且，在将桁条安装在蒙皮上时，通常还需要额外的固化工具及相关的专门工具铺放、处理、保护及精确定位这些桁条。这些额外的工具也会是大而昂贵的，从而进一步增加资本成本、模具交货时间及地板空间需求。
[0004]现有模具的另一问题与这样的需求有关:铺放桁条与蒙皮后，在这些桁条和蒙皮上安装真空装袋材料。这需要在能够安装装袋材料之前完全装配起面板，因此装袋流程时间成为关键制作流程的一部分。
[0005]因此，需要这样的用于制造诸如机翼蒙皮面板之类的强化复合面板的方法和设备，这些方法和设备降低对模具及有关的地板空间需求并提高制造流程速度。还存在对上述类型的方法及设备的以下需求，即允许并行处理铺放、粘合装配及装袋操作以便减少在制品的量及工具周转。
【发明内容】
[0006]本公开的实施方式提供用于制造诸如飞行器机翼蒙皮之类的强化复合面板的方法及设备，这些方法及设备降低模具成本、装配地板空间需求及WIP流程时间。使用允许并行(而不是相互连续)进行铺放、成形、结合及装袋程序的模块化模具。更小更简单的制造模具降低了资本成本，并提供生产灵活性。各个模块化工具包括共线地布置的个体区段，这些个体区段在铺放、成形及固化过程中控制诸如轮廓、凹凸等之类的零件具体属性。工具区段是可重新配置的，以允许铺放并固化具有不同尺寸、形状、轮廓及其它属性的零件，或者使得快速改变加强筋的设计。工具是相当轻质的，这可减少固化时间。
[0007]根据一个公开的实施方式，提供一种用于制造复合层压零件的设备。该设备包括至少一个成形模模块，适于在该成形模模块上形成复合层压件。所述成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线地布置并且各自适于形成所述复合层压件的局部属性。所述设备还包括用于支撑并调节每个成形模区段的位置的支撑组件。所述成形模区段可移除地安装在所述支撑组件上，从而允许装配成期望长度的成形模模块。在所述支撑组件上可滑动地调节每个所述成形模区段。所述成形模模块是细长的，并且包括沿其长度造型的成形面。所述设备还可包括:至少一个固化工具模块，该固化工具模块适于使复合层压件在其上固化，所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线地布置并且各自适于在固化过程中维持所述形成的复合层压件的局部特征的形状。每个所述固化工具区段包括适于向下拉真空袋使其贴靠所述固化工具区段的真空线路。
[0008]根据公开的另一实施方式，提供一种用于制造复合层压加强筋的设备。所述设备包括多个个体成形模模块，复合预浸料能在所述个体成形模模块上形成复合层压加强筋，各个所述成形模模块是细长的，并且沿其长度能配置成形成复合层压加强筋的多种属性中的任何属性。所述设备还包括多个固化工具模块，能在所述固化工具模块上固化所述复合层压加强筋，各个所述固化工具模块是细长的，并且沿其长度能配置成基本匹配形成在所述成形模模块上的所述复合层压加强筋。各个所述个体成形模模块包括多个共线布置的成形模区段。所述设备还包括用于将这些固化工具模块保持成相互索引关系的锁定装置。各个所述固化工具模块包括多个共线布置的固化工具区段。所述设备还包括用于压实各个复合层压加强筋的真空袋。所述真空袋包括多个分别密封在所述固化工具区段上的分离的真空袋区段。所述真空袋区段密封在一起。每个所述固化工具区段包括适于与真空源接合以用于抽吸所述真空袋中的真空的整合真空线路。
[0009]根据再一实施方式，提供一种用于制造强化复合机翼面板的设备。所述设备包括:成形单元，该成形单元包括多个个体成形模模块，复合预浸料能在这些成形模模块上分别形成复合层压加强筋；以及多个个体固化工具模块，所述复合层压加强筋能被置于该固化工具模块上，并在该固化工具模块上固化。所述设备还包括:加强筋装配单元，在该加强筋装配单元中，能将各自具有置于其上的所述复合层压加强筋的所述固化工具模块装配在一起，并以相互索引关系保持；以及最终装配单元，在该最终装配单元中，复合蒙皮被置于所述复合层压加强筋上以备固化。所述设备还可包括:用于压实所述复合蒙皮与所述复合层压加强筋的真空袋。所述真空袋包括多个个体真空袋区段，这些真空袋区段分别所述真空袋区段分别与所述固化工具模块相关联，并密封至所述固化工具模块。各个所述个体成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线布置，并能调节从而形成所述复合层压加强筋之一的期望局部属性。各个所述固化工具模块包括多个固化工具区段，这些固化工具区段共线布置，并且位置可调节以匹配所述复合层压加强筋之一的局部属性。所述固化工具模块可从所述加强筋装配单元滑动至所述最终装配单元。
[0010]根据再一实施方式，提供一种制造复合加强筋的方法。所述方法包括:通过共线布置多个各自适于形成复合加强筋的局部属性的成形模区段装配至少一个成形模模块；以及通过在所述成形模上形成复合预浸料而形成复合加强筋。所述方法还包括将形成的复合加强筋传送至固化工具；并且在所述固化工具上使所形成的复合加强筋固化。所述方法还可包括:通过共线布置多个各自成形并定位成匹配所形成的复合加强筋的局部属性的固化工具区段而装配所述固化工具。
[0011]根据再一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法。所述方法包括:装配多个成形模模块中的各成形模模块，该步骤包括共线地布置并调节多个成形模区段；通过在各个所述成形模模块上形成复合预浸料而制造加强筋；以及装配能在其上形成所述加强筋的多个固化工具模块中的各固化工具模块，该步骤包括共线地布置并调节多个固化工具区段，以匹配所述加强筋的几何形状。所述方法还包括从所述成形模模块将所述加强筋传送至所述固化工具模块；通过并排放置所述固化工具模块而装配多个加强筋；将复合蒙皮置于这多个装配起来的加强筋上；并且固化所述复合蒙皮及装配起来的加强筋。所述方法可包括:将装配起来的加强筋和所述蒙皮真空装袋，该步骤包括将真空袋区段分别密封在所述固化工具模块之上，并且利用所述固化工具模块上的真空线路排空所述真空袋区段而向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。
[0012]根据另一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括:装配多个成形模模块，每个成形模模块适于在其上放置复合加强筋；以及利用真空袋区段分别将所述固化工具模块真空装袋。所述方法还包括将所述真空袋区段密封在一起；在所述复合加强筋上放置复合蒙皮；在所述复合蒙皮上放置垫板；并且将所述真空袋区段密封至所述垫板。所述方法还包括:在将所述复合加强筋分别置于所述固化工具模块上之前分别向下拉所述真空袋区段使其贴靠所述固化工具模块。所述方法还可包括:使所述复合加强筋与所述蒙皮固化；从所述固化工具模块移除所述真空袋区段；并且使所述固化工具模块返回生产。
[0013]根据再一实施方式，提供一种制造强化复合机翼蒙皮的方法，该方法包括:分别在个体成形工具上形成多个复合加强筋；将所形成的复合加强筋分别传送至固化工具；以及通过将所述固化工具装配在一起而装配所述固化加强筋。所述方法还包括将复合蒙皮置于装配起来的复合加强筋上；并且使所述复合蒙皮与装配起来的复合加强筋固化。所述方法还可包括:从装配起来的固化工具移除已固化的复合蒙皮及已固化的复合加强筋；拆卸所述固化工具；并且使所述固化工具返回生产，用于固化另外的复合加强筋。
[0014]而且，本公开包括根据以下条款的实施方式:
[0015]条款1.一种用于制造复合层压零件的设备，所述设备包括:
[0016]至少一个成形模模块，该成形模模块上适于形成复合层压件，所述成形模模块包括多个成形模区段，这些成形模区段共线布置并且各自适于形成所述复合层压件的局部属性。
[0017]条款2.