用于制造复合面板的复合工具和相关方法技术

本申请题为“用于制造复合面板的复合工具和相关方法”。一种形成工具的方法包括将第一构建层片施加于初始层片。第二构建层片被施加于第一构建层片。相继构建层片被施加于第二构建层片上以进行构建，相继构建层片包括构建层片的中间部分和最后构建层片。由最后构建层片、第一构建层片和它们之间的构建层片的前缘限定的表面限定了在第一区段和第二区段之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓。基本曲率连续的表面轮廓的形状是基于至少一部分相继构建层片的经调整的层片落差率确定的。

【技术实现步骤摘要】
用于制造复合面板的复合工具和相关方法
本公开涉及用于制造结构面板的方法和工具，并且更具体地涉及用于制造具有基本曲率连续的表面轮廓的面板的方法和工具。
技术介绍
复合结构和面板可用于多种应用。用于飞行器的复合面板以及用于其他应用的复合面板是使用例如外模线(OML)工具或内模线(IML)工具之类的工具形成的。复合面板和用于形成复合面板的工具通常包括堆叠在一起的层片(ply)的多个层(layer)，以形成限定工具表面的结构。对于用于形成复合面板的工具而言，由于其下衬结构的厚度或形状的变化，该工具旨在跨越显著和明显的不连续部，因此工具表面轮廓变得至关重要。以简单的线性方式对不连续部进行建模的工具表面轮廓和产生的面板轮廓往往会在所得到的复合面板中导致不希望的可见表面异常。举例来说，现在参考图1，其示出了具有线性表面轮廓101的工具10，该工具用于形成跨越第一区段102和第二区段122之间的不连续部的面板100。多层的层片(例如106、108和109)被相继地施加于初始层片104，以形成由工具10形成的面板100的表面轮廓101。相继多层的层片可以以层片落差彼此错开。层片落差(plydrop)被定义为一个层片相对于相继的第二层片的横向位移。在图1在，跨过工具10的层片落差是恒定的，从而导致面板的线性工具表面轮廓101。当用于形成复杂的三维面板时，此线性或平坦的工具表面轮廓101可能导致面板表面中出现可见的表面异常(例如，由于非曲率连续的过渡部导致的可见的表面异常)，即使所得到的面板在结构上是完好的。这归因于用于形成面板的表面100的性质。对于在主要接头附近(例如，在机翼-机体接头、尾翼-机体接头等附近)出现表面不连续部的情况下形成的面板，可见的表面异常可能会增大。可见的表面异常可能会给出局部蒙皮屈曲的外观，而实际上并没有真正的蒙皮屈曲(skinbuckling)。这导致不必要的设备停机时间和计划外的检查。另外，如图1中的箭头110所示，如果层片落差在工具表面的线性轮廓中是激进的(aggressive)，则这可能导致所得到的面板和相关的结构加强件中的盖和凸缘压缩。在某些情况下，这会导致所得到的结构面板和相关的结构加强件起皱。此外，对于由平坦的OML表面和具有非工具包表面的IML组合而成的面板，IML表面的轮廓可能会在接口加强件中形成压缩区域。另一方面，如果层片落差太平缓，则可能导致所得到的结构面板的重量增加。因此，当形成由于厚度或形状的变化而跨越表面不连续部的面板时，不是仅实现如图1所示的线性斜面轮廓，而是期望更复杂地考虑用于形成面板的工具表面的构型的轮廓。需要形成这样的工具表面轮廓，其防止和/或最小化成品面板表面上的表面异常的外观或面板缺陷的其他错误指示。此外，需要改进形成这种结构面板的质量和简便性，同时使面板的重量最小化。
技术实现思路
本公开的各方面满足了上述和其他需求，在一个方面，本公开提供了一种形成用于生产跨越不连续部的面板的工具的方法。不连续部被限定在第一区段和第二区段之间。不连续部处还具有横向位移和纵向位移。形成工具的该方法包括将第一构建层片施加于初始层片，其中初始层片与第一区段部分地共同延伸并且至少跨越横向位移。第一构建层片具有前缘和厚度。该方法还包括将第一构建层片施加于初始层片，使得其前缘靠近第一区段。接下来，该方法包括将第二构建层片施加于第一构建层片，第二构建层片具有前缘并限定厚度。第二构建层片被施加于第一构建层片，使得其前缘从第一构建层片的前缘朝向第二区段横向移位。该方法还包括施加相继构建层片以在第二构建层片上进行构建，相继构建层片包括构建层片的中间部分和最后构建层片，使得最后构建层片与第二区段部分地共同延伸。每个相继构建层片具有前缘和厚度。每个相继构建层片被施加于前一构建层片，使得其边缘与前一构建层片的边缘重合或从前一构建层片的边缘朝向第二区段横向移位。相继构建层片和前一构建层片的前缘之间的横向位移相对于相继构建层片的厚度限定了层片落差率(plydropratio)。相继构建层片的层片落差率减小直到中间部分并从中间部分到最后构建层片增加，使得由最后构建层片、第一构建层片和它们之间的构建层片的前缘限定的表面轮廓限定在第一区段和第二区段之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓。此外，在施加相继构建层片之前，该方法还包括基于至少一部分相继构建层片的经调整的层片落差率来确定基本曲率连续的表面轮廓的形状，其中经调整的层片落差率与线性层片落差率成正比，并且与柔软度因子和层片落差数成反比，柔软度因子的范围在0到1之间，层片落差数是介于第一构建层片和最后构建层片之间的构建层片的数量。本公开的另一方面提供了一种生产跨越不连续部的面板的方法，该不连续部被限定在第一区段和第二区段之间并且具有横向位移和纵向位移。该方法包括形成工具。形成工具的步骤包括将第一构建层片施加于初始层片，该初始层片与第一区段部分地共同延伸并且至少跨越横向位移。第一构建层片具有前缘和厚度。第一构建层片被施加于初始层片，使得其前缘靠近第一区段。形成工具的步骤进一步包括将第一构建层片施加于初始层片，该初始层片与第一区段部分地共同延伸并至少跨越横向位移，其中第一构建层片具有前缘和厚度。第一构建层片被施加于初始层片，使得其前缘靠近第一区段。形成工具的步骤进一步包括：施加相继构建层片以在第二构建层片上进行构建，相继构建层片包括构建层片的中间部分和最后构建层片，以使最后构建层片与第二区段部分地共同延伸，其中每个相继构建层片均具有前缘和厚度。每个相继构建层片被施加于前一构建层片，使得其边缘与前一构建层片的边缘重合或从前一构建层片的边缘朝向第二区段横向移位。相继构建层片和前一构建层片的前缘之间的横向位移相对于相继构建层片的厚度限定了层片落差率。相继构建层片的层片落差率减小直到中间部分并从中间部分到最后构建层片增加，使得由最后构建层片、第一构建层片和它们之间的构建层片的前缘限定的表面轮廓限定在第一区段和第二区段之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓。此外，在施加相继构建层片之前，该方法还包括基于至少一部分相继构建层片的经调整的层片落差率来确定基本曲率连续的表面轮廓的形状，其中经调整的层片落差率与线性层片落差率成正比，并且与柔软度因子和层片落差数成反比，柔软度因子的范围在0到1之间，层片落差数是介于第一构建层片和最后构建层片之间的构建层片的数量。生产面板的方法还包括通过将面板组装材料施加到所形成的工具来形成面板，以使面板组装材料从第一区段延伸到第二区段，与在其间延伸的基本曲率连续的表面轮廓一致。本公开的又一方面提供了一种用于生产跨越不连续部的面板的工具，该不连续部被限定在第一区段和第二区段之间并且具有横向位移和纵向位移。这样的工具包括施加于初始层片的第一构建层片，该初始层片与第一区段部分地共同延伸并且至少跨越横向位移，该第一构建层片具有前缘并限定厚度，并且第一构建层片被布置成使得其前缘靠近第一区段。该工具还包括施加于第一构建层片的第二构建层片，第二构建层片具有前缘并限定厚度，并且第二构建层片被布置成使得其前缘从第一构建层片的前缘朝向第二区段横向移位。该工具还包括被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成用于生产跨越不连续部的面板(200)的工具(20)的方法，所述不连续部被限定在第一区段(202)和第二区段(222)之间并且具有横向位移(203)和纵向位移(205)，所述方法包括：/n将第一构建层片(206)施加于初始层片(204)，所述初始层片(204)与所述第一区段(202)部分地共同延伸并且至少跨越所述横向位移(203)，所述第一构建层片(206)具有前缘(207)并限定厚度(209)，并且所述第一构建层片(206)被施加于所述初始层片(204)以使得其前缘(207)靠近所述第一区段(202)；/n将第二构建层片(208)施加于所述第一构建层片(206)，所述第二构建层片(208)具有前缘(213)并限定厚度(215)，并且所述第二构建层片(208)被施加于所述第一构建层片(206)以使得其前缘(213)从所述第一构建层片(206)的所述前缘(207)朝向所述第二区段(222)横向移位；/n施加相继构建层片以在所述第二构建层片(208)上进行构建，所述相继构建层片包括构建层片的中间部分(22)和最后构建层片(220)，使得所述最后构建层片(220)与所述第二区段(222)部分地共同延伸，每个所述相继构建层片具有前缘并限定厚度并且被施加到前一构建层片，使得其前缘与所述前一构建层片的前缘重合或者从所述前一构建层片的前缘朝向所述第二区段(222)横向移位，所述相继构建层片与所述前一构建层片的前缘之间的横向位移相对于所述相继构建层片的厚度限定了层片落差率，所述层片落差率减小直到所述中间部分并从所述中间部分(22)到所述最后构建层片(220)增加，使得由所述最后构建层片(220)、所述第一构建层片(206)和它们之间的构建层片的前缘限定的表面限定在所述第一区段(202)和所述第二区段(222)之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓(218)；以及/n在施加所述相继构建层片之前，基于至少一部分的所述相继构建层片的经调整的层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状，其中所述经调整的层片落差率与线性层片落差率成正比并且与柔软度因子和层片落差数成反比，所述柔软度因子的范围在0到1之间，所述层片落差数是介于所述第一构建层片(206)和所述最后构建层片(220)之间的构建层片的数量。/n...

【技术特征摘要】
20191122 US 16/691,8021.一种形成用于生产跨越不连续部的面板(200)的工具(20)的方法，所述不连续部被限定在第一区段(202)和第二区段(222)之间并且具有横向位移(203)和纵向位移(205)，所述方法包括：
将第一构建层片(206)施加于初始层片(204)，所述初始层片(204)与所述第一区段(202)部分地共同延伸并且至少跨越所述横向位移(203)，所述第一构建层片(206)具有前缘(207)并限定厚度(209)，并且所述第一构建层片(206)被施加于所述初始层片(204)以使得其前缘(207)靠近所述第一区段(202)；
将第二构建层片(208)施加于所述第一构建层片(206)，所述第二构建层片(208)具有前缘(213)并限定厚度(215)，并且所述第二构建层片(208)被施加于所述第一构建层片(206)以使得其前缘(213)从所述第一构建层片(206)的所述前缘(207)朝向所述第二区段(222)横向移位；
施加相继构建层片以在所述第二构建层片(208)上进行构建，所述相继构建层片包括构建层片的中间部分(22)和最后构建层片(220)，使得所述最后构建层片(220)与所述第二区段(222)部分地共同延伸，每个所述相继构建层片具有前缘并限定厚度并且被施加到前一构建层片，使得其前缘与所述前一构建层片的前缘重合或者从所述前一构建层片的前缘朝向所述第二区段(222)横向移位，所述相继构建层片与所述前一构建层片的前缘之间的横向位移相对于所述相继构建层片的厚度限定了层片落差率，所述层片落差率减小直到所述中间部分并从所述中间部分(22)到所述最后构建层片(220)增加，使得由所述最后构建层片(220)、所述第一构建层片(206)和它们之间的构建层片的前缘限定的表面限定在所述第一区段(202)和所述第二区段(222)之间延伸的基本曲率连续的表面轮廓(218)；以及
在施加所述相继构建层片之前，基于至少一部分的所述相继构建层片的经调整的层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状，其中所述经调整的层片落差率与线性层片落差率成正比并且与柔软度因子和层片落差数成反比，所述柔软度因子的范围在0到1之间，所述层片落差数是介于所述第一构建层片(206)和所述最后构建层片(220)之间的构建层片的数量。


2.根据权利要求1所述的方法，其中施加相继构建层片包括施加相继构建层片以使得所述中间部分(22)中的相继构建层片的所述层片落差率是恒定的或线性的，并且使得所述中间部分(22)中的所述构建层片的所述前缘限定线性表面轮廓。


3.根据权利要求1所述的方法，其中基于至少一部分的所述相继构建层片的经调整的层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状包括：基于每个所述相继构建层片的经调整的层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状。


4.根据权利要求1所述的方法，其中基于至少一部分的所述相继构建层片的经调整的层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状包括：基于刻面层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状，其中所述刻面层片落差率是预定最小层片落差率和经调整的层片落差率两者中的最大值。


5.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)的形状进一步包括：基于作为约10:1的所述预定最小层片落差率和经调整的层片落差率两者中的最大值的所述刻面层片落差率来确定所述基本曲率连续的表面轮廓(218)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·R·勒舍，S·M·狄克逊，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US