用于飞行器的大型复合部件的脱模制造技术

本公开涉及用于飞行器的大型复合部件的脱模。提供了用于使复合部件从心轴脱模的系统和方法。所述方法包括以下步骤：将提取工具的第一臂机械地联接到已经硬化到心轴上的复合部件的第一弓形部分；将提取工具的第二臂机械地联接到所述复合部件的第二弓形部分；以及通过反复地执行以下操作直到所述复合部件不再接触所述心轴而将所述复合部件从所述心轴分离：经由所述第一臂使所述复合部件的所述第一弓形部分弹性应变；以及经由所述第二臂使所述复合部件的所述第二弓形部分弹性应变。复合部件的所述第二弓形部分弹性应变。复合部件的所述第二弓形部分弹性应变。

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器的大型复合部件的脱模


[0001]本公开涉及飞行器领域，特别是涉及飞行器部件的制造。

技术介绍

[0002]大型复合部件，例如跨度超过几米(即数十英尺)的部件，在工厂车间内占据了大量空间。这些部件的层压件铺设在固定工作单元中的心轴上。心轴被移动到另一个固定工作单元，并且层压件被硬化成复合部件。接下来，复合部件从心轴移除并运输到新的固定工作单元接受作业。
[0003]从心轴移除复合部件可能特别困难，因为复合部件可能具有填充心轴表面上的槽的形状。
[0004]EP3 552 773的摘要描述了，“一种用于将工件与制造夹具分离的剥离组件具有水平梁组件和一对竖直梁组件。水平梁组件包括具有水平驱动马达的水平梁。每个竖直梁组件均包括可操作地接合到水平驱动马达的竖直梁并且具有可操作地接合到竖直驱动马达的工件附接组件。工件附接组件具有能附接至工件的附接机构。水平驱动马达和竖直驱动马达以这样的方式操作，即，沿着水平驱动轴使竖直梁彼此远离，同时沿着竖直驱动轴移动每个工件附接组件以使得附接机构拉动工件侧部分远离制造夹具，而水平梁的中心支撑件保持工件冠部与制造夹具接触。”[0005]US2013/020030的摘要描述了，“一种用于从纤维复合材料生产结构部件的设备，该部件在大表面上呈三维拱形，包括具有凸形安装表面的夹具，该安装表面具有用于插入结构部件的接收通道，其中加载的夹具与具有相应形状的层压粘合设备相互作用，用于在压力下形成结构部件，其中安装表面包括多个单独可弹性变形的安装外壳部件，这些部件沿着至少一个纵向延伸的节距线彼此相邻布置并附接至多个可弹性变形的支撑框架元件，这些支撑框架元件在外壳内部与节距线成直角延伸；以及多个致动器，用于使安装表面在伸出位置(A)和至少一个缩回位置(B)之间变形，以使夹具从粘合设备相对于没有底切的接收通道移动。”[0006]US2013/000815的摘要描述了，“一种用于制造飞行器用纤维增强机身外壳的设备和方法，该用于增强目的的机身外壳包括多个相互间隔开的纵梁，其中该设备包括基架，基架包括多个不同长度的支撑壁，用于为待制造的机身外壳形成弯曲的安装表面，其中径向向外延伸且可纵向调整的多个致动器固定到安装表面，在该致动器的远端处，在每种情况下都附有借助柔性中间元件互连的用于接收纵梁的模具通道，和/或用于形成真空密封的闭合模具表面的其他模具通道。”[0007]US2004/050498的摘要描述了，“一种成型夹具包括布置在支撑基座上并具有沿着假想曲面定位的上自由端的支撑壁的网格图案、以及布置在壁上以包围夹具内的真空室的模块化截面型材构件。相邻型材构件之间的凹槽、通道和气道连通到真空室中。型材构件的外表面与使用夹具制造的结构部件的预期内表面相匹配。在制造过程中，在外表面贴上一层薄膜以预先建立真空，在贴上真空表层的同时去除薄膜，将纵梁构件放入凹槽中，铺设纤
维表层，在周边施加密封胶，结构外壳被抽真空到表层上，然后这个预成型部件从夹具中取出，注入树脂，除非表层预先用树脂预浸渍并固化。”[0008]US2008/196825的摘要描述了，“一种用复合材料制造空心部件例如飞机机身的特定部分(包括蒙皮和可能的加强元件)的方法和设备。该方法包括：将装有纤维铺放头的多关节臂插入细长形状的阴模内，所述阴模经由旨在接收所述多关节臂的支撑装置的纵向狭缝打开；以及通过使用多关节臂使铺放头移位和多关节臂的所述支撑装置沿着所述纵向狭缝平移的相对移位，使用放置头向阴模的内模制表面施加纤维以形成所述复合材料蒙皮的步骤。”[0009]一种解决方案是利用由多个可分离件组成的心轴，并拆卸心轴，然后将其分成多个部分，形成硬化的复合部件。然而，在脱模过程中将复合部件与心轴分离仍然是一个复杂的过程。具体而言，难以在将复合部件的应变保持低于所需量的同时从固化的复合部件移除心轴段。此外，分段心轴由于其复杂性而设计成本高。这种心轴件之间的接缝也可能在硬化的复合部件中造成不希望有的脊、桥或谷，这可能导致需要在脱模后对复合部件进行再加工。另一种解决方案是制造几何形状不太复杂的复合部件，这些部件在硬化时很容易与心轴分离。此外，在诸如航空航天的某些领域中，降低复合部件中曲线的复杂性是不可行的，因为降低了复杂性的复合部件可能不具有所需的性能。对于大型复合部件，这些问题会被放大。
[0010]因此，希望有方法和设备至少考虑到上面讨论的一些问题以及其他可能的问题。

技术实现思路

[0011]本文描述的实施方式提供了通过将弹性应变反复施加到复合部件的各个弓形部分使复合部件从心轴动态脱模的系统和方法。通过施加弹性应变，复合部件会弯曲而不会永久改变形状。通过(例如，以不同的和增加的程度)将应变反复施加到复合部件的不同部分，复合部件从心轴摇晃、扭曲和/或弯曲，而不会永久弯曲或变形。
[0012]一个实施方式是一种用于使复合部件从心轴脱模的方法。所述方法包括以下步骤：将提取工具的第一臂机械地联接到已经硬化到所述心轴上的复合部件的第一弓形部分；将提取工具的第二臂机械地联接到所述复合部件的第二弓形部分；以及通过反复地执行以下操作直到所述复合部件不再接触所述心轴而将所述复合部件从所述心轴分离：经由所述第一臂使所述复合部件的所述第一弓形部分弹性应变；以及经由所述第二臂使所述复合部件的所述第二弓形部分弹性应变。
[0013]另一实施方式是一种包含程序指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，所述程序指令能操作用于执行使复合部件从心轴脱模的方法。所述方法包括以下步骤：将提取工具的第一臂机械地联接到已经硬化到心轴上的复合部件的第一弓形部分；将提取工具的第二臂机械地联接到所述复合部件的第二弓形部分；以及通过反复地执行以下操作直到所述复合部件不再接触所述心轴而将所述复合部件从所述心轴分离：经由所述第一臂使所述复合部件的所述第一弓形部分弹性应变；以及经由所述第二臂使所述复合部件的所述第二弓形部分弹性应变。
[0014]另一实施方式是一种用于使复合部件从心轴脱模的系统。所述系统包括第一臂，所述第一臂包括：挠曲构件，所述挠曲构件与已经硬化到心轴上的复合部件的轮廓互补；和
夹持单元，所述夹持单元沿着所述挠曲构件设置并且与所述复合部件的第一弓形部分机械地联接。所述系统还包括第二臂，所述第二臂包括：挠曲构件，所述挠曲构件与所述复合部件的轮廓互补；和夹持单元，所述夹持单元沿着所述挠曲构件设置并且与所述复合部件的第二弓形部分机械地联接。所述系统还包括驱动单元，所述驱动单元使所述第一臂和所述第二臂选择性地旋转，使得弹性应变被反复地施加到所述第一弓形部分和所述第二弓形部分。
[0015]另一实施方式是一种用于使复合部件脱模的方法。所述方法包括以下步骤：使复合部件的第一弓形部分远离心轴弹性应变；使所述复合部件的第二弓形部分远离所述心轴弹性应变；以及反复地增加施加到所述第一弓形部分的弹性应变和施加到所述第二弓形部分的弹性应变。
[0016]另一实施方式是将复合部件从心轴分离的方法。所述方法包括以下步骤：经由反复弹性地偏转所述复合部件的弓形部分的提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使复合部件(120)从心轴(110)脱模的方法(200)，所述方法(200)包括以下步骤：将提取工具(130)的第一臂(350)机械地联接(202)到已经硬化到所述心轴(110)上的所述复合部件(120)的第一弓形部分(334)；将所述提取工具(130)的第二臂(360)机械地联接(204)到所述复合部件(120)的第二弓形部分(336)；以及通过反复地执行以下操作直到所述复合部件(120)不再接触所述心轴(110)而将所述复合部件(120)从所述心轴(110)分离(206)：
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经由所述第一臂(350)使所述复合部件(120)的所述第一弓形部分(334)弹性应变(208)；以及
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经由所述第二臂(360)使所述复合部件(120)的所述第二弓形部分(336)弹性应变(210)。2.根据权利要求1所述的方法(200)，所述方法(200)还包括以下步骤中的一个或多个：
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基于所述复合部件(120)的平移阻力的减小确定所述复合部件(120)不再接触所述心轴(110)；和/或
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将所述第一臂(350)的唇缘(136)放置成与所述第一弓形部分(334)的端部接触，以及将所述第二臂(360)的唇缘(136)放置成与所述第二弓形部分(336)的端部接触；和/或
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释放所述复合部件(120)上的弹性应变，使得所述复合部件(120)弹性地回复到由所述心轴(110)限定的形状；和/或
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提升所述复合部件(120)离开所述心轴(110)并且将所述复合部件(120)放置到用于装配线的轨道(144)上；和/或其中，将所述第一臂(350)机械地联接到所述第一弓形部分(334)的步骤包括：将所述第一臂(350)放置成与机身的半圆筒区段(121)的侧面接触；并且将所述第二臂(360)机械地联接到所述第二弓形部分(336)的步骤包括：将所述第一臂(350)放置成与机身的所述半圆筒区段(121)的侧面接触。3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中：将所述第一臂(350)机械地联接到所述第一弓形部分(334)的步骤包括：将所述第一臂(350)处的真空联接器(343)放置成与所述第一弓形部分(334)接触；并且将所述第二臂(360)机械地联接到所述第二弓形部分(336)的步骤包括：将所述第二臂(360)处的真空联接器(343)放置成与所述第二弓形部分(336)接触，并且可选地其中，将所述第一臂(350)机械地联接到所述第一弓形部分(334)的步骤包括：经由所述第一臂(350)夹持所述第一弓形部分(334)中的转位特征(122)；并且将所述第二臂(360)机械地联接到所述第二弓形部分(336)的步骤包括：经由所述第二臂(360)夹持所述第二弓形部分(336)中的转位特征(122)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法(200，250)，其中，将所述复合部件(120)从所述心轴(110)分离(206)的步骤还包括：反复地增加(256)施加到所述第一弓形部分(334)的弹性应变以及施加到所述第二弓形部分(336)的弹性应变；并且可选地还包括：
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基于所述复合部件(120)的平移阻力的减小确定所述复合部件(120)处的树脂已经被
从所述心轴(110)释放；和/或可选地其中，通过夹持所述第一弓形部分(334)的支承边缘(124)来执行使所述第一弓形部分(334)弹性应变，或者从所述第一弓形部分(334)的支承边缘(124)执行使所述第一弓形部分(334)弹性应变；和/或可选地其中，反复地增加弹性应变的步骤包括：交替地增加施加到所述第一弓形部分(334)的所述弹性应变，以及增加施加到所述第二弓形部分(336)的所述弹性应变；和/或可选地还包括：使所述复合部件(120)的第三部分(141
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3)远离所述心轴(110)弹性应变。5.根据权利要求1或3所述的方法(270)，所述方法(250)包括：将提取工具(130)的第一臂组(132
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1)机械地联接(272)到所述复合部件(120)的所述第一弓形部分(141
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1)，其中，所述第一臂组(132
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1)包括所述第一臂(350)和所述第二臂(360)；并且可选地其中，将所述提取工具(130)的第二臂组(132
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2)机械地联接到所述复合部件(120)的所述第二弓形部分(141
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2)的步骤包括：经由所述第二臂组(132
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2)处的真空联接器(343)向所述复合部件(120)施加真空联接；和/或可选地其中，通过经由所述第一臂(350)和所述第二臂(360)向所述复合部件(120)施加应变而将所述复合部件(120)处的硬化树脂(276)从所述心轴(110)分离的步骤包括：将所述复合部件(120)的纵梁(332)之间的硬化树脂(276)从心轴(110)的槽(322)分离。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(1100)，其中，所述提取工具(130)包括外模线OML心轴工具(130)，所述方法(1100)还包括以下步骤：
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将所述复合部件(1000)远离所述OML心轴工具(130)转移到内模线IML输送装置(850)；
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将所述复合部件(1000)远离所述IML输送装置(850)转移到OML输送装置(860)；以及
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经由所述OML输送装置(860)运输所述复合部件(1000)，并且可选地其中，将所述复合部件(1000)远离所述OML心轴工具(130)转移到所述IML输送装置(850)的步骤包括：将所述复合部件(1000)联接到所述IML输送装置(850)...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：