專利名稱：用于自動(dòng)生產(chǎn)干纖維預(yù)成型件的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種制造細(xì)長(zhǎng)織物預(yù)成型件的設(shè)備及方法，該預(yù)成型件用來通過使用樹脂灌注的方法來制造承載復(fù)合構(gòu)件。
背景技術(shù)：
這種預(yù)成型件被稱為“干的”并且僅包括少量——通常少于5%——粘合剤，粘合劑對(duì)維持所述預(yù)成型件的粘合是必要的，但所述預(yù)成型件必須保持足夠多的孔以使樹脂能夠在所述灌注操作中完全浸漬所述預(yù)制件。更具體地，作為本發(fā)明的主題的所述設(shè)備及方法被設(shè)計(jì)用于制造大致為圓形的預(yù)成型件，大致為圓形的預(yù)成型件用于例如制造飛行器機(jī)身框架或框架的部段。這種承載構(gòu)件以節(jié)段的形式出現(xiàn)，節(jié)段的基本不變的橫截面通?？梢允荓形、U 形、Z形或者具有更復(fù)雜的形狀，所述橫截面沿表示任何平面曲線的縱向軸線、在10倍于橫截面的寬度的長(zhǎng)度上延伸。這種節(jié)段的橫截面包括至少兩個(gè)非共面的翼部。就例如機(jī)身框架的大致為圓形的構(gòu)件來說，兩個(gè)翼部中的至少ー個(gè)具有沿其寬度變化的曲率半徑。通常，平均曲率半徑是寬度的20倍大。所述構(gòu)件的橫截面能夠局部地加寬，更具體地是沿徑向方向局部地加寬，從而實(shí)現(xiàn)接合。這種承載構(gòu)件由根據(jù)特定方向和特定堆疊次序堆疊的纖維獲得。在申請(qǐng)人的法國(guó)專利申請(qǐng)F(tuán)R2920743中描述了這種節(jié)段的示例。根據(jù)實(shí)施的示例，這種節(jié)段通過以特定方向放置包括多個(gè)干纖維層的預(yù)成型件， 或通過放置以密封模具的壓印基本復(fù)制了最終構(gòu)件的形狀的層片來獲得。然后，通過在預(yù)成型件中轉(zhuǎn)移或灌注樹脂，纖維沉入到樹脂中并且最后預(yù)成型件固化以使所述樹脂聚合。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，要獲得所述預(yù)成型件需要如下的手動(dòng)操作，包括在基本復(fù)制了所述部件的形狀的模板、沖壓機(jī)或模板上對(duì)各層片進(jìn)行沉積。纖維以無紡織物帶材、織物或多軸堆疊的形式沉積在帶中。操作者強(qiáng)制所述帶采用所述工具的形狀——橫截面和縱廓形都是這樣，而不會(huì)引起纖維起皺或起波紋，這些都將使得最終部件的機(jī)械性能降低。但是，例如碳的或玻璃纖維的纖維并未示出彈性變形的能力。在沉積吋，操作者必須仔細(xì)以便維持在被沉積的不同層中的基本不變和均勻的張カ，以通過在纖維之間的距離及滑動(dòng)的受控制的變化而未起皺來使所述帶采用所述工具的形狀。這種操作就是通常所謂的“張開”，該操作包括在工具上以受控制的方式對(duì)包括連續(xù)纖維的纖維預(yù)成型件進(jìn)行按壓及拉伸。通過以下方式實(shí)現(xiàn)維持預(yù)成型件的粘合通過對(duì)沉積的帶進(jìn)行局部地加熱來熱激活包含在沉積的帶中的少量粘合劑。這種加熱具有使?jié)B透在相接觸的纖維中的所述少量粘合劑流態(tài)化的效果。這種流態(tài)化通常伴隨著粘合劑的膨脹，粘合劑的體積增大；這種膨脹靠壓カ維持。粘合劑的至少部分地聚合使層相互固定并固定在工具上。通常，在手動(dòng)鋪設(shè)操作期間，操作者僅僅通過點(diǎn)或沿線將層片局部地相互焊接。然后，一旦已經(jīng)沉積了所有的X層片(通常為4或幻，預(yù)成型件就會(huì)在通過真空袋形裝置在變熱的同時(shí)被壓緊。這種手動(dòng)操作需要操作者表現(xiàn)出的敏捷，包括安裝壓緊裝置的大量的處理時(shí)間以及特定的方法，并且因此導(dǎo)致了高生產(chǎn)成本。因此，這種生產(chǎn)方法依然將部件的制造限制成小的體積。已知的是現(xiàn)有技術(shù)中的用于制造細(xì)長(zhǎng)預(yù)成型件的自動(dòng)的或半自動(dòng)的鋪設(shè)方法。這些方法主要適于由預(yù)先灌注有處于“生”(uncooked)的狀態(tài)的熱固樹脂的帶獲得的預(yù)成型件。這種帶是發(fā)粘的并且容易地以緊密堆疊的形式使自身維持在工具上而無需壓緊壓力-溫度的特殊循環(huán)。專利EP0436415描述了ー種用于形成主要由預(yù)浸漬的帶制成的細(xì)長(zhǎng)圓形預(yù)成型件的裝置，預(yù)灌注的帶通過囊袋的逐步作用而張開到工具上。在該專利中描述的裝置難以適應(yīng)大尺寸的部件，例如用于寬體飛機(jī)的機(jī)身框架。另外，在囊袋的作用解除之后，該裝置不允許由非粘性的帶制成的干預(yù)成型件的形狀。國(guó)際申請(qǐng)W02005/011961描述了ー種用于鋪設(shè)細(xì)長(zhǎng)預(yù)成型件的方法及裝置。該裝置使用輥來拉緊、按壓以及壓緊沉積在工具上的帯。該裝置不適于對(duì)包括少量粘合劑的干的帶進(jìn)行沉積。其不具有焊接裝置和施加壓緊熱循環(huán)的裝置。在沉積冷的帶時(shí)，使用輥將壓緊壓力施加到冷的帶上。就干的纖維帶來說，沿該輥的母線施加壓カ不允許將足夠的長(zhǎng)度的帶維持在工具上，以避免在張開作用期間帶的任何起皺現(xiàn)象。通過以系列的形式使得輥的數(shù)量増加來消除該缺點(diǎn)，這些輥通過其滾動(dòng)作用特別是當(dāng)干預(yù)成型件(另外，干預(yù)成型件是多孔的)的厚度變大時(shí)最后形成纖維的起皺現(xiàn)象。但是，這種褶皺對(duì)因此獲得的部件的機(jī)械性能非常不利。最終，滾動(dòng)作用沒有使得能夠在沉積的時(shí)候施加局部的壓力-溫度的適當(dāng)?shù)难h(huán)。實(shí)際上，粘合劑的流態(tài)化和膨脹與輥的作用相結(jié)合，導(dǎo)致了在滾動(dòng)有輥的層片中粘合劑的局部擠出以及在預(yù)成型件中產(chǎn)生粘合劑團(tuán)塊，這些團(tuán)塊對(duì)最終部件的質(zhì)量也是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要ー種方法及設(shè)備，所述方法及設(shè)備使得能夠由包括少量粘合劑的連續(xù)的纖維獲得細(xì)長(zhǎng)纖維預(yù)成型件，所述方法及設(shè)備適于大規(guī)模生產(chǎn)并且其生產(chǎn)質(zhì)量不取決于操作者的技能。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于在細(xì)長(zhǎng)形狀的長(zhǎng)度段之上逐漸并連續(xù)地沉積纖維帶的方法，所述纖維帶包括少量粘合劑以制成所謂的干預(yù)成型件，所述干預(yù)成型件的橫截面包括至少兩個(gè)非共面的翼部，該方法包括以下步驟，所述步驟順序地并且按照下列次序執(zhí)行-加熱所述帶的一部分以激活少量的粘合劑；-將所述部分按壓在預(yù)成型件的表面中的ー個(gè)上；-在使預(yù)成型件的橫截面變熱的同時(shí)將所述部分預(yù)定型；-趁熱將所述部分滾壓到預(yù)成型件的表面上；-在所述部分冷卻的同時(shí)，對(duì)通過向預(yù)成型件的所有相應(yīng)的表面施加壓カ來對(duì)包括因此而沉積的所述部分的疊層進(jìn)行校準(zhǔn)；這些步驟被按順序地施加到給定的部分，但這些步驟被在連續(xù)的部分上在帶的水平處同時(shí)執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的沉積。這種沉積的連續(xù)性對(duì)于根據(jù)預(yù)成型件的曲率或沿預(yù)成型件的寬度的變化來對(duì)帶進(jìn)行張開是必要的。因此沉積的纖維帶能夠是無紡織物或帶材或甚至具有多個(gè)軸線，其包括相對(duì)于預(yù)成型件的縱向軸線以角度θ定向的纖維和/或相對(duì)于該軸線以90°定向的纖維。通常， θ介于30°與60°之間。這些連續(xù)的纖維在預(yù)成型件的橫截面的至少兩個(gè)非共面的翼部上延伸。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法使用沿與預(yù)成型件的縱向軸線大致平行的方向逐漸沉積，并且在預(yù)成型件上使用纖維帶的逐漸和連續(xù)的壓緊/校準(zhǔn)。這種連續(xù)的沉積和局部的壓緊使得能夠除去現(xiàn)有技術(shù)的真空袋形壓緊裝置的處理時(shí)間。這種方法不能通過手動(dòng)鋪設(shè)來實(shí)施，這就是本發(fā)明還涉及ー種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備的原因，所述設(shè)備包括-沖壓機(jī)，所述沖壓機(jī)復(fù)制了預(yù)成型件的形狀；-沉積裝置，所述沉積裝置能夠?qū)ㄉ倭康恼澈蟿┑睦w維材料帶沉積、滾壓以及校準(zhǔn)到預(yù)成型件上，所述裝置包括用于將所述帶預(yù)定型到預(yù)成型件的橫截面的通道；
-使沉積裝置沿沖壓機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置。沉積裝置的沿沖壓機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使得帶能夠在預(yù)成型件上逐漸地沉積、壓緊以及校準(zhǔn)。沖壓機(jī)可以是可移動(dòng)的并且相對(duì)于固定的沉積裝置移動(dòng)，反之亦然。通過逐漸地使帶接近預(yù)成型件的表面而使帶預(yù)成型來在帶特別是被在凹角中滾壓的同時(shí)避免帶的任何起皺現(xiàn)象，并且使得所述滾壓能夠通過墊來實(shí)現(xiàn)，墊的表面在接觸壓カ的條件下是彈性的和基本可變形的，墊對(duì)與預(yù)成型件的側(cè)部大致平行的表面施加滾壓壓力，從而避免了起皺現(xiàn)象和擠出現(xiàn)象。有利地，預(yù)成型通道包括兩個(gè)單獨(dú)的部分，所述兩個(gè)単獨(dú)的部分能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)；以及設(shè)計(jì)成移動(dòng)所述兩個(gè)單獨(dú)的部分，以使預(yù)成型橫截面適應(yīng)于沖壓機(jī)和/或所述預(yù)成型件的截面變化的裝置。這種設(shè)計(jì)使得相同的預(yù)成型通道能夠用于具有大致相當(dāng)?shù)臋M截面卻有不同的尺寸的一系列類似的預(yù)成型件；使得能夠以橫截面沿預(yù)成型件的長(zhǎng)度變化，特別是徑向放大來制造預(yù)成型件；并且使得能夠調(diào)節(jié)沉積的層的厚度，特別是當(dāng)在沉積裝置之下的沖壓機(jī)的若干通路中執(zhí)行鋪設(shè)時(shí)調(diào)節(jié)沉積的層的厚度。有利地，沖壓機(jī)由多孔的或穿孔的材料制成。這種特性減小了沖壓機(jī)的熱慣性并且因此減少了預(yù)成型件的加熱/冷卻時(shí)間，加熱/冷卻時(shí)間對(duì)該方法的生產(chǎn)率具有直接影響。在非限制性的示例中，沖壓機(jī)可以包括多孔板或格柵。這種構(gòu)造有利地使得本身為多孔的預(yù)成型件通過將熱傳遞氣體吹過沖壓機(jī)的壁部來冷卻。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，滾壓裝置包括墊，墊與預(yù)成型件的接觸表面彈性的和在接觸壓カ的作用下是可變形的。預(yù)成型件與預(yù)成型通道一同作用以將帶結(jié)合到預(yù)成型件的截面上。墊的摩擦力使帶變緊并且實(shí)現(xiàn)了帶的張開。仍根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，校準(zhǔn)通過由板制成的墊來實(shí)現(xiàn)，墊與預(yù)成型件的接觸表面是剛性的，所述板彼此鉸接。這些校準(zhǔn)墊在預(yù)成型件的冷卻期間開始起作用。校準(zhǔn)板產(chǎn)生了疊層上的壓緊和校準(zhǔn)作用，以將預(yù)成型件的厚度校準(zhǔn)到預(yù)定值。板的鉸接的組件使得這種校準(zhǔn)壓カ施加到與沖壓機(jī)的表面大致平行的表面上并且使得該組板調(diào)節(jié)為該表面的形狀。板可以是厚的和剛性的，更具體地是當(dāng)預(yù)成型件是直的或具有較小的曲率吋，板可以是厚的和剛性的?？商娲?，當(dāng)預(yù)成型件具有較小的曲率半徑吋，所述板能夠具有ー些撓性以采用彎曲，與預(yù)成型件的接觸表面仍然是硬的和剛性的。有利地，沉積裝置包括這樣的裝置，該裝置在沖壓機(jī)的截面與沉積裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間相對(duì)于沉積裝置定位沖壓機(jī)的截面。這種裝置使以下情況成為可能通過復(fù)制來エ 作并且通過跟隨所述沖壓機(jī)的目前的截面來控制被沉積的帶以及滾壓和校準(zhǔn)裝置的方向。為了安裝局部加勁件，沉積裝置有利地包括沿帶的寬度切割帶的裝置。通過沖壓機(jī)的截面的定位傳遞的信息使得能夠精確地定位這些加勁件的位置。優(yōu)選地，沖壓機(jī)設(shè)置在可移動(dòng)的工作臺(tái)上并且沉積裝置放置在固定的工作臺(tái)上， 同步的自動(dòng)前進(jìn)裝置用于在沉積裝置下方移動(dòng)沖壓機(jī)。有利地，這種設(shè)備也包括沉積纖維帶的裝置，其中纖維帶在橫截面的表面上平行于預(yù)成型件的縱向軸線延伸，橫截面的表面的曲率半徑沿其寬度沒有變化。這種帶被在沉積之前被加熱以激活粘合劑并且優(yōu)選地通過校準(zhǔn)墊壓靠預(yù)成型件。這種設(shè)備使經(jīng)濟(jì)地并且以可再生產(chǎn)的方式制造用于獲得例如飛行器機(jī)身框架的復(fù)合部件的纖維預(yù)成型件成為可能。


將在圖1-11中示出的優(yōu)選的非限制性實(shí)施方式的背景對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更準(zhǔn)確地描述，其中圖1是沉積設(shè)備的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；圖2以立體圖示出了鋪設(shè)設(shè)備的俯視圖；圖3以立體圖示出了設(shè)計(jì)成用于U形橫截面的預(yù)成型通道的實(shí)施方式；圖4是用來沿預(yù)成型件的截面調(diào)節(jié)預(yù)成型通道的設(shè)備的立體圖；圖5是俯視圖，示出了當(dāng)在預(yù)成型件上沉積帶吋，預(yù)成型通道的作用的進(jìn)程(圖5A 至圖5C)；圖6是根據(jù)對(duì)應(yīng)于U形橫截面的實(shí)施方式，纖維帶按順序應(yīng)用于預(yù)成型件上(圖 6A至圖6B)的橫截面視圖；圖7是根據(jù)適于獲得U形預(yù)成型件橫截面的實(shí)施方式，滾壓墊應(yīng)用在預(yù)成型件上的橫截面視圖；圖8是根據(jù)對(duì)應(yīng)于U形預(yù)成型件橫截面的實(shí)施方式，校準(zhǔn)墊的應(yīng)用的橫截面視圖；圖9A以俯視立體圖示出了校準(zhǔn)板應(yīng)用在預(yù)成型件的其中一側(cè)上的示例；圖9B是實(shí)現(xiàn)用于將預(yù)成型板應(yīng)用到預(yù)成型件上的設(shè)備的可替代的示例；圖10以橫截面圖示出了用于沿Z形輪廓的節(jié)段沉積帶的節(jié)段的步驟(圖IOA至圖 10F)；圖11以橫截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的截面的分層的示例。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，沉積設(shè)備包括存儲(chǔ)裝置20，該存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)包括少量粘合劑的材料帶；滾壓裝置41、42 ；預(yù)成型通道60 ；校準(zhǔn)裝置51、52 ；加熱裝置31、32，所述加熱裝置31、32 優(yōu)選地通過吹送熱空氣進(jìn)行加熱；以及冷卻裝置33，所述冷卻裝置33優(yōu)選地通過吹送冷空氣進(jìn)行冷卻。纖維材料帶21優(yōu)選地存儲(chǔ)在卷軸20上。所述卷軸以基本不變的速度展開；其旋轉(zhuǎn)速度有利地能夠與沉積裝置相對(duì)于沖壓機(jī)10的相對(duì)行進(jìn)速度100、110同歩，以控制縱向的張力。用于通過吹送熱空氣來加熱的裝置31吹送被加熱到能夠?qū)趲?1中的少量粘合劑激活的溫度并且因此促進(jìn)了所述帶在預(yù)成型件上的粘合的空氣。對(duì)于熱固樹脂，激活溫度通常介于100°c與180°C之間；對(duì)ー些熱塑樹脂，激活溫度能夠達(dá)到300°C。在沉積操作之前將粘合劑結(jié)合到要被沉積的物質(zhì)中。這種結(jié)合通過經(jīng)由與纖維帶共同層壓的熱塑膜噴灑熱塑樹脂或熱固樹脂來實(shí)現(xiàn)，其中熱塑膜是結(jié)合在加強(qiáng)纖維帶中或結(jié)合在已經(jīng)安裝有熱塑性護(hù)套的加強(qiáng)纖維中的熱塑性纖維的形式。帶通過第一滾壓墊41壓靠在沖壓機(jī)10的其中ー側(cè)上。然后，通道60在沖壓機(jī)的側(cè)翼上方折疊所述帶21的邊緣。指向沖壓機(jī)側(cè)翼的第二加熱裝置22在側(cè)翼即將被合適的墊42滾壓之前加熱材料
市ο滾壓墊的功能首先是將被滾壓的帶結(jié)合到預(yù)成型件上，并且其次是當(dāng)將被采用的截面在截面的至少ー個(gè)翼部上沿所述翼部的寬度具有曲率半徑的變化時(shí)使該帶張開。為此，滾壓墊將大致與預(yù)成型件的表面垂直的壓カ施加到帶上以產(chǎn)生結(jié)合效果，該壓カ在與墊的沿與預(yù)成型件的縱向軸線大致平行的方向的摩擦カ結(jié)合時(shí)產(chǎn)生張開效果。墊的寬度優(yōu)選較小并且墊和預(yù)成型件之間的接觸優(yōu)選地利用可變形的材料來實(shí)現(xiàn)。在對(duì)帶進(jìn)行滾壓之后，通過吹送冷空氣33來冷卻預(yù)成型件并且通過向預(yù)成型件的所有側(cè)部施加垂直的壓カ來在該冷卻過程期間對(duì)預(yù)成型件進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)元件51、52是壓靠在預(yù)成型件的側(cè)部的硬板的形式。參照?qǐng)D2，根據(jù)ー個(gè)實(shí)施方式，沉積設(shè)備是固定的并且沖壓機(jī)11沿與其縱向軸線大致平行的軌道110移動(dòng)?？商娲?，沖壓機(jī)和沉積裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)能夠通過合適的/安裝的沖壓機(jī)以及安裝在相對(duì)于該沖壓機(jī)可移動(dòng)的載體上的沉積裝置來獲得，或者甚至通過兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合來獲得。根據(jù)特別的實(shí)施方式，沉積裝置包括用于對(duì)單向加強(qiáng)帶25進(jìn)行沉積的裝置25、 15，帶25的纖維被定向?yàn)榕c預(yù)成型件的縱向軸線大致平行。這些纖維沉積在預(yù)成型件的翼部上，預(yù)成型件的翼部的曲率半徑?jīng)]有沿其寬度變化。根據(jù)該實(shí)施方式，沉積裝置包括附加的加熱裝置34，該附加的加熱裝置34能夠激活包括在單向加強(qiáng)帶25中的少量粘合剤，然后這些單向加強(qiáng)帶25被板校準(zhǔn)元件55按壓并校準(zhǔn)。纖維帶的低粘性——稱為“干的”——意味著不可能使纖維帶同時(shí)采用兩個(gè)非共面的表面而不發(fā)生滑動(dòng)的危險(xiǎn)以及因此產(chǎn)生的所述帶的不正確定位的危險(xiǎn)。參照?qǐng)D3，在所述帶被滾壓并因此固定在預(yù)成型件的其中一側(cè)上之后，預(yù)成型通道60使得帶的邊緣能夠逐漸接近預(yù)成型件的側(cè)翼。有利地，所述通道以兩個(gè)部分610、620制成，這兩部分610、620 相對(duì)于垂直于預(yù)成型件的縱向軸線的垂直的對(duì)稱平面分開。參照?qǐng)D4，通道的這兩個(gè)部分 610,620能夠通過致動(dòng)器630或彈簧相互靠近或遠(yuǎn)離。參照?qǐng)D5，這種布置使得能夠在預(yù)成型件具有截面變化的情況下調(diào)節(jié)所述通道的作用。參照?qǐng)D6，在實(shí)現(xiàn)U形截面的示例中，由纖維材料制成的帶21在通過吹送熱空氣來激活界面之后被壓靠并滾壓到預(yù)成型件12的上表面上，參見圖6A和圖6B ；然后，帶21的邊緣在預(yù)成型件12的側(cè)翼上方被折疊，參見圖6C。參照?qǐng)D7，坯件然后被滾壓墊410、420同時(shí)滾壓。這些滾壓墊410、420包括界面墊440，界面墊440優(yōu)選地由能夠經(jīng)受滾壓溫度的弾性材料制成；以及施加壓カ的元件430，元件430在力方面受控制，通常由氣體致動(dòng)器構(gòu)成。滾壓墊相對(duì)較窄并且界面墊的可變形性足以根據(jù)預(yù)成型件的局部曲率調(diào)節(jié)滾壓墊的形狀。對(duì)于特殊的應(yīng)用(角、肩部)，能夠根據(jù)所述形狀調(diào)節(jié)墊的截面。滾壓墊的技術(shù)效果是施加法向壓カ和切向壓カ(后者由摩擦カ產(chǎn)生)，以將帶粘結(jié)到預(yù)成型件上并且實(shí)現(xiàn)帶的張開，這就是為什么壓カ施加元件430在它們的力方面受控制的原因。通過墊施加在預(yù)成型件上的力由施加壓カ的裝置的閉環(huán)控制來控制，通常是通過控制氣體致動(dòng)器的供給壓カ來控制。相對(duì)摩擦強(qiáng)度通過界面墊的硬度和類型來控制。另外，界面墊能夠接受涂層以改變其摩擦特性并改善其耐磨性，該涂層例如是基于氟化乙烯的涂層。通常，對(duì)于相同類型的界面，墊的作用力越大，界面墊的變形則越大并且?guī)虾皖A(yù)成型件上的切向壓カ將越大。通過測(cè)試來決定合適的組合。參照?qǐng)D8，通過使用被例如位置受控的致動(dòng)器或滾珠螺釘?shù)难b置移動(dòng)的剛性板 501,502,503在所有側(cè)部上施加壓カ來在預(yù)成型件的冷卻期間實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)。位置控制利用由復(fù)制傳感器560收集的信息來實(shí)現(xiàn)，復(fù)制傳感器560使沖壓機(jī)10定位在機(jī)器的空間內(nèi)。在考慮層片的性質(zhì)和沉積的粘合劑的量但不考慮粘合劑的膨脹效果的情況下，在冷卻期間的校準(zhǔn)使得能夠確定預(yù)成型件的理論厚度。由于由復(fù)制傳感器560供給的信息能夠知道沖壓機(jī)的位置，所以校準(zhǔn)板的位置通過從該位置減去預(yù)成型件12的理論厚度來確定。由復(fù)制傳感器傳送的信息還被用來使帶的沉積裝置20相對(duì)于預(yù)成型件對(duì)中以及控制預(yù)成型通道的兩個(gè)部分610、620的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。參照?qǐng)D8B，角被連結(jié)到上校準(zhǔn)板503的條帶校準(zhǔn)到角的理論半徑并且上校準(zhǔn)板 503的作用在最后的層片的沉積期間是基本靈敏的。上校準(zhǔn)板比預(yù)成型件寬。半徑的補(bǔ)償帶條510可以采用復(fù)制所述預(yù)成型件的曲率的連續(xù)的條帶的形式。所述條帶還可以是多個(gè)短的部段的形式，在這種情況下，多個(gè)短的部段是直的并且相對(duì)于曲率切向地定位。然后， 所述部段被固定在制作在上校準(zhǔn)板的邊緣上的凹槽中并且所述部段的徑向位置通過使用沖壓機(jī)10作為模板來調(diào)節(jié)。側(cè)向校準(zhǔn)板的形狀與預(yù)成型件的曲率相匹配。參照?qǐng)D9，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，當(dāng)所述部件的曲率半徑足夠大吋，利用由例如鋼的硬材料制成的平板511-517來獲得側(cè)向校準(zhǔn)板，所述平板511-517通過鉸接接頭連接，鉸接接頭的軸線與預(yù)成型件的縱向曲率軸線平行。板被利用通過鉸接式擴(kuò)張器540連接到所述板的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器530按壓到預(yù)成型件上。以此方式，板根據(jù)預(yù)成型件的有效曲率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)曲率半徑太小吋，使用不太厚的柔性鋼板，鋼板能夠在接觸壓カ的作用下根據(jù)部件的曲率進(jìn)行調(diào)節(jié)。如有必要，可以對(duì)校準(zhǔn)板涂覆涂層以改善校準(zhǔn)板的耐磨性或改變其與預(yù)成型件的摩擦特性。參照?qǐng)D10，根據(jù)實(shí)現(xiàn)截面大致為Z形的彎曲的預(yù)成型件的示例，首先，材料帶21被施加到?jīng)_壓機(jī)11的或預(yù)成型件的任一個(gè)呈現(xiàn)最小曲率半徑的一側(cè)111。參照?qǐng)D10B，然后， 利用預(yù)成型通道61朝其他側(cè)折疊材料帶。帶的施加在側(cè)部112上的部分——其具有沿其寬度的曲率半徑變化——被利用滾壓墊412滾壓，參見圖10C。該滾壓墊除了將所述帶21 壓靠在預(yù)成型件上之外，還實(shí)現(xiàn)了預(yù)成型件的張開。參照?qǐng)D10D，特定的滾壓墊413使得能夠在截面的凹角中完成帶21的張開。滾壓通過墊414以最大的曲率半徑R2在側(cè)部113上通過而完成。參照?qǐng)D10F，在預(yù)成型件的冷卻期間在所有側(cè)部上執(zhí)行校準(zhǔn)。所有這些操作在沖壓機(jī)和沉積裝置之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間在預(yù)成型件的不同部分上同時(shí)實(shí)現(xiàn)。通過將處于環(huán)境溫度的空氣或冷卻的空氣直接吹送到預(yù)成型件上或吹過沖壓機(jī)或通過兩者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)冷卻。熱的加熱/冷卻循環(huán)決定了相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度并且因此決定了設(shè)備的生產(chǎn)率。為此，有用的是將沖壓機(jī)10、11的熱慣性減至最小以加速加熱和冷卻。因此，沖壓機(jī)有利地由穿孔的材料，例如折疊的穿孔薄板或折疊成沖壓機(jī)形狀的格柵制成，所述格柵在鋪設(shè)之前以例如玻璃布的利于脫模的釋放織物覆蓋。該玻璃布防止預(yù)成型件粘住工具并能夠容易地在樹脂注入/灌注過程之前從所述預(yù)成型件上撕掉。由于沖壓機(jī)是穿孔的并且預(yù)成型件是多孔的，所以通過將冷空氣吹過沖壓機(jī)和預(yù)成型件來加速冷卻。這種設(shè)置還使得能夠在將校準(zhǔn)板應(yīng)用到預(yù)成型件的同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻，從而改善了所述預(yù)成型件的校準(zhǔn)。參照?qǐng)D11，該設(shè)備使得能夠沉積復(fù)雜的疊層，包括例如-三軸層-30°、90°,+30° 或+30°、90°、-30°，(121、123、125)-在三軸層之間單軸加勁件以0°插入(122、124、126、127)位于預(yù)成型件127、126的上表面(該表面具有沿其寬度的曲率半徑變化)上的單軸加勁件例如通過干纖維放置方法沉積在4mm至6mm寬的窄帶中。有利地，在沉積操作的最后或者與沉積操作同時(shí)地，在校準(zhǔn)操作剛剛結(jié)束之后，切割裝置600使得翼部能夠在截面的兩個(gè)末端處結(jié)束。這些切割裝置由指輪600制成，指輪 600在凹槽601中運(yùn)行，凹槽601在與預(yù)成型件的所述翼部相對(duì)的心軸的側(cè)部111、113中制成。上面的描述清楚地說明了本發(fā)明通過其各種特征和優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了其設(shè)定的目標(biāo)。特別地，本發(fā)明使得能夠以自動(dòng)化和可重復(fù)的方式制造圓形的干預(yù)成型件。該方法的可重復(fù)性以及干纖維的使用使得能夠獲得含有按質(zhì)量計(jì)高于60%的纖維含量的部件。這種纖維含量——其不可能利用現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)——使得對(duì)于相同的質(zhì)量能夠增強(qiáng)這些部件的機(jī)械性能，或者對(duì)于相同的機(jī)械性能，能夠減小這些部件的質(zhì)量，這對(duì)于航空領(lǐng)域是特別有利的。
權(quán)利要求
1.一種用于在細(xì)長(zhǎng)形狀的長(zhǎng)度段上連續(xù)地沉積纖維帶01)以制成所謂的干預(yù)成型件 (12)的方法，所述纖維帶01)包括少量粘合剤，所述干預(yù)成型件(1 的橫截面包括至少兩個(gè)非共面的翼部，所述方法的特征在干，所述方法包括按照下列順序依次執(zhí)行的以下步驟a)對(duì)所述帶的一部分進(jìn)行加熱以激活所述少量的粘合劑；b)將所述一部分按壓在所述預(yù)成型件的表面中的ー個(gè)上；c)趁熱按照所述預(yù)成型件的橫截面對(duì)所述一部分預(yù)成型；d)趁熱將所述一部分滾壓到所述預(yù)成型件的表面上；e)在對(duì)所述一部分進(jìn)行冷卻的同吋，通過向所述預(yù)成型件的所有相應(yīng)的表面施加壓カ 來對(duì)包括這樣沉積的所述一部分的疊層進(jìn)行校準(zhǔn)；從a至e的步驟被同時(shí)應(yīng)用到所述纖維帶的不同且連續(xù)的部分以獲得所述帶的逐漸且連續(xù)的沉積。
2.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法鋪設(shè)細(xì)長(zhǎng)預(yù)成型件的設(shè)備，其特征在干，所述設(shè)備包括-復(fù)制所述預(yù)成型件的形狀的沖壓機(jī)(10)；-沉積裝置G1，42，51，52)，所述沉積裝置(41，42，51，5 能夠?qū)ㄉ倭空澈蟿┑睦w維材料帶在所述預(yù)成型件上進(jìn)行沉積、滾壓以及校準(zhǔn)，所述裝置包括用于按照所述預(yù)成型件(1 的橫截面對(duì)所述帶01)進(jìn)行預(yù)成型的通道(60)；-使所述沉積裝置沿所述沖壓機(jī)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在干，所述預(yù)成型通道(60，61)包括能夠相對(duì)于彼此移動(dòng)的兩個(gè)單獨(dú)的部分(610，620)；以及能夠使所述部分移動(dòng)的裝置(630)，以使預(yù)成型橫截面適應(yīng)于所述沖壓機(jī)(10)的或所述預(yù)成型件(1 的截面的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在干，所述沖壓機(jī)(10)由多孔或穿孔材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在干，所述設(shè)備包括能夠通過將熱傳遞流體吹過所述沖壓機(jī)來冷卻所述預(yù)成型件的裝置(33，34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在干，所述沉積裝置包括滾壓裝置(41，42，411， 412，413，414)，所述滾壓裝置(41，42，411，412，413，414)包括墊，所述墊與所述預(yù)成型件的接觸表面是彈性的并且能夠在接觸壓カ的作用下變形。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在干，所述沉積裝置包括校準(zhǔn)裝置(501，502， 503，51，52)，所述校準(zhǔn)裝置(501,502,503,51,52)包括由鉸接板(511，512，513，514，515， 516，517)制成的墊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在干，所述設(shè)備包括能夠在所述沖壓機(jī)(10)相對(duì)于所述沉積裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)期間定位所述沖壓機(jī)(10)的截面的裝置(560)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在干，所述沖壓機(jī)(10)具有大致為圓形的形狀；所述沖壓機(jī)(10)裝配在移動(dòng)的工作臺(tái)上；所述沉積裝置是固定的，并且所述設(shè)備包括設(shè)計(jì)成使所述沖壓機(jī)(10)在所述沉積裝置下方移動(dòng)的裝置。
10.一種復(fù)合部件，特別是飛行器機(jī)身框架，其特征在干，所述復(fù)合部件根據(jù)權(quán)利要求 1所述的方法來制造以及所述復(fù)合部件包括按質(zhì)量計(jì)至少占60%的纖維。
11.包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的機(jī)身框架的飛行器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造細(xì)長(zhǎng)織物預(yù)成型件的設(shè)備及方法，所述細(xì)長(zhǎng)織物預(yù)成型件用來通過使用樹脂灌注的方法來制造承載復(fù)合構(gòu)件。更具體地，作為本發(fā)明主題的所述裝置及方法被設(shè)計(jì)用于制造大致為圓形的預(yù)成型件，大致為圓形的預(yù)成型件用于例如制造飛行器機(jī)身框架或框架的部段。本發(fā)明提供了一種用于在細(xì)長(zhǎng)形狀的長(zhǎng)度段上對(duì)包括少量粘合劑的纖維帶逐漸并連續(xù)地進(jìn)行沉積以制成預(yù)成型件的方法，預(yù)成型件的形狀包括至少兩個(gè)非共面的翼部。
文檔編號(hào)B29C70/22GK102596547SQ201080049239
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者克洛德·勒巴伊, 克里斯托夫·馬爾尚, 杰羅姆·索托, 菲利普·布洛, 西蒙·德瑟爾 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)化股份公司