控制復合部件的幾何結構的方法及裝置制造方法及圖紙

一種控制復合部件（３）的幾何結構的方法。該方法包括利用壓力傳送器（６）對所述部件施加壓力；以及在所述施加壓力期間：加熱所述部件；測量所述壓力傳送器的位置以產生反饋信號；以及響應于所述反饋信號的變化，移動所述壓力傳送器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及控制復合部件的幾何結構的方法及裝置。
技術介紹
復合部件幾何結構的相對精確的控制可以通過采用樹脂傳遞模塑(RTM)工藝來實現。將干增強預制坯安置在模制工具上，將第二模制 工具夾在第一模制工具上，并且將樹脂注入到腔中。能夠通過圍繞部件邊緣的模制工具之間的相互銜接來控制模制工具之間的間隔(進而控制 部件厚度)。遺憾的是，這種模制工具的制造和操作成本昂貴，尤其在部 件為例如航空器機翼或機身蒙皮壁板這樣的較大部件的情況下。可以實現較低成本的方法，其要求只有單一模制工具。然而在這些 情況下難以準確地控制部件的幾何結構。
技術實現思路
本專利技術的第一方面提供了一種控制復合部件的幾何結構的方法，該 方法包括利用壓力傳送器對所述部件施加壓力；以及在所述施加壓力期 間加熱所述部件；測量所述壓力傳送器的位置以產生反饋信號；以及 響應于所述反饋信號的變化，移動所述壓力傳送器。 本專利技術的第二方面提供了一種控制復合部件的幾何結構的裝置，該 裝置包括壓力傳送器；傳感費系統，其被配置為測量所述壓力傳送器 的位置以產生反饋信號；以及致動器，其耦合到所述傳感器系統并且被 配置為響應于所述反饋信號的變化，移動所述壓力傳送器。所述部件可以是熱塑性部件，或者是通過對該部件加熱使該部件至少部分固化的熱固性部件。所述部件通常為航空器部件，但并不專用于 航空器部件。例如，所述部件可以是機翼或機身蒙皮壁板，或者是加強 桿或翼肋部件。通常所述部件具有薄片狀結構。傳感器系統可以使用各種方法來測量壓力傳送器的位置。例如，傳感器系統可以是LVDT位移傳感器，其包括一組用于測量磁銜鐵的位置 的線圈。另選地，傳感器系統可以利用激光瞄準具。然而激光瞄準具的 問題在于，部件周圍紊亂的加熱環境可能導致激光束波長發生變化。因 此優選，通過從兩個或更多個不同角度拍攝壓力傳送器的照相圖像并對 該圖像進行處理，來產生該反饋信號。通常處理步驟包括識別壓力傳送 器上的一個或更多個對象的圖像一這種對象是壓力傳送器所必需的部 分，或通過例如粘合劑而貼附到壓力傳送器上。通常，部件與模制工具銜接；并且傳感器系統測量模制工具與壓力 傳送器之間的相對位置以產生反饋信號。傳感器系統可以測量壓力傳送器相對于不同參考基準點的位置。例 如，參考基準點可以是位于傳感器自身上的點、壓力傳送器的初始位置、 或者某外部結構上的點。然而，優選的是，該系統測量壓力傳送器相對 于模制工具上的一個或更多個參考基準點的位置，從而能夠對模制工具 與壓力傳送器之間的相對位置進行相對精確的測量。在極端的示例中，可以只使用單一壓力傳送器。在該情況下，通常 壓力傳送器的接觸區比模制工具小。但是優選地，使用多個該壓力傳送 器，對這多個壓力傳送器分別進行獨立控制。通常，壓力增強器用于補充通過在部件上鋪設真空袋而施加的流體 靜壓力，并且從真空袋的一側進行抽真空。壓力增強器可以經由真空袋 向部件施加壓力，或者可以與部件直接銜接。可以使用包括液壓致動器、氣動致動器以及電致動器在內的各種致 動器。這種致動器可以采用線性電機，線性電機通過螺桿將旋轉運動轉 換成線性運動。如果使用氣動致動器，則優選致動器將氮氣作為氣動驅 動介質，因此通常在富氮(Nitrogenrich)的環境中進行處理。然而，優 選使用熱致動器通過對壓力傳送器進行加熱來移動壓力傳送器。這種熱致動器能夠精確地控制位置中的微小變化，并且具有相對較少的移動部 件。可以響應于反饋信號的變化而使壓力傳送器旋轉和/或沿基本上直 的峰徑移動。通常部件是纖維增強復合部件。部件可以是所謂"預浸漬體"的疊層預先浸漬有環氧樹脂基質的 增強材料的多層。不過這種預浸漬體可能是昂貴的，因此更優選地是該 部件包括可選擇地與基質膜交織的增強材料的多層的疊層，當部件被加 熱時基質膜融化并且注入到增強材料的多層中。可以在注入階段利用液相基質來對所述部件進行注入，并且優選在 注入階段壓力傳送器縮回，從而不會妨礙基質的流動。通常，壓力增強器具有界面表面，所述界面表面具有中央部和一對 邊緣部，所述一對邊緣部的剛度比所述中央部的剛度低。附圖說明現在參照附圖描述本專利技術的實施方式，附圖中圖1是RFI模制工具的左側透視圖2是RFI模制工具的右側透視圖； '圖3是第一增強器設計的橫截面圖4是第二增強器設計的橫截面圖5是第三增強器設計的橫截面圖6a是未編碼對象的圖； .圖6b是已編碼對象的圖7是結合有照相測量系統的高壓釜中的模制工具的示意圖；以及圖8是高壓釜溫度(T)與時間(t)之間關系的曲線圖。具體實施例方式圖1和圖2示出了樹脂膜注入模制工具1。該模制工具具有支撐復 合疊層部(lay-up) 3的模制工具表面2。通過在模制工具表面2上鋪設多層干織物增強層的疊層(stack)來安裝疊層部3。增強層通常由碳纖維 形成，不過也可以使用包括玻璃纖維在內的各種增強材料。模制工具1 用于形成機翼蒙皮壁板，通過模制工具表面2來成形蒙皮的外部空氣動 力面。雖然未在圖1和2中示出，但是附接到蒙皮內表面的桁條沿翼展 方向延伸，并且為了增加所選區域中蒙皮的厚度而形成有斜面。在模制工具上己經形成疊層部3后，通過在疊層部的頂部鋪設真空 袋(未圖示)，從而將疊層部3 "裝袋"以準備進行注入和固化。如圖所示， 一組加工梁(tooling beam) 4以樞軸的方式安裝在模制 工具上。在疊層和裝袋過程中，梁4位于圖1中左側的兩根梁所例示的 抬起位置。各個梁4承載有一排增強器6，各增強器6用于向疊層部的相 應界面區8施加壓力。在將疊層部3己經裝袋后，梁4放低到圖1中右側的三根梁所例示 的位置，并在適當的位置通過鎖定接合部5鎖定。在圖3至6中例示了三種不同的增強器6。注意，為了清楚而在圖3 至6中省略了真空袋。圖3中示出的增強器6a用于控制界面區8的厚度，在界面區8中不 存在斜面或桁條。增強器6a包括熱致動器，熱致動器包括嵌入在熱膨脹 層21a中的線圈20a。熱致動器耦合到具有一對減震器24a的壓力傳送器 23a，這一對減震器24a繞著壓力傳送器23a的下界面表面的外邊緣來安 裝。安裝隔熱層23a以使壓力傳送器23a與熱膨脹層21a熱隔離。線圈20a通過線纜25a連接到致動器控制系統46 (如圖7所示)。當 電流流過線圈20a時，線圈20a發熱而使熱膨脹層21a膨脹，使壓力傳送 器23a擠壓復合疊層部3 (經由真空袋)。減震器24a由泡沫材料形成， 該泡沬材料的剛度比壓力傳送器23a的界面表面中央部分的剛度低。減 震器24a壓縮以減輕疊層部中的纖維變形和減少疊層部中的樹脂波紋的 形成。圖4中示出的增強器6b在整體形式上與增強器6a相似，并且對相 似的部件給出了相同的參考標號。相對于平坦的壓力傳送器23a，壓力傳 送器23b的輪廓設計為與疊層部3表面上的桁條26配合。圖5中示出的增強器6c在整體形式上與增強器6a、 6b相似，并且 對相似的部件給出了相同的參考標號。在該情形下，壓力傳送器23c在 樞軸27上安裝到梁4，設置了一對熱致動器，樞軸27的每一側各有一個。 熱致動器各自包括旋轉工具28，旋轉工具28在熱致動器與壓力傳送器 23c之間提供了滾動界面。這些熱致動器可以一起被驅動，以使壓力傳送 器上下移動，或者以差動方式驅動這些熱致動器而本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種控制復合部件的幾何結構的方法，該方法包括利用壓力傳送器對所述部件施加壓力，以及在所述施加壓力期間：　加熱所述部件；　測量所述壓力傳送器的位置以產生反饋信號；以及　響應于所述反饋信號的變化，移動所述壓力傳送器。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：克里斯多佛格萊茲布魯克，
申請(專利權)人：空中客車英國有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]