[發明專利]生產離軸復合預浸漬體材料的方法和裝置

有效

• 申請號: 201110318924.2
• 申請日: 2007-06-05
• 公開（公告）號: CN102358049A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 保羅·E·納爾遜
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29C70/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

本申請是于2007年6月05日提交的名稱為“生產離軸復合預浸漬體材 料的方法和裝置”的中國專利申請200780023009.2的分案申請。

技術領域

本發明涉及復合材料，更特別涉及為制造飛行器復合部件生產離軸復合 預浸漬體材料的方法和裝置。

背景技術

目前存在用來生產多層帶材和制造交叉層結構材料的方法和裝置。這種 已知方法包括使用許多層具有標準層片纖維取向角度的碳帶材，諸如0度， 正負45度和90度。新近的調查顯示，利用非標準層片纖維取向角度，對于 飛行器復合部件來說，可以非常顯著地節省重量，諸如正負5度、和正負65 度片材取向角度。65度片材取向角度容易利用現有設備布置。但是，正負5 度的片材角度對于目前的布置過程帶來了困難，特別是對于更為狹窄的飛行 器復合部件，諸如桁條布置。利用目前的預浸漬體層壓設備在預浸漬體帶材 上制作角度非常小的切口不切實際或者無法實施。可以通過讓運行路線離開 部件邊緣來避免進行小角度切割，但是這樣會浪費大量材料。目前，為了獲 得小角度布置的重量優勢，需要進行手工切割和布置。甚至對于手工切割來 說，也難于實現，原因在于切口長度(即，6英寸寬的帶材的切口大約69 英寸長)以及產生難于控制的長捆(wispy)尾部。優選方式是獲得預浸漬 體材料輥子，其已經布置成一層為正5度帶材，而第二層為負5度帶材。但 是，這種產品結構還不為人所知，或者尚未實現。

研究表明，使用非標準層片取向角度可以顯著節省重量。但是實施方法 有限。手工布置價格昂貴，而利用現有設備進行布置又顯著浪費材料，特別 是對于狹窄的部件。如果能有效地生產正負5度材料，則可以利用傳統帶材 布置設備進行鋪設。實際上，可以增加生產力，因為可以同時鋪設兩層。

因此，需要一種改進的生產離軸復合預浸漬體材料的方法和裝置，且該 方法和裝置不具有已知方法和設備中存在的問題。

發明內容

本發明滿足了這種需求，提供了一種改進的生產離軸復合預浸漬體材料 的方法和裝置，并且提供了一種獨特的、非顯而易見的、具有優勢的生產離 軸復合預浸漬體材料的方法和裝置。現有方法和設備都未能提供本發明的眾 多優勢之全部。與已知方法和設備不同，生產離軸復合預浸漬體材料的方法 和裝置提供以下優勢：提供了一種以狹窄帶材生產兩層單向離軸復合預浸漬 體材料的方法和裝置，該狹窄帶材相對于基底紙張的縱向具有小角度纖維方 向，即大約正負5度；提供了生產具有纖維取向不同的若干片材的復合預浸 漬體材料輥子的方法和裝置；提供了改善部件布置生產力的方法和裝置，因 為若干層可以同時布置，而非單獨布置；提供了簡化所需布置設備的方法和 裝置，因為可以不需要單獨的交叉片材層壓過程，原因在于，交叉片材包含 在所鋪設的材料中；并且提供了有效并廉價地生產離軸帶材的方法和裝置， 主要用于制造長寬比較大的部件，諸如飛行器的復合機翼桁條。由于離軸帶 材可以沿著部件長度應用，所以避免了因單向預浸漬體帶材離開部件邊界而 導致的大量三角形預浸漬體廢料。除了浪費材料，離開部件邊緣運行也延長 的設備運行時間。

在本發明的第一方面，提供了一種生產兩層帶狀離軸復合預浸漬體材料 的裝置，該裝置包括：安裝在第一輥子座上的基底紙張輥子；適配成解繞基 底紙張并將基底紙張卷繞在由至少兩個心軸座支撐的柱狀心軸周圍的至少 一個紙張導向件；獨立于心軸支撐并設計成以彼此相反的方向在心軸周圍同 軸旋轉的至少兩個應用輪，每個輪中安裝紙張剝離輥子和至少一個具有預浸 漬體材料的復合預浸漬體供應輥子，紙張剝離輥子和預浸漬體供應輥子位于 相對于心軸中軸線法向量處于離軸位置的各軸線上，而且每個輪設計成從預 浸漬體供應輥子以螺旋取向圍繞心軸向基底紙張上同步鋪設帶材層；壓緊部 件，其用于將預浸漬體材料壓緊并擠壓到基底紙張上，形成卷繞在心軸周圍 的預浸漬體管件；切割設備，其用于切割預浸漬體管件；和開啟部件，其用 于打開并鋪平切割后的預浸漬體管件，形成基本上平坦的、由基底紙張和復 合預浸漬體形成的兩層帶狀離軸復合預浸漬體輸出材料，其中該帶材卷繞起 來，形成安裝在第二輥子座上的輸出輥子。在本發明的另一個方面，提供了 一種如上所述的裝置，除了該裝置形成帶狀的3層或更多層離軸復合預浸漬 體材料，并且具有3個或更多個應用輪，每個輪上具有一個預浸漬體供應輥 子。