[發(fā)明專利]在凸半徑上層合復合帶的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380050389.4
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104684713B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: R·A·吉希;J·B·安德森
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/38
• 分類號: B29C70/38
• 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

技術領域

本公開大體上涉及纖維增強復合材料層合件的制造，并且更具體地涉及在具有凸半徑/弧形邊的邊緣上層合復合帶的方法。

背景技術

諸如應用于汽車業(yè)、航海業(yè)和航天航天工業(yè)的那些復合材料層合件結構可以通過使用自動復合材料施加機器被制造，該機器通常指的是自動纖維鋪放(AFP)機。AFP機可以被用于飛行器工業(yè)，例如，通過纏繞被稱為“絲束”的分叉的預浸帶的相對窄的條來制造結構構件和蒙皮組件，該條圍繞制造工具或其它基底準直成較寬帶。AFP機具有包括多個帶控制模塊的材料施加頭，所述多個帶控制模塊在數(shù)值控制下的“實時(on-the-fly)”對齊、切割和鋪放(通常六條或更多條)帶條。帶條以連續(xù)的邊對邊接觸方式對齊以形成單個寬共形帶寬，該寬共形帶寬通過使用諸如壓實輥或模座的壓實設備抵靠工具被壓實。

形成層合件結構的層片可以由具有不同纖維取向的層片制成，諸如0°、45°和90°層片，其中每個層片均由通過AFP機放置的多道帶條的共形帶寬形成。在一些情況下，根據(jù)部件的形狀，基底(例如，工具)可以具有一個或更多個半徑邊緣，其中帶條必須被施加且壓實在該半徑邊緣上。然而，有時存在問題，以諸如45°角度將帶條施加在具有相對尖銳的凸半徑(諸如90°凸半徑)的邊緣上是必要的。隨著壓實設備以一定角度在半徑邊緣上移動時，剛鋪放在半徑邊緣前面的帶條的共形帶寬的后邊緣可以通過壓實設備在半徑邊緣上的連續(xù)移動而被提升遠離基底，從而導致層片的空隙或褶皺，這能夠不利地影響完成結構的質量。

因此，存在一種需要，即在凸半徑邊緣上層合復合帶的方法，該方法減少或消除由于在帶已被鋪放并壓實之后的提升所造成的層片中的空隙或褶皺。

發(fā)明內容

所公開的實施例提供在相對尖銳的凸半徑邊緣上層合復合帶的方法，其中帶以纖維取向被施加，該纖維取向相對于凸半徑邊緣形成角度(諸如45°角度)。該方法在壓實輥在半徑邊緣上橫越時減少或消除剛鋪放的帶提升遠離具有半徑邊緣的基底。

根據(jù)一個公開的實施例，提供在基底上的凸半徑邊緣上層合復合帶的方法。該方法包含將基底上的材料放置頭朝向凸半徑邊緣并且圍繞凸半徑邊緣移動，以及隨著材料放置頭在基底上并且圍繞凸半徑邊緣移動，將復合帶條的帶寬鋪放在基底上，包括使用壓實設備抵靠基底壓實帶條。該方法進一步包括通過圍繞與凸半徑邊緣接觸的帶寬的后邊緣來樞轉壓實設備用于阻止壓實設備被提升離開鋪放在凸半徑邊緣附近的帶條。該方法還包括隨著材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動，折疊帶條的帶寬。壓實設備具有縱向軸線和沿縱向軸線位于壓機設備的一端處的工具中心點，并且圍繞帶條的帶寬的后邊緣樞轉壓實設備包括圍繞工具中心點樞轉壓實設備。鋪放帶條的帶寬包括在基底上并排/側對側(side-by-side)鋪放多條帶條，并且樞轉壓實設備包括位于沿帶寬的邊緣附近的帶條中的一條的某一點處樞轉壓實設備。隨著材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動，樞轉壓實設備被執(zhí)行。壓實裝置可以是具有旋轉軸線的壓實輥，該旋轉軸線成角度地偏離凸半徑邊緣。在一個實施例中，壓實輥的旋轉軸線成角度地偏離凸半徑邊緣大約45°。在材料放置頭圍繞凸半徑邊緣移動的整個期間維持壓實設備和基底之間的接觸。

根據(jù)另一公開的實施例，提供在具有由半徑邊緣連接的兩個表面的基底上鋪放預浸纖維的方法。該方法包含以一定角度移動復合材料放置頭穿過第一基底表面到半徑邊緣，并且在第一基底表面上鋪放預浸纖維的帶寬。該方法進一步包含圍繞半徑邊緣將材料放置頭從第一基底表面移動到第二基底表面，并且隨著材料放置頭圍繞半徑邊緣移動，繞預浸纖維的帶寬的一個邊緣附近的點樞轉材料放置頭。該方法可以進一步包含材料纖維放置頭以一定角度從半徑邊緣移動穿過第二基底表面至半徑邊緣，并且將預浸纖維的帶寬鋪放在第二基底表面上。將預浸纖維的帶寬鋪放在第一基底表面上包括以并排、邊對邊彼此接觸的方式鋪放纖維束的條，并且壓實纖維束的條。材料放置頭樞轉所圍繞的點位于預浸纖維的帶寬的一個邊緣附近的纖維束中的一條內。壓實纖維束的條通過使用壓實輥被執(zhí)行，并且樞轉材料放置頭包括繞位于壓實輥的一端附近的工具中心點樞轉壓實輥。該方法進一步包含隨著材料放置頭圍繞半徑邊緣從第一基底表面被移動到第二基底表面，折疊預浸纖維的帶寬。材料放置頭到半徑邊緣的移動角度可以大約為45°。