專利名稱：生產(chǎn)大型集成翼型的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本公開一般涉及生產(chǎn)翼型，例如機翼和穩(wěn)定翼的技術和設備，且更具體涉及生產(chǎn)由復合材料形成的大型集成翼型的方法和裝置。
背景技術：
用緊固件可建造大型復合翼型結構，例如翼盒，從而機械地裝配多個復合部件。使用緊固件具有許多缺點，其包括但不限于增加零件數(shù)目、增大緊固件鉆孔和裝配的人工成本、增加結構的重量以及導致緊固件對雷擊的敏感性。通過集成復合部件來減少零件數(shù)目可克服使用緊固件裝配機械的一些缺點，然而復合結構的大型集成存在若干挑戰(zhàn)。例如，盡管大型集成可減少零件的數(shù)量，但是在最終的結合操作之前，一些零件仍需要特殊存儲、處理和跟蹤。這些要求又會增加在半制品(WIP)、工具匝道和冷凍機存儲空間。而且，大型集成所需的加工可能相對復雜、笨重且昂貴。例如，在不使用復雜且高價的匹配模具工具的情況下實現(xiàn)期望的對大型集成結構的尺寸控制可能是不容易的。此外，最終的結合工具會需要額外的笨重且昂貴的強化結構，以便承受熱壓加工所施加的力。大型集成結構可需要相應大面積的真空裝袋，其安裝可能是勞動密集型的，且可能帶來固化之前不易發(fā)現(xiàn)和修復的袋漏。大型集成帶來的另一個挑戰(zhàn)牽涉到如下事實，即某些NDI (無損檢測)操作只能在最終固化之后執(zhí)行。由于較小部分中的非順從性，在最終的固化步驟之后執(zhí)行NDI可能不允許早期發(fā)現(xiàn)需要返工的零件，且可導致昂貴的修理或相對大的零件或組件的報廢。因此，需要生產(chǎn)大型集成復合結構(例如翼型)的方法和裝置，該方法和裝置更少地需要大型、昂貴和/或復雜工具來維持對被裝配零件的尺寸控制，同時減少最終固化操作期間所需的真空裝袋量。也需要上述的方法和裝置，其可允許在集成成最終結構之前早期探測到需要返工的零件，且其可避免大型裝配零件承受熱壓壓力的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的實施例提供了生產(chǎn)大型集成復合結構，例如翼型的方法和裝置，其利用部件的共同結合以便減少或省去緊固件，且用相對小而輕的工具達到期望的尺寸穩(wěn)定。在一個實施例中，用預固化蒙皮和翼梁腹板生產(chǎn)翼盒，使用相對簡單且便宜的工具用未固化的翼梁弦裝配翼梁腹板。預固化蒙皮和翼梁以集成的方式使用簡單的內(nèi)部工具被組合在一起，這允許這些工作其自身用作最終結合工具。最終的固化可需要僅施加到翼梁弦的面積的熱壓力，且減少或省去了需要全部組件來反作用于這些大的熱壓力。在一些申請中，取決于所用的材料系統(tǒng)，可在爐中以大氣壓力或接近大氣壓力來完成最終的固化。最終的固化工具需要非OML (外模線)界定或廣泛支持大結構。在熱壓固化期間，未固化的翼梁弦能自由移動，以響應熱壓壓力，該熱壓壓力使未固化的翼梁弦適應且將其自身塑模成蒙皮的IML(內(nèi)模線)，從而在翼梁和蒙皮之間提供良好的匹配。預固化蒙皮和翼梁腹板的使用，以及集成的工具和特定裝袋技術，簡化了大型的最終固化加工，同時極大減少了真空裝袋量和相關的復合工具。而且，集成工具允許薄零件的處理和分度，該零件例如翼梁弦，同時減少損壞的風險，且集成工具提供了對大型寬松的未固化細節(jié)(例如翼梁弦)的連續(xù)支承，同時最小化了對于輔助設備的需求。本公開的方法和裝置允許最終結合操作之前的復合部件的NDI，且顯著減少了返工的需要。本公開的實施例的另一個優(yōu)點在于，在最終結合操作之前，可凈修剪預固化蒙皮和翼梁。左手和右手型的大型集成結構可構建在相同的最終結合夾具上。用可再利用的裝袋觀念簡化且可以完成真空裝袋。由于最終的結合工具重量的減少，相比大的典型CFPR(碳纖維增強塑料)集成結構，可顯著減少最終的固化周期。根據(jù)一個公開的實施例，提供了生產(chǎn)翼型的方法，其包括:制造一對固化的復合蒙皮；制造至少一個翼梁，包括裝配未固化的翼梁弦和至少一個固化的翼梁腹板以及裝配固化蒙皮和翼梁；以及固化翼梁弦。該方法進一步包括隨著翼梁弦固化，貼著固化蒙皮壓實翼梁弦。裝配蒙皮和翼梁包括將翼梁腹板和翼梁弦保持在工具中，且在每個蒙皮的內(nèi)模線均接近翼梁弦的情況下將蒙皮安裝在工具上。將翼梁腹板和翼梁弦保持在工具中包括將翼梁弦粘附于翼梁腹板，且將翼梁腹板夾在工具中。裝配固化蒙皮和翼梁包括在每個蒙皮中形成孔洞，且通過將緊固件穿過孔洞插入到工具中，將所述蒙皮可移除地安裝在所述工具上。裝配固化蒙皮和翼梁也可包括通過將工具安裝到分度桿上，相對于固化蒙皮分度翼梁。根據(jù)另一個公開的實施例，提供了生產(chǎn)翼盒的方法。該方法包括提供一對每個都具有翼展的固化復合蒙皮，以及裝配至少一個復合翼梁，其包括將未固化復合翼梁弦附接到固化復合翼梁腹板。該方法進一步包括將翼梁和固化蒙皮沿著翼展彼此保持在裝配的被分度關系，且通過固化未固化的復合翼梁弦，將翼梁結合到固化的復合蒙皮。該方法可進一步包括隨著固化翼梁弦，生成貼著翼梁腹板和蒙皮壓實翼梁弦的壓實力。通過將真空袋分別裝設在翼梁弦之上且抽空每個真空袋來壓實翼梁弦。蒙皮和翼梁腹板用于反作用于壓實力。根據(jù)再另一個實施例，提供了生產(chǎn)翼盒的裝置，其包括工具和夾具；工具適于在蒙皮接近翼梁的未固化部分的情況下將至少一個復合翼梁保持在兩個蒙皮之間；夾具在固化翼梁的未固化部分期間支承工具。工具包括第一和第二工具部分，翼梁可夾在第一和第二工具部分之間，且蒙皮附接到第一和第二工具部分。每個工具部分包括至少一個真空袋，該真空袋用于在固化期間壓實翼梁的未固化部分。夾具進一步包括穿過且支承工具的多個分度桿。工具具有將第一和第二工具部分夾抵于翼梁的夾頭。總之，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，其提供了生產(chǎn)翼型的方法，其包括制造一對固化復合蒙皮；制造至少一個翼梁，包括裝配未固化的翼梁弦和至少一個固化的復合翼梁腹板；將固化蒙皮裝配到翼梁；以及固化翼梁弦。有利地，該方法進一步包括貼著固化蒙皮壓實翼梁弦。有利地，該方法中裝配蒙皮和翼梁包括將翼梁腹板和翼梁弦保持在工具中，且在每個蒙皮的內(nèi)模線均接近翼梁弦的情況下將蒙皮安裝在工具上。有利地，該方法中將翼梁腹板和翼梁弦保持在工具中包括將翼梁弦粘附于翼梁腹板，且將翼梁腹板夾在工具中。有利地，該方法中裝配固化蒙皮和翼梁包括在每個蒙皮中形成孔洞，且通過將緊固件穿過孔洞插入到工具中將蒙皮可移除地安裝在工具上。有利地，該方法中裝配固化蒙皮和翼梁包括通過將工具安裝在分度桿上來相對于固化蒙皮分度翼梁。有利地，該方法中裝配蒙皮和翼梁包括將翼梁腹板和翼梁弦保持在工具中，以及在每個蒙皮的內(nèi)模線均接近翼梁弦的情況下將蒙皮安裝在工具上，以及通過在工具上分別安置真空袋來覆蓋翼梁弦且抽空真空袋，貼著蒙皮壓實翼梁弦。有利地，該方法中裝配固化蒙皮和翼梁包括在裝配夾具上放置工具，在工具上裝配固化翼梁腹板和未固化翼梁弦，以及將具有裝配的翼梁腹板和翼梁弦的工具轉移到固化夾具。有利地，該方法中裝配未固化的翼梁弦和至少一個固化的復合翼梁腹板包括貼著至少一個未固化的翼梁腹板預壓實翼梁弦。有利地，該方法中預壓實包括貼著翼梁弦分別放置弦壓實工具，以及貼著翼梁弦分別壓實弦壓實工具。有利地，該方法中裝配蒙皮和翼梁包括將翼梁和翼梁壓實工具轉移到內(nèi)部工具，以及在每個蒙皮的內(nèi)模線均接近翼梁弦的情況下將蒙皮安裝在內(nèi)部工具上，并且固化翼梁弦包括用翼梁壓實工具貼著蒙皮和至少一個翼梁腹板壓實翼梁弦。通過該方法生產(chǎn)翼型。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其提供了生產(chǎn)翼盒的方法，其包括提供一對每個都具有翼展的固化復合蒙皮；裝配至少一個復合翼梁，這包括將未固化的復合翼梁弦附接到固化的復合翼梁腹板；沿著翼展將翼梁和固化蒙皮保持成彼此裝配的被分度關系；通過固化未固化的復合翼梁弦將翼梁結合到固化的復合蒙皮。有利地，該方法進一步包括當固化翼梁弦時，生成貼著翼梁腹板和蒙皮壓實翼梁弦的壓實力。有利地，該方法中壓實翼梁弦包括在翼梁弦上分別安置真空袋，以及抽空真空袋。有利地，該方法中蒙皮和翼梁腹板用于反作用于壓實力。有利地，該方法中裝配翼梁包括層置和固化復合翼梁腹板，層置和成形復合翼梁弦，給翼梁腹板和翼梁弦的其中之一應用粘合劑，將翼梁腹板和翼梁弦裝配在一起，將翼梁腹板和翼梁弦壓實在一起。有利地，該方法進一步包括裝配翼梁和蒙皮，包括將裝配的翼梁放置在工具中，將蒙皮附接到工具，以及將裝配的蒙皮和翼梁轉移到固化夾具。有利地，該方法中通過將固化夾具放置在熱壓器中，以及基本僅使翼梁弦經(jīng)受熱壓壓力。根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，其提供了生產(chǎn)翼盒的裝置，其包括工具和夾具，其中工具適于在翼梁的未固化部分接近蒙皮的情況下將至少一個復合翼梁保持在兩個蒙皮之間，夾具在固化翼梁未固化部分期間支承工具。有利地，該裝置中工具包括第一和第二工具部分，翼梁可夾在第一和第二工具部分之間，且蒙皮附接到第一和第二工具部分。有利地，該裝置中每個工具部分包括至少一個真空袋以用于在固化期間壓實翼梁的未固化部分。
有利地，該裝置中夾具包括多個穿過且支承工具的對準分度桿。有利地，該裝置中工具包括貼著翼梁夾持第一和第二工具部分的夾頭。參考以下


，在本公開的各種實施例中可獨立地實現(xiàn)特征、功能和優(yōu)點，或者特征、功能和優(yōu)點可結合進說明進一步細節(jié)的再另外的實施例中。

在權利要求中闡明了被認為是有利實施例的特點的新穎特征。當連同附圖參閱時，通過參考本公開的有利實施例的以下詳細描述，將最佳地理解有利實施例，然而，以及所用的優(yōu)先模式，其進一步的目標和優(yōu)點，其中:圖1闡明了具有根據(jù)公開的實施例所生產(chǎn)翼型的飛機。圖2闡明了沿圖1中的線2-2截取的剖面圖。圖3闡明了根據(jù)公開的實施例的用于生產(chǎn)翼型的裝置的整體功能塊框圖。圖4闡明了生產(chǎn)翼型的方法的流程圖。圖5闡明了固化夾具和一對內(nèi)部工具的端視圖，其中為了清楚沒有示出蒙皮和翼
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ο圖6闡明了以圖5所示的“6”的方向所觀察的側面圖。圖7A-7D示出生產(chǎn)腹板弦的連續(xù)步驟的圖解。圖8A-8C示出生產(chǎn)填料的連續(xù)步驟的圖解。圖9-12闡明了壓實工具組件的橫截面圖，其示出了裝配和壓實翼梁部件的連續(xù)步驟。圖13闡明了裝載內(nèi)部工具的下部部分期間翼梁預裝配夾具的端視圖。圖14是類似于圖13的圖解，但其示出了被完全裝載的下部工具部分，且描繪了正被裝載到下部工具部分上的過程中的被裝配翼梁。圖15是類似于圖14的圖解，但其示出了正在被裝載到預裝配夾具上的過程中內(nèi)部工具的上部部分。圖16是類似于圖15的圖解，但其示出了已裝載的上部工具部分，且其描繪了夾緊套筒軸環(huán)的安裝。圖17是類似于圖16的圖解，但其示出了完全安裝的夾緊套筒軸環(huán)和夾在內(nèi)部工具中的翼梁。圖18是類似于圖17的圖解，但其示出了內(nèi)部工具的裝配和從預裝配夾具取走的被夾持的翼梁。圖19闡明了示出內(nèi)部工具和被裝載到固化夾具上的被夾持翼梁的端視圖。圖20是類似于圖19的圖解，但其示出了第二內(nèi)部工具和正在被裝載在固化夾具上的過程中的被夾持翼梁。圖21闡明了類似于圖16的側面圖，但其示出了分別保持在圖20所示的內(nèi)部工具中且沿固化夾具的長度分度的兩個翼梁。圖22闡明了示出蒙皮中分度孔的放置和兩個翼梁腹板的橫截面圖。圖23闡明了固化夾具的端視圖，其示出了正在被安裝在內(nèi)部工具上的過程中的蒙皮。
圖24是類似于圖23的圖解，但其示出了貼著內(nèi)部工具放置的蒙皮和準備安裝的緊固件銷。圖24A是圖23中指定為圖24A的區(qū)域的圖解，且其闡明了翼梁弦和蒙皮之間的間隙。圖25是類似于圖24的圖解，但其示出了已安裝在固化夾具上的撐桿。圖26闡明了以圖25中所示的“26”的方向觀察的側面圖。圖27闡明了示出翼盒的端視圖，在最終固化之后該翼盒從固化夾具移除。圖28闡明了示出翼盒的側面圖，在最終固化之后該翼盒從固化夾具取走。圖29闡明了翼盒的橫截面圖，其示出了被插入內(nèi)部工具內(nèi)的拆卸工具。圖30是類似于圖29的圖解，其示出了已經(jīng)移除的拆卸工具和已經(jīng)從內(nèi)部工具釋放的夾緊套筒。圖31闡明了當內(nèi)部工具從其中移除時翼盒的平面圖。圖32闡明了示出有助于壓縮翼梁弦的弦壓實工具的立體圖。圖33-36是類似于圖9_12的圖解，其示出了用圖32所示的弦壓實工具裝配和壓實翼梁部件的連續(xù)步驟。圖37是內(nèi)部工具的下部部分的替換性形式的橫截面圖，該內(nèi)部工具適于用于圖32所示的弦壓實工具。圖38是類似于圖37的圖解，但其示出了圖36的被裝配翼梁，該被裝配翼梁正在被裝載到圖34所示的內(nèi)部工具的下部部分上。圖39是類似于圖38的圖解，但其示出了正在被裝載到翼梁上的內(nèi)部工具的上部部分。圖40是類似于圖39的圖解，但其示出了被完全裝配在翼梁上的內(nèi)部工具。圖41是具有修剪端的翼梁弦的替換性形式的橫截面圖。圖42是沿著一側漸縮的翼梁腹板的一端的圖解。圖43是類似于圖41的圖解，但其具有未修剪的弦端，且示出了圖42的翼梁腹板的使用。圖44是類似于圖42的圖解，但其示出了具有一個凸緣的翼梁弦的使用，且其內(nèi)錐度匹配圖42所示的翼梁腹板的錐度。圖45是類似于圖44的圖解，但其示出了翼梁腹板和翼梁弦，其中翼梁腹板具有對稱漸縮/錐形端，翼梁弦在內(nèi)部漸縮以匹配翼梁腹板的錐度。圖46是分解形式中的圖45所示的部件的圖解。圖47圖45中指定為圖47的區(qū)域的圖解。圖48是具有外錐形凸緣的翼梁弦的另一實施例的圖解。圖49闡明了示出生產(chǎn)翼型的方法的額外細節(jié)的流程圖。圖50闡明了飛行器生產(chǎn)和使用方法學的流程圖。圖51闡明了飛行器的框圖。
具體實施例方式首先參考圖1，飛行器100包括具有一個或多個翼型的機身102，該翼型在所闡明的示例中包括機翼104、水平穩(wěn)定翼106和豎直穩(wěn)定翼108。圖2闡明了典型翼盒110，例如但不限于，其可形成圖1所示的飛行器100的每個機翼104中的一部分。翼盒110沿機翼104的圖1所示的翼展方向105延伸(進入圖2中的紙中)，且大體上包括被夾在一對外部蒙皮114之間的一個或更多個翼梁112。翼梁112以及外部蒙皮114中每個都可以包括纖維加強層壓復合材料，例如但不限于，碳纖維環(huán)氧樹脂。翼梁112沿翼弦方向128以合適的距離間隔開，以滿足設計要求。每個翼梁112均包括翼梁腹板116，其位于橫于機翼蒙皮114延伸的平面內(nèi)。每個翼梁112進一步包括一對翼梁弦118，其在翼梁腹板116的相反端上。每個翼梁弦118均在橫截面中是大體L形，且包括凸緣120、122。如以下更詳細討論的，每個凸緣122均被結合到翼梁腹板116，且每個凸緣120均被結合到蒙皮114其中之一的IML (內(nèi)模線)115。為了以下將討論的目的，每個翼梁腹板116在中間區(qū)域內(nèi)都包括分度孔126。由復合材料或合適的粘合劑形成的半徑范圍/半徑填料(radius filler) 124填充翼梁腹板116的端部、翼梁弦118和蒙皮114之間的空間，以便加強翼梁112和蒙皮114之間的結合。圖2和隨后討論的附圖闡明了基本平坦的翼盒110，然而包括翼梁腹板116和/或蒙皮114的翼盒110可以典型地沿一個或更多個方向成輪廓/具有曲型，包括沿與翼展方向105 (圖1)和沿圖2所示的翼弦方向128彎曲?，F(xiàn)在注意圖3，其大體上闡明了生產(chǎn)復合翼型，例如圖2所示的翼盒110的裝置135。該裝置135大體上包括一個或更多個內(nèi)部工具138和一個固化夾具140。將包括翼梁腹板116和“綠色/生坯”翼梁弦118的翼梁112夾到內(nèi)部工具138。蒙皮114然后沿著翼盒110的翼展方向(圖1)與翼梁112以分度關系被暫時固定到內(nèi)部工具138。將翼梁112和蒙皮114的組件裝載到固化夾具140上，且可將全部的被裝配結構放置在熱壓器中用于最終固化。如以下更詳細討論，預固化翼梁腹板116以及蒙皮114，且當全部的被裝配結構放置在熱壓器中以用于最終固化時固化翼梁弦118?；蛘?，取決于在具體應用中所用的材料系統(tǒng)，以大氣壓力或接近大氣壓力(例如15psi)，在爐中完成最終固化。圖4大體闡明了生產(chǎn)復合翼型，例如圖2所示的翼盒110的方法的步驟。從130開始，制造且預固化復合蒙皮114。類似地，在131處，制造且預固化一個或更多個復合翼梁腹板。利用傳統(tǒng)的生產(chǎn)復合材料層壓生產(chǎn)技術，包括自動或手工層置層板，可生產(chǎn)蒙皮114和翼梁腹板116。接下來，在132處，通過將未固化的翼梁弦118和填料124附接到預固化的翼梁腹板116，制造至少一個翼梁112。在步驟134處，裝配預固化的蒙皮114和翼梁112。貼著蒙皮114壓實翼梁弦118。最后，在步驟136處，固化翼梁弦118，從而將它們共同結合到預固化的翼梁腹板116和預固化的蒙皮114 二者?，F(xiàn)在注意圖5和圖6，其闡明了內(nèi)部工具138和固化夾具140的額外細節(jié)。在該示例中示出了一對內(nèi)部工具138，然而，在其它實施例中，可利用多于或少于一個內(nèi)部工具138，這取決于翼盒110 (圖2)中所用的翼梁112的數(shù)目。每個內(nèi)部工具138均包括第一和第二半或部分138a和138b，為了方便起見，其在以下被稱為上部工具部分138a和下部工具部分138b。通過包括夾緊套筒軸環(huán)146的可移除的夾緊套筒144將上部和下部工具部分138a、138b聯(lián)接在一起。固化夾具140包括多個隔開的分度桿154，其被支承在基部150上。分度桿154在多個位置沿著固化夾具140的全部長度支承且分度內(nèi)部工具138。內(nèi)部工具138沿翼盒110的全部翼展延伸。如以下將討論，在最終固化過程期間，內(nèi)部工具138可不受熱壓力。因為要求其大體匹配蒙皮114的曲率,所以內(nèi)部工具138具有彎曲的外表面226。固化夾具140可進一步包括撐桿152以按要求支承分度桿154和內(nèi)部工具138。在此應注意，在所闡明的示例中，因為預固化蒙皮114限定OML，所以內(nèi)部工具138和固化夾具工具140不要求限定翼盒110的OML (外模線)的任何結構。如稍后可見的，分度桿154、基部150和撐桿152基本上提供相對簡單的保持夾具，以用于在最終固化期間沿翼盒Iio的翼展方向105 (圖1)將內(nèi)部工具138保持在分度位置中。為了稍后可見的目的，每個上部和下部工具部分138a、138b均包括大體L形凹槽142。固定到分度桿154的分度止擋件148確定每個內(nèi)部工具138在固化夾具140上的豎直位置?，F(xiàn)在參考圖7A，通過利用例如數(shù)控自動工藝，如自動纖維鋪放機，裝配平坦的多層板復合疊層159，從而可生產(chǎn)圖2所示的每個翼梁弦118。其它層置技術也是可能的。參考圖7B，平坦疊層158可能是于合適的滾料板160上下垂形成的熱簾，從而使平坦疊層158形成期望形狀的翼梁弦118e。其它的成形技術也是可能的。接下來，如圖7C所示，可將粘合劑161的層應用在所形成的翼梁弦118，隨后，如圖7D所示，可將翼梁弦118從滾料板160移除，且將其以生坯狀態(tài)或未固化狀態(tài)按要求被修剪?；蛘?，當裝配翼梁112的部件時，可將粘合劑161的層應用到翼梁腹板116，如關于圖9在以下所討論。 圖8A-8C闡明了形成填料124的方法。如圖8A所示，包括粘合劑或層壓板的填料124材料的長度可放置在模塊164的模槽166中。然后，如圖8B所示，用合適的工具168將填料124壓成模槽166，從而將填料124材料形成所期望的橫截面形狀。參考圖SC，可將完成的填料124從模塊164移除，且將其以生坯狀態(tài)或未固化狀態(tài)按要求修剪。圖9-12順序地闡明了用壓實工具組件165預裝配翼梁112的部件且貼著翼梁腹板116預壓實翼梁弦118的一個合適技術。壓實工具組件165包括頂部和底部滾料板170、172以及橫向滾料板176、178。壓實工具組件165進一步包括多個間隔開的中心對準銷180，其固定在下部滾料板172上且對準上部滾料板170中的相應孔洞174并被接收在上部滾料板170中的相應孔洞174中。對準銷180的間距及其橫截面尺寸和形狀大體對應圖5和圖6所示的分度桿154的間距及其橫截面尺寸和形狀。翼梁腹板116可包括固化的平坦復合層壓件，其具有多個間隔開的中心孔徑126，在其中相應接收所述對準銷180，從而固化翼梁腹板116中對準壓實工具組件165中。如圖9所示，裝配固化的翼梁腹板116、未固化的填料124和未固化的翼梁弦118。隨后，如圖10所示，用滾料板170、172、176、178預壓實翼梁112的部件。用傳統(tǒng)的真空袋(無圖示)或壓制設備(無圖示)可壓實滾料板170、172、176。隨著貼著翼梁腹板116和填料124壓實翼梁弦118，粘合劑161 (圖7C、圖7D)有助于將未固化的翼梁弦118保持在固化的翼梁腹板116上。壓實后，提起上部滾料板170，如圖11所示，這允許裝配的翼梁112從下部滾料板172和對準銷180移除，如圖12所示。如稍后更詳細所討論的，翼梁弦118各位置粘附于翼梁腹板116以致翼梁弦118從蒙皮114的ML (內(nèi)模線)115 (圖2)稍微退后，以確保當它們裝配在一起時沒有安裝干涉。圖13闡明了預裝配夾具200，其用于將每個翼梁112預裝配于內(nèi)部工具138 (圖5)。預裝配夾具200包括在對應圖5所示的分度桿154位置的間隔分度位置處安裝在基部202上的多個桿204。每個桿204包括止擋件148。每個夾緊套筒144被套在桿204中的對應一個桿上，且被止擋件148其中之一豎直地定位。如155處所示，通過雙密封件192將分別延伸內(nèi)部工具138長度的真空袋190的條帶被密封于下部工具部分138b，從而覆蓋凹槽142。在下部內(nèi)部工具部分138b上安裝真空袋190之后，工具部分138b被裝載198到預裝配夾具200上，其中桿204穿過內(nèi)部工具部分138b中的中心內(nèi)部孔徑194。內(nèi)真空袋190被抽成真空，這導致真空袋被下拉成貼著下部工具部分138b的凹入部分196。以該方式下拉真空袋190貼著工具部分138a確保了真空袋190不會干涉后續(xù)裝配的部件直到為最終固化最好準備。接下來，如圖14所示，裝配的翼梁112被裝載到下部工具部分138b上，且沿著翼梁112的全部長度被桿204分度。現(xiàn)在參考圖15，真空袋190的條帶被安裝在上部內(nèi)部工具部分138a，且被雙密封件192密封于上部內(nèi)部工具部分138a。上部內(nèi)部工具部分138a然后被裝載210到預裝配夾具200上，從而導致翼梁腹板116被卡在相應內(nèi)部工具部分138a、138b的對置面214、216之間，如圖16最佳所見。夾緊套筒軸環(huán)146安裝212在夾緊套筒144上，從而將內(nèi)部工具部分138a、138b與被夾在其中的翼梁112鎖在一起，如圖17所示。接著該夾緊過程之后，如圖18所示，與被夾持的翼梁112—起的整個內(nèi)部工具138可從預裝配夾具200移除。應注意，根據(jù)本公開的實施例，此處避免了對真空裝袋蒙皮114或翼梁腹板116中任意一者的需要，因為它們被預固化了。因此，使真空裝袋的總面積(限制于翼梁弦118的面積)基本被最小化?，F(xiàn)在參考圖19，之后將與被夾持的翼梁112 —起的內(nèi)部工具部分138轉移到固化夾具140，且向下被套220在分度桿154上直到夾緊套筒144的下部軸環(huán)144a接合止擋件148。如圖20和圖21所示，與另一被夾持翼梁112 —起的第二內(nèi)部工具138’可被裝載到固化夾具140上，且被放置成在分度桿154上貼著第二組止擋件148。圖21闡明了該裝配過程之后的內(nèi)部工具138、138’和翼梁112的位置。關于圖5和圖6如前所討論，多個分度桿154支承內(nèi)部工具138，且被對準成使得它們在多個位置沿著固化夾具140的全部長度分度內(nèi)部工具138?，F(xiàn)在參考圖22，如前所述，每個翼梁腹板116均具有多個中心孔徑126，所述中心孔徑126沿著翼盒110的翼展分度翼梁腹板116。之后，通過任何合適的過程來形成分度孔洞114，例如通過在蒙皮114中鉆孔。如圖23所示，分度孔洞114和蒙皮114被對準于每個內(nèi)部工具138的外部表面226。蒙皮114貼著工具138的外部面226安裝224，隨后，如圖24所示，緊固件銷228穿過分度孔洞114被插入，以便將蒙皮114可釋放地附接到內(nèi)部工具138。例如但不限于，銷228可包括球形鎖定銷。參考圖24A，如前所述，翼梁弦118可稍離開于蒙皮114的IML 115，從而形成小間隙“G”。間隙“G”有助于確保蒙皮114貼著工具138的外部面226齊平密封，而沒有由于與翼梁弦118的可能接觸而導致的干涉?，F(xiàn)在參考圖25和圖26，在將蒙皮114附接到內(nèi)部工具138之后，撐桿152可安裝在固化夾具140上，以便沿著固化夾具140的整個長度穩(wěn)定內(nèi)部工具138，以準備最終的固化操作。再參考圖24A，在準備最終固化的過程中，先前在真空袋190上所抽的真空被逆反，使真空袋190貼著翼梁腹板116和蒙皮114壓實翼梁弦118。因此，應理解，僅翼梁112和蒙皮114產(chǎn)生基本反作用于袋的壓實力。固化夾具140可放置在熱壓器(無圖示)中，從而隨著貼著翼梁腹板116和蒙皮114壓實未固化的翼梁弦118，固化未固化的翼梁弦118。真空袋190施加到翼梁弦118的壓實力，與熱壓壓力(根據(jù)需要)一起，將翼梁弦118的凸緣120 (圖2)壓抵于蒙皮114的ML115，從而翼梁弦118符合且模制成ML 115中的任何變化或波動(無圖示)。固化夾具140和內(nèi)部工具138的組合維持了整個最終固化期間翼梁112和蒙皮114的分度位置。此外，在整個裝配和固化過程中，結合固化夾具140來使用內(nèi)部工具138堅固地支承和加強了未固化的翼梁弦118，同時最小化對于輔助裝備的需要。因此，大大減少或省去了對易碎零件(例如翼梁弦118的)的損壞可能性?，F(xiàn)在參考圖27，最終固化之后，上部翼梁分度止擋件148可被移除231，從而允許翼盒Iio與內(nèi)部工具138—起沿分度桿154上滑，且從固化夾具140取走235，如圖28所
/Jn ο現(xiàn)在參考圖29，通過穿過夾緊套筒144插入240拆卸工具234的柄236，可從已完成的翼盒110移除內(nèi)部工具138。拆卸工具234可包括把手238，其被旋轉來解鎖和釋放夾緊套筒軸環(huán)146b。如圖30所示，在夾緊套筒軸環(huán)146釋放的情況下，利用拆卸工具234可從內(nèi)部工具138拆卸和移除夾緊套筒144。移除銷228，從而從內(nèi)部工具138處松開蒙皮114，從而允許通過翼盒110的內(nèi)側端255收回內(nèi)部工具138，如圖31所示。取決于應用，可在內(nèi)部工具138和蒙皮114的ML 115之間提供一定程度的牽引(未示出)，從而便于移除內(nèi)部工具138。通過內(nèi)側端255可移除和收回244真空袋190。移除銷228之后，孔洞114a(圖22)被合適的緊固件或填料(無圖示)填充。視情況，在移除內(nèi)部工具138之后，可需要修剪翼梁弦118的端部(無圖示)。取決于應用，隨著翼梁弦118裝配到翼梁腹板116上以及/或者在最終固化期間，給翼梁弦118施加額外的壓實壓力是必要的或可取的。在這樣的應用中，可利用圖32所示的弦壓實工具給每個毛坯翼梁弦118施加直接壓實壓力。圖33-36闡明了壓實工具組件245的替換形式，其類似于圖9-12所示的壓實工具組件165，其利用弦壓實工具246。壓實工具組件245包括上部和下部滾料板170、170以及側面滾料板176、178，以及四個弦壓實工具246。弦壓實工具246被接收在預成形的翼梁弦118中，且每個都包括外倒圓角246a(圖34)，該外倒圓角可有助于更完全地形成和壓實翼梁弦118的內(nèi)半徑。每個弦壓實工具246進一步包括斜側面246b，頂部和底部滾料板170、172上的斜面170a、172b分別給所述斜側面246b施加壓力。隨著圖34所示的壓實翼梁112之后，如圖35所示，取走248頂部滾料板170，且分開250側面滾料板176、178，從而允許從底部滾料板172取走252翼梁112，如圖36所示。當壓實的翼梁112從底部滾料板172取走252且被轉移到圖37-40所示的內(nèi)部工具的下部部分138b時，弦壓實工具246保持被裝配于翼梁112。圖37-40所示的上部和下部內(nèi)部工具部分138a、138b類似于先前結合圖13-20所描述的，不過在這個示例中每個內(nèi)部工具部分138a、138b均包括斜角254，所述斜角254適于接合弦壓實工具246的斜側面246b(圖32)。在如圖38所示將翼梁112裝載到下部內(nèi)部工具部分138b上后，上部內(nèi)部工具部分138ab被裝載到翼梁112上，如圖39所示。隨著該裝配過程之后，翼梁腹板116分別夾在上部和下部工具部分138a、138b的對置表面214、214之間，如圖40所示?，F(xiàn)在參考圖41，在一些應用中，施加到翼梁弦118的壓實壓力會在凸緣120、122外端處不良地扭曲加強纖維。為了避免該纖維扭曲且為了確保給翼梁弦118的端部更均勻地施加壓力，在關于圖7A-7D的前述過程中翼梁弦118被預成形為其毛坯狀態(tài)之后，可修剪凸緣120、122的外緣260成錐形。圖42和圖43闡明了翼梁112的替換形式，其中翼梁腹板116a的每個外端部116b的一個側面在116c處漸縮。在該不例中，翼梁弦118其中之一的凸緣122相對于翼梁腹板116a的中心軸線262以角Θ傾斜，以便齊平于翼梁腹板116a上的錐度116c。圖44闡明了翼梁腹板112的另一實施例,其類似于圖43所示，然而在該示例中，凸緣122的外側面122b以角Θ處漸縮，大體等同于對置凸緣122的錐形內(nèi)側面122a。圖45-47闡明了翼梁112的又另一實施例。在該示例中，翼梁腹板116b的外端部116b是對稱地雙側漸縮，從而大體匹配每個凸緣122的錐形內(nèi)側面122a。圖48闡明了翼梁弦118的另一變化，其中凸緣120、122的外側面120b、122b每個都向內(nèi)漸縮?，F(xiàn)在注意圖49，其闡明了生產(chǎn)如前面所討論的翼型的方法的額外細節(jié)。在264處，蒙皮114和翼梁腹板116被層置且然后在266處固化。在268處，可根據(jù)需要修剪和檢查蒙皮114和翼梁腹板116。在270處，可在分度位置在蒙皮和翼梁腹板中形成分度孔洞114a。在272處，翼梁弦118被層置且翼梁弦118形成期望的橫截面形狀。在276處，可給翼梁弦118施加粘合劑，且在278處，可形成半徑填料124。在280處，包括翼梁腹板116、翼梁弦118和填料124的翼梁112被裝配且被壓在一起。在282處，條帶真空袋190被安裝且密封在內(nèi)部工具138上，且在284處，將內(nèi)部工具138裝載到預裝配夾具200上。在286處，給真空袋190施加真空，其將真空袋拉抵于內(nèi)部工具138。在288處，將預裝配的翼梁112裝載到內(nèi)部工具138上，且在290處，將翼梁112夾持于內(nèi)部工具138。在292處，從預裝配夾具處移除被夾持的翼梁112和內(nèi)部工具138的組合，且將其轉移到固化夾具140，在此沿其整個翼展分度翼梁112。在294處，蒙皮114暫時緊固到內(nèi)部工具138。接下來，在296處，撐桿152視情況可安裝在固化夾具140上，且在298處，真空袋190上的真空被逆反，從而貼著蒙皮114和翼梁腹板116壓實翼梁弦118。在300處，將與裝配的翼梁112和蒙皮114 一起的固化夾具140裝載進熱壓器或類似的固化爐，且在302處，固化翼梁弦118。在304處，將固化夾具140從熱壓器或爐中移除，且在306處，將固化的翼盒110從固化夾具140移除。在308處，將內(nèi)部工具130和真空袋190從固化的翼盒110移除，且在310處，將蒙皮114中的分度孔動114a被緊固件或填料填充。最后，在312處，可按要求最終修剪翼梁弦118，且可無損檢測翼盒110?，F(xiàn)在參考圖50和圖51，在圖50所示的飛行器制造和使用方法314的背景中和圖50所示的飛行器316中可利用本公開的實施例。首先轉向圖50，其根據(jù)有利的實施例描繪了飛行器制造和使用方法314的圖解。在預生產(chǎn)期間，飛行器制造和使用方法314可以包括圖51中飛行器316的規(guī)格和設計318以及材料采購320。在生產(chǎn)期間，可進行圖51中飛行器316的部件和子組件制造322以及系統(tǒng)集成324。之后，圖51中飛行器316可經(jīng)過認證和交付326，以便投入使用328。當客戶使用328時，圖51中的飛行器316例行進行常規(guī)保養(yǎng)和維修330，其包括改進、重構、翻新和其它保養(yǎng)或維修?？赏ㄟ^系統(tǒng)綜合供應商、第三方和/或操作者執(zhí)行或實施飛行器制造和使用方法314的每個過程。為了描述的目的，系統(tǒng)綜合供應商可以包括但不限于任意數(shù)量的飛行器制造商和主系統(tǒng)轉包商；第三方可以包括但不限于任意數(shù)量的賣主、轉包商和供應商；以及操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事機構、服務組織等。現(xiàn)在參考圖51，其描繪了飛行器316的圖解，其中可實施有利的實施例。在該示例中，通過圖51中的飛行器制造和使用方法314生產(chǎn)飛行器316，且飛行器316包括具有多個系統(tǒng)334和內(nèi)部336的飛機機架332。系統(tǒng)334的示例包括推進系統(tǒng)338、電氣系統(tǒng)340、液壓系統(tǒng)342和環(huán)境系統(tǒng)344中的一個或更多個?？砂ㄔS多其它系統(tǒng)。盡管示出了航空航天的示例，但是可將不同的有利實施例應用到其它行業(yè)，例如航海和汽車行業(yè)。在圖51中飛行器制造和使用方法314的至少一個階段期間，可利用在此所體現(xiàn)的裝置和方法。在一個闡明的示例中，以類似于飛行器316處于使用328 (圖50)時制作的部件或子組件的方式來生產(chǎn)或制造圖50中部件和子組件制造322中所制作的部件或子組件。作為再另一個實施例，在生產(chǎn)階段中，例如圖50中部件和子組件制造322和系統(tǒng)集成324期間，可利用若干裝置實施例、方法實施例或其組合。當指項目時，若干的意思是一個或更多個項目。例如，若干裝置實施例是一個或更多個裝置實施例。當飛行器326處于使用中時且/或在圖50中的保養(yǎng)和維修330期間，可利用若干裝置實施例、方法實施例或其組合。若干不同有利實施例的使用可大體加快飛行器316的裝配和/或減少飛行器316的成本。為了闡明和說明，已經(jīng)提出了不同有利實施例的說明，且其不希望是徹底的以公開形式的實施例或限于以公開形式的實施例。本領域的普通技術人員將清楚許多改進和變化。另外，當與其它有利實施例相比時，不同的有利實施例可提供不同的優(yōu)點?？蛇x擇和描述一個或多個實施例，以便最佳地解釋實施例的原則、實踐應用，從而使本領域的普通技術人員理解具有各種改進的各種實施例的公開，適合于特殊的預期使用。
權利要求
1.生產(chǎn)翼型的方法，其包括: 制造一對固化的復合蒙皮； 制造至少一個翼梁，其包括裝配未固化的翼梁弦和至少一個固化的復合翼梁腹板； 將所述固化的蒙皮裝配到所述翼梁；以及 固化所述翼梁弦。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其包括: 使所述翼梁弦貼著所述固化蒙皮被壓實。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的方法，其中裝配所述蒙皮和所述翼梁包括: 將所述翼梁腹板和所述翼梁弦保持在工具中，以及 在每個所述蒙皮的內(nèi)模線均接近所述翼梁弦的情況下將所述蒙皮安裝到所述工具上。
4.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中將所述翼梁腹板和所述翼梁弦保持在所述工具中包括:· 將所述翼梁弦粘附于所述翼梁腹板，以及 將所述翼梁腹板夾在所述工具中。
5.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中裝配所述固化的蒙皮和所述翼梁包括: 在每個所述蒙皮中形成孔洞，以及 通過將銷穿過所述孔洞插入到所述工具中，將所述蒙皮可移除地安裝在所述工具上。
6.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中裝配所述固化的蒙皮和所述翼梁包括通過將所述工具安裝在分度桿上，相對于所述固化的蒙皮分度所述翼梁。
7.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中: 裝配所述蒙皮和所述翼梁包括將所述翼梁腹板和所述翼梁弦保持在工具中，且在每個所述蒙皮的內(nèi)模線均接近所述翼梁弦的情況下將所述蒙皮安裝到所述工具上，以及 通過將真空袋分別安設在所述工具上來覆蓋所述翼梁弦且抽空所述真空袋，使所述翼梁弦貼著所述固化的蒙皮被壓實。
8.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中裝配所述固化的蒙皮和所述翼梁包括: 將工具放置在裝配夾具上， 將所述固化的翼梁腹板和所述未固化的翼梁弦裝配在所述工具上，以及 將具有所述裝配的翼梁腹板和翼梁弦的所述工具轉移到固化夾具。
9.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中裝配所述未固化的翼梁弦和至少一個固化的復合翼梁腹板包括使所述翼梁弦預貼著所述至少一個未固化的翼梁腹板被壓實。
10.根據(jù)前述任何權利要求所述的方法，其中所述預壓實包括: 貼著所述翼梁弦分別放置弦壓實工具，以及 貼著所述翼梁弦分別壓實所述弦壓實工具； 裝配所述蒙皮和所述翼梁包括將所述翼梁和翼梁壓實工具轉移到內(nèi)部工具，且在每個所述蒙皮的內(nèi)模線均接近所述翼梁弦的情況下將所述蒙皮安裝到所述內(nèi)部工具上，以及固化所述翼梁弦包括用所述翼梁壓實工具使所述翼梁弦貼著所述蒙皮和所述至少一個翼梁腹板被壓實。
11.用于生產(chǎn)翼盒的裝置，其包括: 適于在至少一個復合翼梁的未固化部分接近兩個蒙皮的情況下將所述至少一個復合翼梁保持在所述兩個蒙皮之間的工具；以及 夾具，其用于在固化所述翼梁的所述未固化部分期間支承所述工具。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中所述工具包括第一和第二工具部分，翼梁可夾在所述第一和第二工具部分之間，且所述蒙皮可附接到所述第一和第二工具部分。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的裝置，其中每個所述工具部分包括至少一個真空袋以用于在固化期間壓實所述翼梁的所述未固化部分。
14.根據(jù)權利要求11至13中的任何權利要求所述的裝置，其中所述夾具包括多個對齊分度桿，其穿過且支承所述工具。
15.根據(jù)權利要求11至14中的任何權利要求所述的裝置，其中所述工具包括夾頭以用于夾持所述第一和第 二工具部分以貼著所述翼梁。
全文摘要
本發(fā)明是生產(chǎn)大型集成翼型的方法和裝置，涉及通過用具有固化翼梁腹板和未固化翼梁弦的翼梁裝配固化蒙皮來生產(chǎn)翼型。通過固化翼梁弦將該蒙皮結合到翼梁。
文檔編號B64F5/00GK103158888SQ201210537188
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權日2011年12月13日
發(fā)明者M·W·漢森 申請人:波音公司