專利名稱：用于在脫離壓熱器時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物剪切粘接的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種結(jié)構(gòu)物的粘接組件。尤其是，本申請涉及在脫離壓熱器的環(huán)境中使用用于航空航天結(jié)構(gòu)物粘性劑剪切粘接方法。
背景技術(shù)：
典型地，復(fù)合結(jié)構(gòu)元件的粘接需要熱量和壓力用于最后的固化。一種實(shí)現(xiàn)必要的熱量和壓力的方法為組件處于壓熱器內(nèi)的同時(shí)進(jìn)行抽真空。壓熱器使組件經(jīng)受熱量和壓力，由此固化組件中的粘合劑。然而，結(jié)構(gòu)組件中的粘合劑的壓熱器固化并不總是可行的。例如，組件的尺寸阻止壓熱器固化。進(jìn)而，結(jié)構(gòu)組件的幾何形狀會阻擋在粘接區(qū)域周圍安裝真空袋的通道。進(jìn)而，組件中出現(xiàn)的熱敏材料可能為壓熱器固化帶來不便。盡管結(jié)構(gòu)組件中的粘合劑固化的發(fā)展有了重大的改進(jìn)，仍然存在很多的缺點(diǎn)。


被認(rèn)為是本申請的系統(tǒng)特性的新穎特征在附加的權(quán)利要求中被提出。然而，系統(tǒng)自身，還有優(yōu)選的使用方式，以及進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，將參照下面與附圖相結(jié)合進(jìn)行的詳細(xì)描述而獲得最好的理解，其中參考數(shù)字最左邊的重要數(shù)字表示各個(gè)參考數(shù)字在其中出現(xiàn)的第一張圖，其中圖1為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的旋翼飛機(jī)的側(cè)視圖；圖2為顯示圖1的旋翼飛機(jī)的內(nèi)部翼肋和尾梁的部分程式化的側(cè)視圖；圖3為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的剪切粘接方法的示意性框圖；圖4為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的尾梁蒙皮的頂視圖；圖5為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的粘接組件的部分程式化頂視圖；圖6為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的圖5中的粘接組件的部分程式化側(cè)視圖；圖7為用在根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的剪切粘接方法中的使用工具的剖面圖；圖8為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的圖7中的工具的部分程式化剖面圖；圖9A和9B為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的粘貼到框架上的粘合組件的程式化側(cè)視圖；圖10為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的粘貼到框架上的粘合組件的透視圖；圖1lA為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的粘接固定組件的程式化剖面圖；圖1lB從圖1lA中選取的，粘接固定組件的詳細(xì)視圖；圖12為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的涂敷粘接過程的示意性框圖；圖13為從圖1lA中選取的，粘接固定組件的詳細(xì)視圖；圖14通過圖形化方式表示出根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的方法的圖表。圖15A和15B為根據(jù)本申請的一個(gè)替代實(shí)施例的粘接固定組件的程式化剖面圖；圖16A和16B為根據(jù)本申請的一個(gè)替代實(shí)施例的粘接固定組件的程式化剖面圖。本申請的系統(tǒng)具有各種修改和替代形式，其特定的實(shí)施例通過附圖中的例子被示出并且在這里詳細(xì)描述。然而，可以理解的是這里的特定實(shí)施例的描述并不是將方法限定于公開的特定形式，而恰好相反，本發(fā)明覆蓋全部的落入由附上的權(quán)利要求所限定的本申請的精神和范圍之內(nèi)的修改，等同方式，以及替代方案。
具體實(shí)施例方式本申請的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例在下面進(jìn)行描述。為了清楚起見，沒有在該說明書中對實(shí)際設(shè)備的全部特征作說明。當(dāng)然可以意識到在任意的這樣的實(shí)施例的發(fā)展中，必須做出多種特定實(shí)施的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如服從系統(tǒng)相關(guān)以及商業(yè)相關(guān)的約束條件，這將使系統(tǒng)從一個(gè)方案變化到另一個(gè)方案。此外，可以意識到這種發(fā)展計(jì)劃可能是復(fù)雜并且耗時(shí)的但是仍然是那些得益于本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員所從事的常規(guī)路徑。在說明書中，參考標(biāo)記用于表示各種組件之間的空間關(guān)系以及作為附圖中描述的裝置的組件的各種特征的空間方向。然而，在本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地閱讀了本申請之后可以認(rèn)識到，這里描述的這些裝置，元件，設(shè)備，等等可以設(shè)置成任何期望的方向。因此，諸如“上方”，“下方”，“上部”，“下部”等術(shù)語的使用，或是其它用于描述各中組件之間的空間關(guān)系或描述這些組件的特征的空間方向的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為分別描述這些組件之間的相對關(guān)系或者這些組件的特征的相對空間關(guān)系，這里描述的裝置可以定位朝向任何期望的方向。本申請的剪切粘接方法配置成提高結(jié)構(gòu)物在脫離壓熱器環(huán)境中的粘接性。在一個(gè)實(shí)施例中，剪切粘接方法配置成將多個(gè)框架元件粘接到漸縮的尾梁的內(nèi)部。這些框架設(shè)置在卡口型工具上。具有多層粘膜層的粘接組件被粘貼到每個(gè)框架的接合表面上。卡口型工具被插入到尾梁中直到粘接組件與尾梁的內(nèi)壁相接觸。導(dǎo)熱磚設(shè)置到尾梁的外部。導(dǎo)熱磚被控制用于首先實(shí)現(xiàn)和維持粘接組件的粘性。在該期間卡口工具被驅(qū)動以使得框架相對于尾梁平移，由此涂敷粘性粘合劑并且在膠層上建立主動機(jī)械壓力直到框架設(shè)置在最終位置。導(dǎo)熱磚被控制用于實(shí)現(xiàn)和維持粘合劑處于必須的固化溫度。參照圖1，示出飛機(jī)101。飛機(jī)101包括連接到機(jī)身105的尾梁103。飛機(jī)101進(jìn)一步包括旋翼系統(tǒng)107和起落架109。在圖示的實(shí)施例中，尾梁103具有一個(gè)近似于圓錐形的形狀，其前端的直徑大于尾部的直徑。參照圖2，尾梁103包括尾梁蒙皮111和多個(gè)尾梁框架113a_113f。在圖示的實(shí)施例中，尾梁蒙皮111為長度大約為12英尺的錐形區(qū)段。尾梁蒙皮前端的內(nèi)部直徑大約為15英寸，同時(shí)尾部端部的內(nèi)部直徑大約為7英寸。尾梁蒙皮111優(yōu)選地為采用內(nèi)模線技術(shù)制造的碳環(huán)氧復(fù)合材料部件。每個(gè)框架113a-113f優(yōu)選地為編織碳環(huán)氧復(fù)合材料，配置用于為尾梁蒙皮111提供結(jié)構(gòu)加固?？梢酝耆匾庾R到上述的尾梁103的配置視情況而定。尾梁蒙皮111和框架113a-113f可以在幾何形狀和材料上具有多種變化。參照圖3，通過使用剪切粘接方法301，將框架113a_113f粘接到尾梁蒙皮111的內(nèi)表面上。剪切粘接方法301包括在步驟303中將傳熱磚(HTT’ s)安裝到尾梁蒙皮111上。步驟305包括安裝熱電偶以控制和監(jiān)視粘接過程中的溫度。步驟307包括準(zhǔn)備粘接組件。步驟309包括準(zhǔn)備框架113a-113f和尾梁蒙皮111的粘接表面。步驟311包括將框架113a-113f安裝到工具701上。步驟313包括將粘接組件501安裝到框架113a_113f上。步驟315包括將尾梁蒙皮111安裝到工具701上。步驟317包括執(zhí)行涂抹粘接程序。步驟319包括將尾梁103從工具701上拆解開。前面提到的每一個(gè)步驟將在這里作進(jìn)一步的描述。步驟303包括將一個(gè)或多個(gè)傳熱磚317a_317d安裝到尾梁蒙皮111上。再次簡要地參照圖2，傳熱磚317a-317d被示意性的示出。每個(gè)傳熱磚317a_317d包括配置用于可控制地將熱量提供給尾梁蒙皮111的一個(gè)區(qū)域的柔韌的導(dǎo)熱/阻熱材料，所述區(qū)域鄰近于粘接區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)傳熱磚317a-317d包括多個(gè)安裝到散熱器上的條帶加熱器。在這樣的一個(gè)實(shí)施例中，散熱器為一個(gè)鈹銅合金板。如圖2所不,極為貼近的框架113a-113f配置有一個(gè)傳熱磚，例如傳熱磚317a。應(yīng)當(dāng)意識到傳熱磚317a_317d可以是任何能夠?yàn)榭蚣?13a-113f和尾梁蒙皮111之間的膠層提供熱量的熱源。進(jìn)而，傳熱磚317a-317d不僅可以設(shè)置在蒙皮111的外部，還可以設(shè)置在蒙皮111或框架113a_113f的內(nèi)部。參照圖4，傳熱磚317a被示出安裝在尾梁蒙皮111上。一個(gè)或多個(gè)夾具401可以用于將傳熱磚317a固定在尾梁蒙皮111的周圍。隔熱襯墊可以用于圍繞在每個(gè)傳熱磚317a-317d的周圍，以更有效地促進(jìn)熱量從每個(gè)傳熱磚317a_317d向粘接區(qū)域傳遞，部分地通過減少熱逃逸的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。步驟305包括安裝一個(gè)或多個(gè)熱電偶，以控制和監(jiān)視在粘接過程中的溫度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)控制熱電偶(CTC)連接到每個(gè)傳熱磚317a-317d，并且配置成提供傳熱磚控制器溫度信息，以使得傳熱磚控制器可以精確地控制每個(gè)傳熱磚317a-317d。此夕卜，一個(gè)或多個(gè)加熱器熱電偶(HTC)優(yōu)選地連接到每個(gè)傳熱磚317a-317d，并且配置成控制每個(gè)傳熱磚317a_317d的溫度。進(jìn)而,一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控?zé)犭娕?MTC)設(shè)置在位于每個(gè)框架113a-113f與尾梁蒙皮111之間的膠層上。與控制熱電偶不同，監(jiān)控?zé)犭娕疾皇怯糜诳刂苽鳠岽u317a-317d。更確切地，監(jiān)控?zé)犭娕加糜诒O(jiān)視膠層中的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，可以為監(jiān)控?zé)犭娕歼x定最大允許溫度警報(bào)。如果監(jiān)控?zé)犭娕季瘓?bào)被選定，并且超過最大允許溫度，那么警報(bào)器被觸發(fā)并且該事件被記錄下來。步驟307包括準(zhǔn)備用于框架113a_113f的定制粘接組件。粘接組件的長度和寬度至少部分地取決于相關(guān)的框架113a-113f的幾何形狀。參照圖5和6，示出了一個(gè)示例性的粘接組件501。為了清楚起見，這里描述的粘接膜組件501是關(guān)于框架113f的；然而，這里關(guān)于粘接組件501的論述可以相同地應(yīng)用于配置用于框架113a-113e的粘接組件。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，粘接組件501包括多個(gè)粘膜層，例如粘膜層503，505，和507。每個(gè)粘膜層503，505，和507被切成具有長度LI，長度LI與框架元件的圓周長相對應(yīng)，例如框架113f。粘膜層503和507被切成具有寬度Wl，寬度Wl配置成覆蓋框架113f的粘接表面，同時(shí)還提供余量使其能夠被修整成期望的形狀。在示例的實(shí)施例中，Wl大約為2. 6英寸。粘膜層505的寬度等于Wl加上W2。進(jìn)而，W2大約為O. 5英寸以使得卷曲件511由粘膜層505形成。正如這里進(jìn)一步論述的，卷曲件511為粘膜層505的一個(gè)卷起部分,其在粘接過程中在框架113f的邊緣形成一個(gè)圓角。粘膜層503，505，和507布置成當(dāng)其設(shè)置在框架113f上時(shí)，它們的端部部分地重疊。粘膜層503和503分別偏移一個(gè)距離Dl和D2，在優(yōu)選的實(shí)施例中大約偏離一英寸。在優(yōu)選的實(shí)施例中，粘膜層503，505，和507為商標(biāo)名為Cytec-Fiberite公司投放市場的FM300-1K粘膜。應(yīng)該意識到粘接組件501可以包括具有用于安裝所必需的粘接強(qiáng)度的任意類型的粘膜。進(jìn)而，應(yīng)當(dāng)意識到粘接組件501可以由單一的粘膜層形成，同樣也可以由多個(gè)粘膜層形成。進(jìn)而，在替代的實(shí)施例中，粘接組件501可以由膏狀粘接劑形成。在這樣的實(shí)施例中，使用膏狀粘接劑就可以不需要再在粘接區(qū)域施加和監(jiān)視熱量。步驟309包括準(zhǔn)備尾梁蒙皮111和框架113a_113f的粘接表面。從粘接表面去除沾污物可以提聞?wù)辰觿┖驼辰颖砻嬷g的粘合力。表面沾污物可以使用粗棉布和異丙醇去除。進(jìn)而，粘接表面可以用磨料機(jī)械地研磨，例如采用空氣推動的噴鋼砂處理槍。還可以用砂紙進(jìn)行手動打磨。進(jìn)而，粘接表面采用溶劑清潔?？梢砸庾R到已知的各種清理粘接表面的方法都可以用在步驟309中。進(jìn)而，步驟309還包括對粘接表面進(jìn)行等離子處理以提高粘接力。步驟311包括將框架113a_113f安裝到工具701上。同時(shí)參照圖7，工具701為具有中心軸703的卡口型的工具。工具701包括多個(gè)配置成分別固定框架113a-113f的固定裝置705a-705f?？梢砸庾R到框架113a_113f可以以多種形式固定到固定裝置705a_705f。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)框架113a-113f利用緊固件，例如螺絲釘707固定到相應(yīng)的固定裝置705a-705f。再參照圖8，框架113a被示出利用可折疊框架夾具713固定到軸703上。在該實(shí)施例中，軸703包括外軸709和可移動的內(nèi)軸711，可移動內(nèi)軸711相對于外軸709為可移動的。當(dāng)內(nèi)軸711沿著方向715被驅(qū)動時(shí)，可折疊框架夾具713沿著方向715旋轉(zhuǎn)直到牢固地固定框架113a。可以意識到工具701包括與每個(gè)框架113a-113f相關(guān)聯(lián)的框架夾具。優(yōu)選地在工具指向水平方向時(shí)框架113a-113f被固定到工具701。步驟313包括將粘接組件安裝到每個(gè)框架113a_l 13f上。為了清楚起見，這里描述的粘膜組件501是關(guān)于框架113f的；然而，這里關(guān)于粘接組件501和框架113f的論述同樣適用于將粘接組件安裝到框架113a-113e上。現(xiàn)在參照圖9A，9B和10，粘接組件501被示出處于安裝到框架113f上的階段，與方法301的步驟313相對應(yīng)。如圖9A和9B所示，粘接組件501安裝到框架113f的接合面。一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控?zé)犭娕?09可選地安裝在膠層上。每個(gè)監(jiān)控?zé)犭娕?09可以使用粘接膜方塊901進(jìn)行安裝。在示出的實(shí)施例中，方塊901為大約二分之一平方英寸大的粘膜方塊，優(yōu)選地與用在粘接組件501中的粘膜材料相同。熱風(fēng)槍可以用于預(yù)熱框架113f的一部分以使得方塊901能夠施加到框架113f上。每個(gè)監(jiān)控?zé)犭娕?09接著設(shè)置成倚靠著各個(gè)方塊907以使得監(jiān)控?zé)犭娕?09的接合點(diǎn)設(shè)置成位于膠層內(nèi)部大約O. 1-0. 2英寸。熱風(fēng)槍同樣可以用于部分地加熱框架113f的膠層表面以提高粘接組件501和框架113f之間的粘著性。接著，粘接組件501圍繞設(shè)置在框架113f的膠層表面的周圍，如圖10所示。粘接卷曲件511沿著框架113f的邊緣設(shè)置，正好位于膠層表面的外部。粘接組件501根據(jù)需要沿著非卷曲邊緣進(jìn)行修整。步驟315包括將尾梁蒙皮111安裝到工具701上。參照圖1lA和11B，尾梁蒙皮111采用尾梁蒙皮固定裝置1105a和1105b定位和固定到工具701上。在優(yōu)選的實(shí)施例中，工具701被配置成使得軸703與框架113a-113f —起被固定，同時(shí)尾梁蒙皮111配置成相對于軸703平行移動。在替代的實(shí)施例中，尾梁蒙皮111被固定，同時(shí)軸703被配置成相對于軸703平行移動。在優(yōu)選的實(shí)施例中，在實(shí)施步驟317之前工具701被垂直轉(zhuǎn)動。驅(qū)動器1101可操作地與工具701相關(guān)聯(lián)以選擇性地沿著相對于軸703沿著方向1107平行移動尾梁蒙皮111和蒙皮固定裝置1105a和1105b。如在這里關(guān)于步驟317的進(jìn)一步論述，控制系統(tǒng)1103被配置成決定尾梁蒙皮111的平移速度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)1103為具有硬件和軟件的計(jì)算機(jī)，配置成有效并且精確地控制尾梁蒙皮111的平移以及涂敷粘接過程317的其它步驟。傳熱磚控制系統(tǒng)1109和驅(qū)動器控制系統(tǒng)1103，以及用于運(yùn)行方法317的其它系統(tǒng)的具體實(shí)施方案包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)配置用于執(zhí)行下面描述的任務(wù)的處理器和存儲器。這可以包括，例如，計(jì)算機(jī)具有中央處理單元(CPU)和存儲用于命令CPU執(zhí)行至少一些這里描述的任務(wù)的軟件指令的非易失性存儲器。這還可以包括，例如，兩個(gè)或多個(gè)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)，其中一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)包括CPU和非易失性存儲器，并且一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)的非易失性存儲器存儲用于命令任意的CPU執(zhí)行這里描述的任意任務(wù)的軟件指令。因此，雖然示例性的實(shí)施例是根據(jù)離散機(jī)進(jìn)行描述的，可以意識到這種描述是非限制性的，并且當(dāng)前的描述同樣可以應(yīng)用到多種包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行以任意方式在一個(gè)或多個(gè)機(jī)器之間分配的任務(wù)的機(jī)器的其它裝置中。同樣還可以意識到這種機(jī)器不需要用于專門執(zhí)行這里描述的任務(wù)，而可以是多用途機(jī)器，例如計(jì)算機(jī)工作站，其同樣還適用于執(zhí)行其它任務(wù)。步驟317包括執(zhí)行涂敷粘接過程，以在框架113a_113f和尾梁蒙皮111之間建立粘接。步驟317包括獲取均勻的粘接劑涂敷以及完全的粘接劑固化。粘接劑涂敷通過尾梁蒙皮111在固定框架113a-113f和粘接組件501上的平移來實(shí)現(xiàn)。粘接劑涂敷，與粘接劑固化一樣，部分地通過穿過尾梁蒙皮111的導(dǎo)熱加熱獲得提高，熱量由傳熱磚317a-317d提供。傳熱磚317a-317d由傳熱磚控制系統(tǒng)1109控制。傳熱磚317a_317d被控制用于首先加熱粘接組件501到期望的粘度，接著在整個(gè)涂敷粘接過程中被控制。傳熱磚317a-317d隨后被控制用于固化粘接劑。進(jìn)而，在粘接劑涂敷和固化過程中，驅(qū)動器控制系統(tǒng)1103與傳熱磚控制系統(tǒng)1109共同起作用。在這些過程中，如這里進(jìn)一步描述的，采用截然不同的驅(qū)動步驟和加熱/保溫處理階段?，F(xiàn)在參照圖14，圖表1401示出膠層溫度1403，尾梁平移1405，粘接劑粘度1407，以及固化程度1409之間的關(guān)系，其在步驟317中為時(shí)間的一個(gè)函數(shù)?，F(xiàn)在還要參照圖12，方法301的步驟317包括第一驅(qū)動步驟1201，其中控制系統(tǒng)1103指導(dǎo)驅(qū)動器1101平行移動尾梁蒙皮111直到位于每個(gè)框架113a-113f上的粘接組件501被帶入到與尾梁蒙皮111的內(nèi)表面相接觸。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第一固化加熱階段1203，其中粘接組件501以一升溫速度被傳熱磚317a-317d加熱。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，升溫速度大約為每分鐘4°華氏溫度。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第二驅(qū)動步驟1205，其中每個(gè)粘接組件501被壓實(shí)以壓緊粘接組件501，并且排除任何在位于框架113a-113f和尾梁蒙皮111之間的膠層中的殘留空氣。步驟317中的壓實(shí)通過相對于框架113a-113f平移尾梁蒙皮111而實(shí)現(xiàn)，同時(shí)膠層處于預(yù)定溫度以使得粘接組件501的外部融化成粘性狀態(tài)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，膠層的預(yù)定溫度大約為130° -160°華氏溫度。然而，應(yīng)當(dāng)意識到該預(yù)定溫度視具體情況而定，并且驅(qū)動步驟1205可以在粘接組件501的外表面為粘性的任意溫度下進(jìn)行。在優(yōu)選的實(shí)施例中，驅(qū)動步驟1205的平移速度大約為O. 2英寸每分鐘。平移繼續(xù)進(jìn)行直到預(yù)測的涂敷平移距離被保持。例如，如果預(yù)測的涂敷平移距離為O. 45英寸，那么步驟1205中的平移在框架113a-113f離框架113a-113f相對于尾梁蒙皮111的最終位置O. 45英寸的位置處停止。在優(yōu)選的實(shí)施例中，平移距離大約為O. 55英寸；然而，該距離部分地取決于每個(gè)粘接501的厚度，還有框架113a-113f和尾梁蒙皮111的幾何公差。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第一固化保溫溫度階段1207，其中當(dāng)平均膠層溫度處于預(yù)定涂敷溫度時(shí)升溫速度(大約4°華氏溫度每分鐘)被暫停。在優(yōu)選的實(shí)施例中，預(yù)定涂敷溫度大約為205°華氏溫度。應(yīng)當(dāng)可以意識到涂敷溫度視情況而定并且部分地取決于使用的特定粘接膜。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第三驅(qū)動步驟1209，其中尾梁蒙皮111被平移直到框架113a-113f到達(dá)尾梁蒙皮111上的預(yù)定最終位置。在優(yōu)選的實(shí)施例中，涂敷平移速度大約為O.1英寸每分鐘并且涂敷平移距離大約為O. 45英寸。驅(qū)動步驟1209包括將粘接組件501涂敷在膠層上。由于尾梁蒙皮111的錐形形狀，平移導(dǎo)致框架113a-113f和尾梁蒙皮111之間的相對厚度減小。平移還導(dǎo)致在粘接組件501為粘性并且被涂敷時(shí)在膠層上產(chǎn)生機(jī)械性壓力。一旦框架113a-113f到達(dá)尾梁蒙皮111上的預(yù)定最終位置，涂敷平移結(jié)束。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第二固化加熱階段1211，其中膠層以一個(gè)加熱速度被加熱直到得到固化溫度。在優(yōu)選的實(shí)施例中，加熱階段1211的升溫速度大約為4°華氏溫度每分鐘。方法301的步驟317進(jìn)一步包括第二固化保溫溫度階段1213，其中膠層在預(yù)定固化溫度下被固化預(yù)定的固化時(shí)間。在優(yōu)選的實(shí)施例中預(yù)定固化溫度大約為355°華氏溫度，同時(shí)預(yù)定固化時(shí)間大約為100分鐘。在固化時(shí)間完成后，傳熱磚317a-317d被翻轉(zhuǎn)過來并且該組件被允許冷卻到室溫。在固化保溫溫度階段1213結(jié)束時(shí)，框架113a-113f被牢固地粘接到尾梁蒙皮111。再次參照圖3，方法301的步驟319包括將尾梁103從工具701上拆卸下來。在步驟319中，尾梁蒙皮111和框架113a-113f從工具701斷開。步驟319還包括在膠層中移除任意的監(jiān)控?zé)犭娕?09。參照圖13，示出框架113c和尾梁蒙皮111之間固化的膠層1301處于固化狀態(tài)。由于在涂敷粘接過程317中的壓縮和涂敷，固化的膠層1301的厚度比粘接組件501的原始厚度要薄。在涂敷粘接過程317中，卷曲件511變成一個(gè)圓角1303。由于卷曲件511在涂敷粘接過程317中設(shè)置在前緣，卷曲件511提供允許圓角1303的形成所必須的一定量的粘接劑。優(yōu)選地，涂敷粘接過程317由于涂敷粘接劑的累積還產(chǎn)生一個(gè)后緣圓角1305。進(jìn)而，涂敷粘接過程317還產(chǎn)生一個(gè)殘留粘接劑形成的殘留尾跡1307。殘留尾跡1307的長度取決于在涂敷粘接過程317中累積的涂敷距離。殘留尾跡1307可以通過在插入到工具701之前在尾梁蒙皮111上鋪設(shè)剝離膠帶而被移除。參照圖15A和15B，方法301的一個(gè)替代的實(shí)施例包括使用工具固定裝置1501。工具固定裝置1501包括使用連接到框架113c的配重物1503。配重物1503可以用于代替相對于尾梁蒙皮111平移框架113c的機(jī)械驅(qū)動器。擋塊1505用于在期望的停止點(diǎn)阻止平移。配重物1503作用于在涂敷平移過程中自行調(diào)整的框架113c上。應(yīng)當(dāng)意識到盡管僅僅示出單個(gè)框架113c，如圖1lA所示，配重物1503可以連接到多個(gè)框架。參照圖16A和16B，方法301的一個(gè)替代實(shí)施例包括將外部框架1607附著到蒙皮111上。在這樣的實(shí)施例中，框架1607或者蒙皮111可以借助配重物1603進(jìn)行平移，配重物1603使用重力向下拉動蒙皮111朝向擋塊1605移動。擋塊1605用于在期望的停止點(diǎn)阻止平移。在示出的實(shí)施例中，傳熱磚317b可以設(shè)置在工具和框架1607之間。應(yīng)當(dāng)意識到盡管僅僅示出單個(gè)框架113c，如圖1lA所示，配重物1603可以用于多個(gè)框架。進(jìn)而，應(yīng)當(dāng)意識到機(jī)械驅(qū)動器可以用于代替配重物1603來平移蒙皮111。這里描述的方法301涉及一種用于飛機(jī)的尾梁；然而，應(yīng)當(dāng)可以意識到方法301可以用于多種應(yīng)用。例如，方法301可以用于將框架元件粘接到火箭，飛機(jī)，或其它需要內(nèi)部框架元件的漸縮或錐形的主體的蒙皮上。進(jìn)而，方法301可以用于非圓錐形的主體上。例如，方法301可以用于將框架元件粘接到機(jī)翼形狀的主體上，例如機(jī)翼元件，旋翼槳葉，尾梁元件，僅舉幾個(gè)例子。同樣還應(yīng)該意識到盡管這里描述的方法301涉及多個(gè)框架113a-113f，方法301也可以執(zhí)行用于將單個(gè)框架元件粘接到蒙皮上。本申請的方法具有顯著的先進(jìn)性，包括(I)在框架和蒙皮之間產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的壓熱粘接而無需使用壓熱器；(2)在非壓熱環(huán)境里使用高溫固化粘接膜；(3)利用剪切角度和過盈配合在膠層中產(chǎn)生壓力；以及(4)在粘接過程中采用較高粘性的薄膜粘接劑產(chǎn)生大的剪切位移。上面描述的特定的實(shí)施例僅限于說明目的，本申請可以以對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的不同但是等效的方式進(jìn)行修改和實(shí)施，其都享有這里的教導(dǎo)的利益。進(jìn)而，這里示出的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)都是非限制性的，不同于下面的權(quán)利要求中所描述的。因此，顯而易見的是上面公開的特定實(shí)施例可以被改變或修改并且所有的這些變化都被認(rèn)為位于本申請的精神和范圍之內(nèi)。因此，這里請求的保護(hù)范圍在下面的權(quán)利要求中提出。顯而易見的是具有顯著優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)被表述和圖示。盡管本申請的系統(tǒng)以限定數(shù)量的形式被示出，其并不局限于這些形式，而是可以具有多種可修改的變化和改進(jìn)而不會脫離其精神的范圍。
權(quán)利要求
1.一種將框架粘接到蒙皮的方法，該方法包括 將粘接組件設(shè)置到框架的接合表面上； 將框架固定到工具上，該工具包括一個(gè)軸； 將蒙皮固定到位于工具上的蒙皮固定裝置； 執(zhí)行涂敷粘接過程，該涂敷粘接過程包括 相對于框架平移蒙皮，直到粘接組件與蒙皮的內(nèi)表面相接觸； 從蒙皮外部加熱，以至少部分地改變粘接組件的粘性； 通過相對于框架平移蒙皮來壓實(shí)粘接組件，以便受壓地涂敷粘接組件；以及 當(dāng)框架處于相對于蒙皮的最終位置時(shí)，固化粘接組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將粘接組件設(shè)置到框架的接合表面上的步驟包括加熱框架，以提高粘接組件和框架之間的粘著性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中粘接組件包括多個(gè)粘膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中粘接組件包括通過將粘膜層的過剩部分卷起而形成的卷曲件，該卷曲件配置成形成一個(gè)位于框架和蒙皮之間的粘接圓角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在通過相對于框架平移蒙皮來壓實(shí)粘接組件的步驟中存在壓縮，所述壓縮通過蒙皮的漸縮而產(chǎn)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中蒙皮為漸縮的尾梁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中蒙皮和框架中的至少一個(gè)為復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將框架固定到工具上的步驟包括相對于軸平移內(nèi)軸，以驅(qū)動鎖閉機(jī)構(gòu)以便將框架固定到工具上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中相對于框架平移蒙皮的步驟采用驅(qū)動器控制系統(tǒng)來執(zhí)行，當(dāng)軸保持不動時(shí)，所述驅(qū)動器控制系統(tǒng)能夠精確地平移蒙皮固定裝置和蒙皮。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從蒙皮外部加熱的步驟包括選擇性地控制傳熱磚，傳熱磚設(shè)置在蒙皮的外表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從蒙皮外部加熱的步驟包括使用計(jì)算機(jī)自動地控制由設(shè)置在蒙皮的外部上的傳熱磚施加的加熱水平。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括 使用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)來自于設(shè)置在框架和蒙皮之間的熱電偶。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中固化粘接組件的步驟包括施加熱量，以在固化期間維持固化溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中粘接組件包括粘膜層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中粘接組件包括粘接劑糊狀層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中施加熱量的步驟包括從蒙皮的外部施加熱量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過平移蒙皮壓實(shí)粘接組件的步驟通過將配重物連接到蒙皮以使其重力作用于平移蒙皮而實(shí)現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中框架位于蒙皮的外部。
19.一種用于將框架粘接到蒙皮的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)處理單元和非易失性存儲器，所述非易失性存儲器存儲計(jì)算機(jī)可讀指令用于 相對于框架平移蒙皮，直到設(shè)置在所述框架和蒙皮之間的粘接組件與蒙皮的內(nèi)表面相接觸； 施加熱量，以至少部分地改變粘接組件的粘性； 通過相對于框架平移蒙皮壓實(shí)粘接組件，以便涂敷粘接組件的同時(shí)產(chǎn)生施加到粘接組件上的壓縮力；以及 當(dāng)框架處于相對于蒙皮的最終位置時(shí)，固化粘接組件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)可讀指令，其用于在固化步驟之前施加熱量以使粘接組件進(jìn)入到完全膠粘狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中相對于框架平移蒙皮的步驟通過控制選擇性地操作驅(qū)動器的驅(qū)動器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動器可操作地與蒙皮相關(guān)聯(lián)。
22.—種飛機(jī)的尾梁，該尾梁包括 錐形的尾梁蒙皮； 多個(gè)粘接到尾梁蒙皮內(nèi)部的框架，每個(gè)框架具有在每個(gè)框架和尾梁蒙皮之間關(guān)聯(lián)的固化膠層； 其中，當(dāng)粘接組件處于膠粘狀態(tài)時(shí)，通過涂敷粘接組件而形成的固化膠層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的尾梁，進(jìn)一步包括 接近每個(gè)框架的邊緣的圓角，由粘接組件的卷曲件形成的圓角促進(jìn)了在涂敷粘接組件而粘接組件處于膠粘狀態(tài)的過程中圓角的形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的尾梁，進(jìn)一步包括 當(dāng)粘接組件處于膠粘狀態(tài)時(shí)，通過涂敷粘接組件而形成的粘接劑殘留尾跡。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的尾梁，其中每個(gè)框架包括框架凸緣，所述框架凸緣具有形狀與圓錐形的尾梁蒙皮的內(nèi)表面相似的表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在脫離壓熱器時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物的剪切粘接的方法和設(shè)備。本申請的剪切粘接方法能夠在脫離壓熱器的環(huán)境中促進(jìn)結(jié)構(gòu)物的粘接。剪切粘接方法配置成將多個(gè)框架元件粘接到漸縮的尾梁內(nèi)部。這些框架設(shè)置在卡口型工具上。粘接組件具有多個(gè)施加到每個(gè)框架的接合表面上的粘膜層。卡口型工具插入到尾梁中直到粘接組件與尾梁的內(nèi)壁相接觸。導(dǎo)熱磚施加到尾梁的外部。導(dǎo)熱磚被控制用于首先實(shí)現(xiàn)和維持粘接組件的粘度。在這個(gè)期間卡口工具被驅(qū)動以使得框架相對于尾梁平移，由此涂敷膠粘粘接劑并且在膠層上建立主動機(jī)械壓力直到框架被定位在最終位置。導(dǎo)熱磚接著被控制以實(shí)現(xiàn)和維持粘接劑處于必要的固化溫度。
文檔編號B29C65/52GK103042695SQ20121034522
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者P·奧爾德羅伊德, J·D·希奇科克, R·克萊夫·菲爾斯 申請人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司