[发明专利]具有一个或更多个发散凸缘的复合材料层压件的形成

说明书

本发明涉及具有一个或更多个发散凸缘的复合材料层压件的形成。提供了用于发散的层压件的系统和方法。方法包括提供具有第一上面和第二上面的铺叠工具，所述第一上面和第二上面上升以在脊线处彼此相交，所述铺叠工具还具有在所述脊线的一部分的顶部上的突起；以及将层压件铺叠到所述上面和所述突起上。该方法还包括在所述铺叠工具的顶部上放置固化工具，所述固化工具具有下面，该下面的尺寸被设计成沿着所述脊线的未被所述突起覆盖的一部分与所述上面配合，从而使在所述突起的顶部上的所述层压件的所述发散凸缘暴露，以及将所述层压件的发散凸缘从铺叠工具向上扫掠到所述固化工具的竖直侧面上。

技术领域

本公开涉及复合材料设计的领域，并且具体地涉及用于将被固化成复合材料零件的层压件的成型工具。

背景技术

成型工具使得组分材料(例如碳纤维)的层压件在被固化成复合材料零件之前能够被成形为各种几何形状中的任何一种。成型工具也可以在层压件的固化期间被利用，以确保层压件在暴露于温度和压力(例如，来自高压釜的350华氏度和90磅每平方英寸(PSI)的压力)时不变形或以其他方式改变形状。

虽然成型工具有助于确保层压件实现期望的形状，但是某些零件和工具几何形状导致层压件的丝束/层片的发散。如果层压件在以导致发散的方式铺叠(layup)之后通过成型工具拉伸和成形，则所得到的复合材料零件可以在产生发散的位置处呈现出屈曲和起皱。这进而在复合材料零件中是不期望的。

发明内容

本文所述的实施例是包括预构造特征的成型工具，所述预构造特征在铺叠之后形成层压件时预期发散的位置处增加铺叠在用于复合材料零件的层压件中的材料的量。额外的材料防止层压件在其经历发散时屈曲，这进而确保由层压件形成的复合材料材料零件以期望的强度和几何形状被制造。

一个实施例为一种方法，该方法包括提供具有上升以在脊线处彼此相交的第一上面和第二上面的铺叠工具，所述铺叠工具还具有在所述脊线的一部分的顶部上的突起，将层压件铺叠到上面和突起，以及将固化工具放置在铺叠工具的顶部上。该方法还包括将层压件的发散凸缘从铺叠工具向上扫掠到固化工具的竖直侧面上。

另一个实施例是一种系统，该系统包括将被固化成复合材料零件的层压件；用于使该层压件成形的铺叠工具，该铺叠工具包括第一上面和第二上面，所述第一上面和第二上面上升以在脊线处彼此相交并支撑层压件的腹板(web)；以及脊线的支撑层压件的发散凸缘的部分的顶部上的突起。该系统还包括在铺叠工具的顶部上的固化工具。固化工具包括下区段和竖直侧面，该下区段沿着脊线的未被突起覆盖的一部分与上面配合，使层压件的发散凸缘暴露，该层压件的发散凸缘向上折叠到该竖直侧面上。

另一实施例包括一种系统，该系统具有用于使将被固化成复合材料零件的层压件成形的铺叠工具，该铺叠工具包括第一上面和第二上面，该第一上面和第二上面上升以在脊线处彼此相交且尺寸被设计成接收层压件的腹板，以及在脊线的一部分的顶部上的突起，该突起的尺寸被设计以接收层压件的发散凸缘。该系统还包括在铺叠工具的顶部上的固化工具。固化工具包括下区段和竖直侧面，该下区段的尺寸被设计以沿着脊线的未被突起覆盖的一部分与上面配合，从而使层压件的发散凸缘暴露，该竖直侧面的尺寸被设计以当层压件的发散凸缘向上折叠时接收层压件的发散凸缘。

其他示例性实施例(例如，涉及前述实施例的方法和计算机可读介质)可以在下面描述。已经讨论的特征、功能和优势可在各种实施例中独立地实现或可结合在另一实施例中，实施例的进一步细节参考下面说明和附图可以明晰。

附图说明

现在仅以示例方式且参考附图描述本公开的一些实施例。在所有图上相同标识号代表相同元件或相同类型的元件。

图1至图5为示出在示例性实施例中的扭结的(kinked)层压件的示图。

图6至图9是示出在示例性实施例中限定用于将被固化成复合材料零件的层压件的形状的铺叠工具的示图。