用于生产复合部件的工具组件的制造方法与工艺

本发明涉及用于生产复合部件的工具组件以及生产复合部件的方法。

背景技术：
生产复合材料部件可以通过以下步骤来实现：将包模成型的板层压抵凸起形状的步骤，也就是说，将几层用预浸渍或未浸渍树脂的碳板层压抵凸起形状，然后进行聚合步骤，也就是说，通过在炉中加热组件来使板层获得需要的硬度。因此组成的部件能够通过移除模具而脱模。生产具有圆周小于180°的部件相对容易。然而，对于几何形状延展超过较大的角度区域，特别是超过180°的部件以及制造完成后不能从模具的抽出的外形的部件来说，这种情况不适用。尤其难以通过该类方法制造复合材料部件的例子是涡轮喷气发动机的外结构，例如用于“O-管型”机舱结构的推力反向的可移动罩。飞机通过一些涡轮喷气发动机驱动，每个发动机均设置在机舱内，机舱用于引导由涡轮喷气发动机产生的气流，机舱也可以容纳一组保证不同功能的装置例如推力反向装置，推力反向器的作用是通过向前重定向至少一部分次气流来改善飞机的制动性能。机舱通常具有管状结构，该结构包括位于涡轮喷气发动机上游的进气口，用来围绕涡轮喷气发动机风扇的中间部分和容纳所述推力反向装置以及用来包围涡轮喷气发动机燃烧室的下游部分，并且机舱通常终止于排气喷嘴，排气喷嘴的排气口位于涡轮喷气发动机的下游。已知由涡轮喷气发动机的挂架支撑的机舱包括推力反向装置，该装置具有大致是外围的和类似管状单独单件的可移动罩，可滑动地安装在设置在挂架两旁的导轨上。这种罩通常被称为“O-管型”，是指这种罩的壳体的形状，与“D-管型”相对，“D-管型”实际上包括两个半-罩，每个半罩均在机舱的半圆周上延伸。已知使用“键体”工具来制造这种具有至少一个凸状形状的单件罩。这种工具通常具有三个、四个或者五个称为“键体”的部件，其在内部结构中或者通过螺栓机械地或者通过键体处理系统自动连接固定到一起，所有部件通过塑料囊体封装。根据现有技术，工具的密封性通过在外部和内部封装工具来施加在囊体上。这类型方案的主要缺点涉及囊体的尺寸及其操作。在模具的内部调整囊体是相对复杂的，囊体的尺寸非常重要且其操作复杂，因此导致在聚合阶段有很大的失去真空度的风险。另外，所述键体确保了工具的结构抗力。由于它们通常是金属的，因此工具组件的质量以及这种键体的生产成本大大增加。也已知一种键体自身被制成密封性的工具。然而，键体的密封系统不可靠，因此在真空聚合和高压釜加压的过程中，使结构的致密化质量得不到保证。由现有技术中专利申请公开号为GB2460741也已知，其目的尤其是是弥补大尺寸囊体带来的缺点。在该现有技术文件中，所述工具包括一个中心内芯体，芯体上设置多个密封性键体。这种密封性直接在内芯体上获得，由于不再需要封装模具的内部件，因此解决了与囊体的赘物相关的问题。另一方面，键体的内壁具有大致与芯体的外壁相同的形状，且键体与其侧壁用螺栓连接。键体的紧固螺栓连接使得键体侧壁之间的夹合优化。然而，当键体设置在芯体上时，由于每个所生产的部件的机械误差，键体间这样的接触导致键体的内壁和芯体的外壁之间的接触得不到保证。这导致键体在芯体上的差的定心，且使得复合部件的生产存在瑕疵。另外，键体的内部件也可以夹合在内芯体的外壁上，因此导致了键体在一起的差的夹合，因此增加了键体间的小缝隙。例如在使用树脂进行表面预浸渍的固化期间，这样的小裂缝导致树脂在小缝隙之间流动，增加了所生产的复合结构的空气动力学事故。

技术实现要素：
本发明的目的是通过提供一种用于生产复合材料的部件的工具解决前述缺点，所述复合材料的部件不能被脱模，其囊体的尺寸减小且囊体的设置变得简单，且其所述工具能够使待生产的复合部件的尺寸高度精确。为此，本发明涉及一套工具组件，其用于生产圆周大于180°的复合部件，该复合部件具有至少一个不能脱模的凸状表面，所述组件包括至少一个芯体和多个键体，至少一个所述键体包括至少一个支承壁，所述支承壁的形状大致与所述芯体的工作壁的形状相似，至少一个支持壁用于至少部分地支撑待生产复合部件的第一表面，且至少一个侧壁包括成形为用于将至少两个相邻键体保持在一起的保持装置，所述工具组件特征在于，用于保持键体的保持装置在键体的至少两个相邻侧壁之间可以具有至少为圆周的空隙。因此，通过提供能够允许键体侧壁之间存在空隙的保持装置，使得键体沿内芯体工作壁的位移最小化。这样的位移使得所述键体围绕芯体适当定心，因此使得将要生产的复合部件的内部尺寸精确。根据保持装置的第一个可选的实施例，所述保持装置包括弹性装置。根据第二个可选实施例，所述保持装置包括至少一个在突起位置和收回位置之间可移动的滑动螺栓。有利地，至少一个键体的至少一个侧壁包括至少一个用于锁定保持装置的斜坡。根据本发明工具组件的特征，所述芯体的工作壁大致为圆柱形的，且所述芯体包括至少一个处理壁，其直径大致高于工作壁的直径。另外，所述芯体包括用于定位键体组件的止动件。所述工具组件包括在键体组件和芯体之间至少两个不同的接触区域。有利地，芯体包括在其内部的用于通过外部处理装置进行操作的处理底座。因此通过在芯体内部设置操作底座，避免了子板溢出模具，因此减少了用于放置工具组件的所需地面的表面，且对于操作员来讲包模成型阶段更加容易接近。此外，由于处理底座的结构，在芯体的上部和下部提供中心水平仪相对容易，有利地能够在垂直方向和水平方向上定位组件。任选的，至少一个键体包括用于与至少一个吊索配合的至少一个吊环。本发明也涉及一种生产复合部件的方法，其特征在于包括下述步骤，目的在于：-通过包括至少一个连续包模成型表面的模具覆合并且聚合具有展开大于180°的圆周的第一表面；-在根据本发明限定的工具组件的键体组件的支持壁上定位所述第一表面；-在所述第一表面上安装至少一个蜂窝芯体结构；-在所述蜂窝芯体结构上安装多个复合板层，以此方式来组成第二表面和形成预固化复合部件；-在芯体的末端部分定位囊体，以此方式来封装第一表面、蜂窝芯体结构和第二表面；-将包括预固化复合部件和囊体的工具组件聚合；-移除囊体；-将包括键体组件和生产的复合部件的组件拔出；-拆卸键体组件。因此，通过将使用连续表面模塑方法获得的第一表面合并到生产方法中，可以避免树脂在聚合期间渗入键体间空隙限定的空间中。第一表面保证了密封性。然而，这样的第一表面使得不在不连续的键体上对复合板层进行包模成型，且其有利地阻止了组件聚合期间可能发生的空气动力学事故。附图说明下文描述和相应附图说明显示了本发明的其它特征和优点，其中：-图1显示了根据本发明的工具组件；-图2显示了工具组件的芯体；-图3是用于在芯体上定位键体的定位器定心在定位器上的详细视图；-图4是键体组件的视图；-图5显示了等距键体的视图；-图6是沿图4中线6-6的键体剖视图；-图7显示了根据第一个实施方案保持键体在一起的详细视图；-图8显示了根据第一个实施方案获得的，当保持键体在一起时在芯体上设置键体；-图9是处理装置的俯视图；-图10显示了根据第一个实施方案保持键体在一起的详细视图；-图11显示了根据第二个实施方案获得的，当保持键体在一起时在芯体上设置键体；-图12-17显示了生产复合部件方法的步骤；-图18详细说明了根据第一个实施方案获得的当保持键体在一起时拆卸键体的方法；-图19显示了根据第二个实施方案获得的当保持键体在一起时拆卸键体的方法；-图20显示了移除键体的装置；-图21显示了根据本发明的生产方法获得的复合部件。具体实施方式在组图中，相同或相似的标记是指相同或相似的构件或构件组合。另外，在本发明的说明书中使用了诸如“上部”和“下部”的用语，其是参考当工具组件处于芯体放置在地面上的垂直位置上时工具组件的位置而言的。参照图1，其描述了根据本发明的工具组件。工具组件1包括大致为圆柱形的芯体3，在芯体3上设置多个键体5。参照图2，芯体3包括外壁7，外壁7的上部部分8形成一个称为工作壁9的壁。该芯体还包括在外壁7下部部分11的处理壁10。该工作壁9优选是平的，具有直径恒定的大致圆柱形状。该处理壁10为大致圆柱形的，其直径大致大于工作壁9的直径。通过外部处理装置(在该图中没有标明)，处理壁使得能够操纵该芯体。处理壁具有能够将键体保持在芯体3上的位置止动件13。参考图3，其示出了位置止动件13的放大图，所述止动件具有用于容纳键体下部部分的凹槽14。然而，根据没有在图中表明的可选实施例，可以直接在工作壁上实现位置止动件。根据该可选实施例，该工作壁在其下部部分张开，从而使得仅在键体在芯体上定位的端部位置上允许键体和芯体之间的接触。再次参考图2，如说明书中进一步详细描述的，芯体的下部部分11在其内部包括与处理装置协作的处理底座15。根据没有在图中表明的可选实施方案，该芯体直接放置在地面上，内壁不再安装处理底座。例如金属的芯体优选通过低膨胀系数的材料获得，从而在将组件放入高压釜中能够限制其变形。参照图4，键体组件16通过将几个键体5组装在一起获得。明显地，键体组件可以包括不同数量的键体，这取决于本领域技术人员的需要。每个键体5均包括支持壁17，当键体被组装在一起时，支持壁17一起形成将要生产的部件的表面。附图5显示了等距键体的视图。键体5包括大致与芯体的工作壁具有相似轮廓的支承壁19。事实上，如以下说明书中进一步详细描述，在芯体的工作壁和键体的支承壁之间可以提供有细微的空隙，从而当完成聚合阶段时，允许将芯体或键体移除。如图1所示，键体5包括通过用于定位芯体的止动件13支撑的下部部分20。在图1中观察到，键体5也能与芯体的工作壁的上部部分21接触。因此芯体的区域13和21表明芯体和键体组件之间的两个接触区域。然而，也可以在键体内部添加键体和芯体之间额外的接触区域，从而如有必要在高压釜加压期间防止键体的任何形变。键体5优选是中空的，以此方式从而使组件的质量最小化。键体5优选用复合材料获得，也是为了限制组件的质量。键体5进一步包括确保工具组件强度的结构加强件22。参考图6，每个键体5包括两个大致为平面的侧壁23和25，每个侧壁与相邻的侧壁接触来形成键体的组件16。侧壁23和25显示为平行的，但是可被适度地倾斜。现在参照图7，显示了保持键体的第一实施方案。键体5之间的保持装置设置在键体5的侧壁23上。根据第一实施方案，保持装置包括由螺钉27和与螺钉配合的螺母29组成的组件，该组件容纳在相邻键体的内部。螺钉27进一步包括弹性装置例如弹簧31，当构成键体组件时，能够允许相邻键体的侧壁23和25之间具有圆周的空隙J。如其余说明书中进一步详细描述，空隙J能够确保键体在芯体上合适地定心。参照附图8和9显示了键体组件在芯体上的设置。键体在放置在芯体上之前被组装在一起。因此，键体的组件在其被安装在芯体上之前是自支撑的，侧壁23与侧壁25接触。由于处理装置例如可移动的电动升降运输车33，可实现键体在芯体上的定位。电动升降运输车33包括能够在键体20的下部部分20上抓握键体组件的抓握臂35。抓握臂35具有固定安装在电动升降运送车上的两个弹性钳35a和35b的形状。可选的，该钳为刚性的，且每个钳围绕着运输车的纵轴枢转安装。根据未显示的可选实施方案，处理设备是固定的且整合到操作员的工作站中。现在参照图10，显示了键体间的保持装置的第二实施方案。根据这个实施方案，保持装置包括被键体5的侧壁23支撑的滑动螺栓37。滑动螺栓37显示在突出位置。在该位置，滑动螺栓37的末端部分39与固定至相邻键体5的锁定斜坡41相配合，确保阻碍键体5相对于相邻键体向下垂直平移。滑动螺栓在突出位置和允许拆卸键体的收回位置之间滑动。滑动螺栓37也允许在相邻键体间的圆周空隙J确保键体围绕芯体适当定心。根据这个实施方案，如图11显示的，键体的组装通过在芯体上一个接一个地定位键体来进行。参考该图，第一键体设置在芯体3上。滑动螺栓37位于突出位置。键体的连续定位通过一个接一个地定位相邻键体来实现。为此，第二键体的锁定斜坡41面向滑动螺栓37设置，然后，滑动螺栓的末端部分滑入锁定斜坡内部。同时，键体的下部部分20插入止动件13中用于定位芯体。重复该方法直至键体组件被设置在芯体上且支持壁17形成待生产部件的表面。下文描述的部分涉及根据本发明的生产方法。试图制造的部件例如是用于装配涡轮喷气发动机的吸音板，从而降低来自机舱和涡轮喷气发动机组成的组件的某些部分的噪音。明显地，该例示出了根据本发明的工具组件的特定实施例，但不构成制造具有不同性质和功能的其他复合部件的任何限制。已知，吸音板根据其结构又称作“夹层板”，包括第一表面，称作“内表面”，在其上安装蜂窝芯体结构，用于降低噪音，在蜂窝芯体结构上安装第二表面，称作“外表面”。外表面是指用于与次流循环流接触的表面。通常，外表面进行穿孔，以此方式从而使来自待声音消减区域的声波通过，而内表面是完整的。根据本发明的生产方法包括包模成型以及在高压釜中聚合第一表面的第一步骤。假定该生产方法的前述步骤中制成的所谓第一表面是外表面，也就是说，是吸音表面。然而，应该理解的是，根据吸音板将要安装的机舱的区域，所述第一表面可以构成吸音板的内表面或外表面。根据本发明的方法的示意性实施例，获得的吸音板用于推力反向器的单片罩，用于“O-管型”的机舱结构。用于生产吸音板的方法的第一步骤目的在于生产具有连续表面的表面，如说明书中进一步的详细描述，该表面能够确保在其融入根据本发明的工具组件期间具有适当的空气动力学表面。由于根据本发明工具组件之外的模具，其中该模具的外部包模成型表面与由组装的键体的支持壁形成的外表面相似，为此，能够根据声衰减的需要进行生产吸音表面。模具的外表面是连续表面，其在包模成型区域不具有不连续的表面。包模成型通过例如向模具上压抵多个预浸渍或不浸渍树脂的碳板层获得。然后模具和碳板层进行聚合步骤，也就是说，在炉中加热从而赋予板层所需硬度。明显地，其他模塑方法可以用于生产吸音表面，例如树脂传递模塑方法(树脂传递模塑简称RTM)，甚至是树脂灌注模塑方法。吸音表面显示了接近330°的旋转曲面，对应于导轨的两侧之间的夹角，推力反向器的单片罩沿该导轨滑动。为此，为了能够通过其结构的弹性形变从模具中移除，由生产方法的第一步骤得到的吸音表面是展开的(ouverte)，优选具有弹性且有限的厚度。无差别地，由于例如属于申请人但还未公开的专利申请号12/50482限定的装置的类型，吸音表面可以具有一个大于330°例如360°的旋转曲面，该表面能够实现从其模具中拔出。当该表面被包模成型并聚合，所述表面被设置在根据本发明的工具组件上。参照图12至17，显示了根据本发明的其余的生产方法。图12显示了根据本发明的工具组件1，键体5被安装在芯体3上。为此，值得注意的是，根据前述参照图7至10的任意一个的安装方法，能够实现在芯体上的键体的安装。图13显示了生产吸音板的阶段。根据该方法的这个步骤，将由如上所述已经包模成型并聚合的吸音表面构成的第一表面43设置在键体5组件的支持壁17上。通过例如在说明书中进行参照的处理设备，或甚至操作员手动操作，实现吸音表面的定位。如上所述，由于在所述吸音表面设置有开口，在工具组件上定位吸音表面成为可能。当吸音表面被设置在根据本发明的工具组件上时，有必要将所述表面保持在组件上，已经在模具上产生的误差能够与根据本发明的工具组件的误差相区别。为此，例如，通过设置包模成型区域之外、在组件上端部和下端部位于包覆成型区域之外的带实现保持操作。通过在吸音表面的开口区域设置带或被称为“封闭”的新沉积板层的环绕，能够实现在表面中心区域的保持。当吸音表面任意压靠在根据本发明的工具组件上，例如通过胶水，将蜂窝芯体结构45安装在所述表面上。然后，获得第二表面47(即吸音板的内表面)的包膜成型步骤，以此方式从而获得吸音板48。为此，例如通过胶水固定使用树脂预浸渍或非浸渍的碳板层。如图14显示的，根据本发明的工具组件和包模成型的吸音板组成的组件被放置在囊体下。通过参照该图，囊体49设置在包括工具组件和包模成型的吸音板的组件周围。所述囊体在芯体3上通过粘合剂密封粘住，且允许组件在高压釜中聚合期间适当的加压，因此允许将要生产的部件的不同组件之间具有适当粘合。囊体49通常设置在芯体的末端部分上，对应于不被键体5包覆的区域。当设置囊体49的步骤完成，工具组件和预固化的吸音板被放置在高压釜中，从而聚合包模成型的板层。聚合步骤由加压下在炉中加热步骤构成，所述加热步骤赋予板层需要的硬度。在该步骤期间，由于不具有任何不连续表面的模具，吸音表面确保了组件的密封性，且构成了光滑表面。连续吸音表面有利地能够阻止树脂在聚合期间由键体之间的空隙限定的空间中渗透。因此，连续吸音表面确保了组件的密封性。不直接在键体上包膜成型不连续的吸音表面，避免了组件聚合期间可能发生的空气动力学事故。目前参照图15-17，显示了从生产部件中拔出工具组件的阶段。当完成聚合步骤，囊体从组件上移除，且电动升降运输车33设置成能够通过抓握臂35夹紧键体组件的下部部分20。在键体的支承壁和芯体的工作壁之间提供的空隙能够将键体5和生产的吸音板48构成的组件拔出，所述组件能够放置在芯体的外部。值得注意的是，由于所述板层不能被脱模的凸状表面，键体依然在吸音板的原位置上。目前参照图18，显示了当键体通过螺钉和螺母的组件，被保持一起时键体的拆卸步骤，对应于将键体保持在一起的装置的前述第一实施例。每次进行一个键体的拆卸。从拆离第一键体5开始，根据拆卸方法的第一步骤示出的移除第一键体5。如步骤2和3显示的，将与第一键体5相邻的键体从与其相邻的键体拆离，然后从组件中移除。对形成工具组件的所有键体重复该操作。图19显示了当键体通过滑动螺栓保持在一起时，键体的拆卸，对应于将键体保持在一起的装置的前述第二实施例。这里键体的拆卸是通过将滑动螺栓37从突出部位移动到收回部位来完成的。滑动螺栓37的末端部件39完全包括在第一键体5中，因此释放相邻键体的锁定斜坡41，能够释放键体5。对构成组件的所有键体重复该方法。根据上述任意一种或另一种方法释放键体时，在每个键体的侧壁25上提供移除装置。如图20所示，该装置包括能够吊起吊索53的吊环51。明显地，一些吊环可以设置在键体的侧壁上，因此与多个吊索相协作。如图21显示的，根据本发明的生产方法获得的吸音板48因此能够用于轮廓加工和机械操作从而使组件适用于需要的组装。由于本发明，由于安装在芯体的键体之间提供的空隙，使得键体可以围绕芯体移动，确保了芯体上键体确定适当定心，从而能够精确地匹配待生产的复合部件的尺寸。此外，由于根据该生产方法，设置了来自模具的第一预固化表面具有光滑连续的表面，避免了在生产期间的所有空气动力学事故风险。最后，如本身已知，本发明不限于这个工具组件的单独实施方案，上述描述仅以实施例的方式进行说明，但包括所有的可选方案，尤其是工具组件不再包括凸形芯体，而是包括凹形芯体的可选实施方案，在该可选实施方案中，芯体的工作壁因此由其内壁构成且接收键体的支承壁。