專利名稱：固化角部的可膨脹裝置和制造復合結構的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及復合部件制造。更特別地，本發(fā)明涉及用于將纖維增強樹脂材料層壓在中空刻面(faceted)模具中的裝置、系統(tǒng)和方法。
技術背景復合材料，包括例如纖維增強樹脂材料，相對于傳統(tǒng)金屬材料具有許多 優(yōu)勢，包括強度重量比率高以及耐腐蝕性好。傳統(tǒng)復合材料通常包括編織或 非編織結構的玻璃、碳或聚芳酰胺纖維。在生料階段，可以用樹脂預浸漬所 述纖維或者保持其干燥。如果保持干燥，則可以在層布到模具表面之后，將 樹脂注入纖維?？梢詫⒛＞弑砻嫔辖n了樹脂的纖維加熱或加壓，以固結樹 脂并使層壓件硬化為模具的形狀。可以用爐子、壓熱器、加熱的平坦或仿形 成形工具或者組合方法包括使用真空包來加熱或加壓。可以在凹凸工具兩者上以上述方式形成復合部件。利用凸工具，復合片 層(ply)施加在形成部件內(nèi)模具線的外模具表面上。向凸工具上的敷層 (layup)添加片層將增加部件厚度并改變外模具線，而內(nèi)模具線保持不變。 相反，對于凹工具，復合片層施加到形成部件外模具線的內(nèi)模具表面上。向 凹工具上的敷層添加片層將增加部件厚度并改變內(nèi)模具線，而外模具線保持 不變。如果配合表面位于部件外部，則希望使用凹工具，因為凹工具允許牢牢 控制外模具線(即，外部表面)。如果制作多個外部尺寸相同但厚度不同的 部件，則希望使用凹套具(tooling)(也稱為"外模具線套具")。例如，飛 行器機身通常具有多個外部尺寸相同而厚度不同的框架。在這種情況下，全 部框架可以用單個凹工具來制作，因為該工具允許改變厚度而不改變外部尺 寸。如果將來飛行器增大要求進一步加厚所述框架，則可以實現(xiàn)目的而不改 變套具。相反，如果使用凸套具，則每個不同的框架厚度需要一種單獨的工 具。中空或管狀模具是至少一個截面封閉的凹套具的特例?？梢詫⒁恍┲锌栈蚬軤钅＞呖堂?facet),就是說可以包括相對平坦的壁部節(jié)段和聯(lián)合內(nèi)徑， 或角部區(qū)域，它們限定封閉截面或腔體。在這種情況下，可膨脹心軸或球膽 可以位于該中空或管狀模具內(nèi)側并且可以膨脹來貼靠模具內(nèi)表面壓縮復合 材料。但是，如果以中空或管狀套具制造復合部件，則復合片層有時會在模 具表面角部區(qū)域范圍內(nèi)"搭接(bridge)"或起皺，導致角部區(qū)域復合材料固 化不良或樹脂聚集，材料特性較差，例如包括材料厚度過大且孔隙過多。以熱膨脹系數(shù)大于模具或者復合材料的材料例如鋁或特富龍制成的實 心心軸用于中空或管狀模具來避免角部搭接和起皺。但是，這種心軸的使用 通常限于模制內(nèi)表面光滑平直的復合部件，因為模具內(nèi)表面上的彎曲、彎折 或者拐角可能阻礙復合材料固結后取出心軸。為了解決這個問題，還用熱膨脹系數(shù)相對較高且在復合材料固結后可以 從模具中洗出或者斷裂的材料制作心軸。這種材料包括共晶鹽和可溶性石 膏。但是，這種心軸需要在鑄造工具、干燥爐和存儲架等方面4殳入巨資。此 外，這種材料拉伸強度低，容易使心軸變脆并且要求小心操作。而且， 一些 這種材料會產(chǎn)生有害環(huán)境的廢棄物。因此，希望提供一種方法和裝置，其可以貼靠中空或管狀模具相對平坦 的壁部表面壓縮復合材料并將復合材料壓入內(nèi)角部區(qū)域，并且可以從用于內(nèi) 表面彎曲或成角度的復合部件的模具中取出，還可以重復使用，并且在一些 情況下，可以在不產(chǎn)生對環(huán)境顯著危害的廢棄物的前提下，相對容易且廉價 地制造。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在很大程度上滿足了前述需求，其中在一個方面，提供了一種裝 置，其在某些實施例中能貼靠中空或管狀模具以較之一些現(xiàn)有設備來說更為 均勻的方式壓縮復合材料并將復合材料壓入內(nèi)角部區(qū)域；能從內(nèi)表面彎曲或 者成角度的復合部件所用的模具中取出；能重復使用；并且能在不產(chǎn)生對環(huán) 境顯著有害的廢棄物的前提下相對容易且廉價地制造。根據(jù)本發(fā)明 一個方面，用來固化至少一個截面封閉的復合元件的可膨脹 工具可以包括角部節(jié)段，當該工具膨脹時，所述角部節(jié)段用來將復合材料壓 入模具內(nèi)角部區(qū)域；和壁部節(jié)段，當該工具膨脹時，所述壁部節(jié)段用來貼靠 模具內(nèi)表面壓縮復合材料。另外，該工具可以配置成其膨脹時，在至少一部6分壁部節(jié)段開始壓縮復合材料之前，所述角部節(jié)段就開始壓縮復合材料。根據(jù)本發(fā)明另 一個方面，固化至少 一個截面封閉的復合元件的可膨脹工 具可以包括角部器件，當該工具膨脹時，所述角部器件用來將復合材料壓入模具內(nèi)角部區(qū)域；和壁部器件，當該工具膨脹時，所述壁部器件用來貼靠模 具內(nèi)表面壓縮復合材料。此外該工具可以配置成其膨脹時，在至少一部分壁 部器件開始壓縮復合材料之前，所述角部器件就開始壓縮復合材料。根據(jù)本發(fā)明另 一個方面，固化至少 一個截面封閉的復合元件的方法可以 包括使壓緊工具膨脹；將復合材料壓入模具內(nèi)角部區(qū)域；然后貼靠模具內(nèi)壁 壓縮復合材料，以使復合材料均勻固化在所述一個封閉截面周圍。應該說這里寬泛地概述了本發(fā)明的特定實施例，以使本發(fā)明的詳細說明 得到更好的理解，并且使本發(fā)明對本領域的貢獻更為清楚。當然，以下還要 說明本發(fā)明的另外實施例，它們將形成附帶的權利要求書的主題。這里，在詳細解釋本發(fā)明至少一個實施例以前，應該理解，本發(fā)明的應 用并未限于以下說明或附示的結構細節(jié)以及部件布置。本發(fā)明除所述內(nèi) 容之外還可以實施，并以不同方式實踐或施行。另外，應該理解，本發(fā)明以 及摘要采用的表達方式和術語用于說明的目的，而不應該認為有限制的意 思。于是，本領域技術人員應該理解，本公開內(nèi)容所依據(jù)的概念容易用作設 計其他結構、方法和系統(tǒng)的基礎，從而用于實施本發(fā)明的若干目的。因此， 重要的是指出權利要求書包括這種同等結構，只要它們不背離本發(fā)明的精神 和范圍。


圖l是截面端視圖，圖示了現(xiàn)有技術中復合制造工具角部區(qū)域周圍復合 材料搭接；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例用來制造矩形截面復合部件的可膨脹壓緊 工具透視圖；圖3是用來制造梯形截面復合部件的可膨脹壓緊工具切開透視圖； 圖4是用來制造三角形截面復合部件的可膨脹壓緊工具截面端視圖。
具體實施方式
本發(fā)明實施例提供了 一種可膨脹壓緊工具，其可以在中空或管狀刻面模 具中膨脹，以貼靠所述模具內(nèi)壁和角部區(qū)域壓縮復合材料。所披露的可膨脹 壓緊工具結合了可膨脹心軸的仿形和可重復使用的特征以及熱膨脹系數(shù)相 對較高的實心心軸的壓實特征。所述可膨脹壓緊工具可以與封閉中空模具一 起使用，或與端部開放的管狀模具一起使用，所述端部開放的管狀模具具有 經(jīng)由角部區(qū)域相結合的相對平坦壁部區(qū)域和內(nèi)徑的組合結構。例如，所述可 膨脹壓緊工具可以用來制造截面為梯形或"帽子形狀"的飛行器機身復合桁條(stringer )。膨脹之前，所述壓緊工具可以具有基本上符合相應模具內(nèi)表面形狀的外 壁。但是，所述壓緊工具可以具有這樣的外部尺寸，以使在所述壓緊工具外 表面和所述模具內(nèi)表面之間形成空隙?？障冻叽缈梢缘扔诨虼笥诳梢允┘拥?所述內(nèi)模具表面以形成復合部件的未固結復合材料的主體(bulk)厚度。而且，所述可膨脹壓緊工具外壁表面具有這樣的輪廓或曲線，以使膨脹 前所述壓緊工具外壁表面從所述模具內(nèi)壁表面彎曲背離。就是說，所述壓緊 工具外表面和所述模具內(nèi)表面之間的空隙或者間隙從角部區(qū)域隨著距離增 大而增大，以使所述壓緊工具外表面和所述模具內(nèi)表面之間的間隙在每一對 由相對平坦的壁部連接的角部區(qū)域之間約一半距離的地方達到最大。于是，當所述壓緊工具開始膨脹時，內(nèi)部流體壓力可以向所述壓緊工具 內(nèi)表面施加向外的力，該力可以經(jīng)由所述壓緊工具彎曲的壁部節(jié)段傳遞，從 而在所述壓緊工具壁部節(jié)段接觸所述復合材料之前，朝向所述模具角部區(qū)域 推所述壓緊工具角部節(jié)段。于是，在所述壓緊模具開始膨脹過程中，所述壓 緊工具和所述復合材料之間阻礙所述壓緊工具膨脹到所述模具角部區(qū)域的摩擦力可以降低或者最小化。這樣可以允許在所述壓緊工具中部相對平坦的 壁部節(jié)段接觸所述復合材料之前，或者在所述壓緊工具壁部節(jié)段以足夠的力 壓縮所述復合材料從而產(chǎn)生足夠的摩擦力以有效阻止所述壓緊工具角部節(jié) 段膨脹到所述模具角部區(qū)域之前，所述壓緊工具角部節(jié)段緊緊壓縮所述復材 料進入所述模具相應角部區(qū)域。因此，基本上可以避免復合材料在所述模具角部區(qū)域范圍內(nèi)搭接或者起 皺。因此，可以改善復合材料角部固化效果。就是說，利用所披露的壓緊工 具實施例，'可以避免完成的復合部件角部區(qū)域纖維密度降低，利用現(xiàn)有的心 軸可能會出現(xiàn)這種問題。現(xiàn)在將參照

本發(fā)明，全文中類似的附圖標記指代類似的部件。圖1圖示了復合材料12布置在模具10內(nèi)表面14上的中空或管狀模具10截 面端^L圖。才莫具IO具有多個相對平坦的側部區(qū)域，或內(nèi)壁區(qū)域16，通過內(nèi) 徑或角部區(qū)域18接合。示意性地存在的可膨脹心軸20或球膽，可以定位在 中空或管狀模具10內(nèi)側并膨脹壓縮復合材料12和在固結循環(huán)或過程中將復 合材料12貼靠模具內(nèi)表面14固緊或貼靠前一片層表面22固緊。在這種配置中，隨著可膨脹心軸20膨脹，壓力貼靠內(nèi)壁區(qū)域16緊緊壓 住復合材料12，且復合材料12和壁部區(qū)域16之間產(chǎn)生的摩擦力導致復合材 料12抵抗移動而進入所述內(nèi)徑區(qū)域并在角部區(qū)域18范圍內(nèi)搭接，從而降低 角部區(qū)域18的纖維密度。例如，圖1示出了若千復合材料12層或片層24 在模具10角部區(qū)域18范圍內(nèi)不同程度搭接。角部區(qū)域所發(fā)生的纖維密度降 低可能破壞完成的產(chǎn)品的結構完整性。本發(fā)明的裝置和方法實施例示于圖2，該示了用來制造矩形截面復 合部件的刻面中空或管狀可膨脹壓緊工具26?？膳蛎泬壕o工具26例如可以 與刻面中空或管狀復合部件模具IO組合使用。如圖2所示，模具IO可以具 有上部件28和下部件30。但是，在另一種實施例中，模具10可以具有任何 適當數(shù)量的部件，諸如一件式模具、三件式模具等。此外，盡管圖2所示模 具10和可膨脹壓緊工具26用來形成矩形截面復合部件，但是在另一種實施 例中，模具10和可膨脹壓緊工具26可以用來形成任意尺寸和形狀的、包括 至少一個封閉截面的復合部件，就是說，至少一個截面具有連續(xù)閉合或未斷 開的周邊，諸如方形、三角形、梯形、平行四邊形、圓形或橢圓形截面。圖3所示了用來制造梯形截面32的復合部件例如"帽子形"截面飛行 器桁條的模具10和可膨脹壓緊工具26的切開透視圖。如圖3所示，復合部 件模具10可以具有相對平坦的內(nèi)壁與內(nèi)徑或內(nèi)角部區(qū)域18相組合的結構， 該組合結構限定了封閉截面32或者限定了腔體34(如圖2所示)，在后一種 情況下，模具IO全部截面都封閉?？膳蛎泬壕o工具26可以插入封閉截面32 或腔體34中，在固結循環(huán)中貼靠模具內(nèi)表面14壓縮復合材料12,或者貼靠 前一片層22壓縮復合材料12。可膨脹壓緊工具26進一步可以形成密封或流體密封的艙體36。例如， 壓緊工具26可以具有封閉中空形狀，諸如球形或金字塔形，或者帶有封閉 端38的一般管狀，如圖2所示。此外，壓緊工具26可以包括流體入口 40，或端口，如圖2所示，該端口可以任選包括單向閥(未示出)，以有利于將 受壓流體引入壓緊工具26。例如，可以在大于大氣壓或環(huán)境壓力的壓力下， 將空氣或者其他氣體引入壓緊工具26。如圖3所示，復合材料12諸如纖維增強的合成樹脂基體，可以布置在 模具10內(nèi)表面14上用于固結。復合材料12可以包括多個纖維片層，例如 干復合織物或以樹脂浸漬的"預浸漬"織物。如杲布置在模具IO上的時候， 纖維開始時是干燥的，則在所述片層布置在模具內(nèi)表面14上之后，可以使 用樹脂注入系統(tǒng)來將樹脂注入復合材料12。例如，可以使用2004年9月29 日提交的、題為 "Apparatuses, Systems, and Methods for Manufacturing Composite Parts"的美國專利申請No. 10/953,670所披露的樹脂注入系統(tǒng)將 樹脂注入復合材料12，該申請以引用方式全文包括在此。而且，可以用彈性材料諸如彈性體制作壓緊工具26,以使壓緊工具26 可以對于形狀改變具有撓性和彈性。因此，如果受壓流體引入壓緊工具26， 則可膨脹壓緊工具26可以膨脹到更大尺寸，而當受壓流體排出時，就是說， 當壓緊工具26內(nèi)的流體壓力返回到大氣壓力的時候，可膨脹壓緊工具26能 返回到基本上原始尺寸和形狀。在各種實施例中，壓緊工具26可以用任何可以在壓力下膨脹和彎曲并 在一定偏轉范圍內(nèi)展現(xiàn)彈性的適當材料形成，包括金屬片材，諸如不銹鋼或 鋁；熱塑性材料，這種材料易于相對廉價地制造，以使壓緊工具26在單次 使用后可以拋棄而不會顯著影響成本。在替代實施例中，可膨脹壓緊工具26內(nèi)壁24可以用剛性材料形成，諸 如金屬，可膨脹壓緊工具26外壁44可以用撓性或彈性材料形成。在該替代 實施例中，可以將受壓流體引入內(nèi)壁42和外壁44之間，且在壓緊工具26 膨脹過程中內(nèi)壁42可以保持均勻形狀，而外壁44發(fā)生膨脹。壓緊工具26原始未膨脹形狀基本上符合復合部件模具10內(nèi)表面14的 形狀。但是，可以如此確定壓緊工具26的尺寸，以使未膨脹壓緊工具26外 表面48和復合部件模具10內(nèi)表面14之間存在空隙或間隙46。間隙46的尺 寸或寬度基本上相當于將要布置在模具10上的復合材料12的未固結厚度。例如，如圖4所示，該圖示出了用來制造三角形截面復合部件的可膨脹 壓緊工具26,壓緊工具26可以具有密切相應于固結前布置在模具10上的所 添加的復合主體的內(nèi)表面50 (由于復合材料12在固結過程中收縮，所以所述主體或未固結復合材料填充固結或固化復合材料54以及添加的未固結復 合主體52的組合厚度)。在優(yōu)選實施例中，可膨脹壓緊工具26的未膨脹外 部尺寸可以沿邊緣小于添加的未固結復合主體52內(nèi)表面50，以使可膨脹壓 緊工具26未膨脹外表面48與添加的未固結復合主體52內(nèi)表面50形成間隙 配合。同樣，壓緊工具26膨脹后外部尺寸密切相應于固結后的固化復合材料 54內(nèi)表面56或者完成的復合部件內(nèi)表面56。因此，在固結或固化過程中， 可膨脹壓緊工具26必須從復合材料12的未固化尺寸Dbu,k膨脹到固化尺寸 Dcon,如圖4所示?；氐綀D3，可膨脹壓緊工具26的優(yōu)選實施例可以包括例如相應于模具壁 部區(qū)域16和角部區(qū)域18的兩個或更多個壁部節(jié)^殳58和兩個或更多個角部 節(jié)段60。此外，壓緊工具26壁部節(jié)段58可以仿形或彎曲，以使該工具壁部 節(jié)段58外表面50相對于模具壁部區(qū)域16基本上向內(nèi)凹陷，如圖3所示。 就是說，從模具10角部區(qū)域18開始，工具壁部節(jié)段58和模具壁部區(qū)域16 之間的間隙46隨著距離增大而增大，如圖3所示。于是，未膨脹壓緊工具26外表面48和模具10內(nèi)表面14之間的最小間 隙62大約位于工具角部節(jié)段60或模具角部區(qū)域18中心點，而最大間隙64 可以沿著工具壁部節(jié)段58和模具壁部區(qū)域16位于中點位置。例如，所述中 點位于兩個壓緊工具角部節(jié)段60之間或者兩個模具角部區(qū)域16之間大約一 半距離的地方。操作中，由于工具壁部節(jié)段58仿形或彎曲的原因，當壓緊工具26開始 膨脹時，由受壓流體68施加在工具壁部節(jié)段58內(nèi)表面60上的法向力分量 (在圖4中示出)可以經(jīng)由工具壁部節(jié)段58向工具角部節(jié)段60橫向傳遞。 因此，在壓緊工具26開始膨脹過程中，在工具壁部節(jié)段58接觸布置在模具 壁部區(qū)域16上的復合材料12之前，可以將工具角部節(jié)段60推向模具角部 區(qū)域18。結果，在開始膨脹過程中，工具外表面48和布置在模具內(nèi)表面14 上的復合材料12之間的摩擦力可以顯著減小或者最小化，允許布置在模具 角部區(qū)域18的復合材料12緊緊壓縮在工具角部節(jié)段60和模具角部區(qū)域18 之間。隨著膨脹繼續(xù)進行，工具壁部節(jié)段58最終變得相對平坦而壓縮布置在 模具壁部區(qū)域16上的復合材料12，如圖4所示。這種操作可膨脹壓緊工具26的過程或者方法，可以顯著減小復合材料12在模具角部區(qū)域18的搭接和 起皺，在固結循環(huán)過程中使得復合材料12整體纖維密度相對均勻，并且改 善了完成的復合工件中已固結復合材料12的特性。復合材料12固結后，形成固化復合材料54的固化尺寸Dc。n或輪廓，通 過將受壓流體68釋放到大氣壓力或者從壓緊工具26部分排出流體，可以將 壓緊工具26壓癟。于是，易于從模具10中取出壓緊工具26。盡管圖2、圖3和圖4所示的可膨脹壓緊工具26分別具有矩形、梯形或 三角形截面，但是可以采用許多其他形狀，例如方形、平行四邊形、圓形或 橢圓形截面至少其中一種。而且，可膨脹壓緊工具26可以實現(xiàn)更復雜的形 狀，其中一個或多個表面是不平坦、光滑或平直的，例如包括傾斜或局部傾 斜的表面；彎曲表面，諸如圓形或橢圓形表面；成角度的表面；或者其他仿 形表面。從詳細說明書中，本發(fā)明的許多特征和優(yōu)勢是顯然的，因此，表明附帶 的權利要求書覆蓋落入本發(fā)明真實精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的全部這些特征 和優(yōu)勢。而且，由于本領域技術人員易于制作許多改動和變形，所以并不希 望將本發(fā)明限制到所示和所述的精確結構和操作，因此可以復原的全部適當 改動和同等方案均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用來固化至少一個截面封閉的復合元件的可膨脹壓緊工具，包括角部節(jié)段，當該工具膨脹時，所述角部節(jié)段用來將復合材料壓入模具內(nèi)角部區(qū)域；和壁部節(jié)段，當該工具膨脹時，所述壁部節(jié)段用來貼靠模具內(nèi)表面壓縮復合材料，其中該工具可以配置成其膨脹時，在至少一部分壁部節(jié)段開始壓縮復合材料之前，所述角部節(jié)段就開始壓縮復合材料。
2. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述復合元件進一步 包括基本上管狀刻面的中空形狀。
3. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具配置成使得 其未膨脹外部截面形狀與所述復合元件未固結內(nèi)部截面形狀間隙配合，且所 述工具膨脹后外部截面形狀符合所述復合元件固結后內(nèi)部截面形狀。
4. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具配置成使得 隨著所述工具膨脹，在所述壁部節(jié)段接觸復合材料之前，所述角部節(jié)段接觸 復合材料。
5. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所迷工具配置成使得 所述工具未膨脹時，所述角部節(jié)段突出而所述壁部節(jié)段凹陷，以使隨著所述工具膨脹，在所述壁部節(jié)段貼靠所述模具內(nèi)壁壓縮復合材料之前，所述壁部 節(jié)段將力傳遞到所述角部節(jié)段，從而容易將角部節(jié)段壓入所述模具內(nèi)角部區(qū) 域。
6. 如權利要求5所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具進一步配置 成隨著該工具膨脹，所述角部首先將復合材料壓入所述模具內(nèi)角部區(qū)域，然 后所述壁部節(jié)段貼靠所述模具內(nèi)壁壓縮復合材料，使得復合材料基本上均勻 固化在所述一個封閉截面周圍。
7. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具由彈性材料 形成。
8. 如權利要求7所述的壓緊工具，其特征在于，所述彈性材料限定基 本上密封的封閉搶體，以使流體在大于環(huán)境壓力的流體壓力下引入所述艙 體，使所述工具膨脹。
9. 如權利要求8所述的壓緊工具，進一步包括與所述搶體流體連通的 流體入口，以有利于將受壓流體引入所述槍體。
10. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述復合材料包括多 個層壓的層，并且在固結過程中，所述工具用來將所述層壓在一起，以固化 所述復合材料。
11. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述復合材料包括樹 脂基體和纖維增強件。
12. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具配置成壓縮 未固結狀態(tài)的所述復合材料，并在固結過程中將所述復合材料固緊。
13. 如權利要求1所述的壓緊工具，其特征在于，所述復合元件進一步 包括梯形截面的飛行器機身街條。
14. 一種用來固化至少一個截面封閉的復合元件的可膨脹壓緊工具，包括角部器件，當該工具膨脹時，所述角部器件用來將復合材料壓入模具內(nèi) 角部區(qū)域；和壁部器件，當該工具膨脹時，所述壁部器件用來貼靠模具內(nèi)表面壓縮復 合材料，其中該工具可以配置成其膨脹時，在至少一部分壁部器件開始壓縮 復合材料之前，所述角部器件就開始壓縮復合材料。
15. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述壓緊工具配置 成使得其未膨脹外部截面形狀與所述復合元件未固結內(nèi)部截面形狀間隙配 合，且所述工具膨脹后外部截面形狀符合所述復合元件固結后內(nèi)部截面形 狀。
16. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述壓緊工具配置 成使得隨著所述工具膨脹，在所述壁部器件接觸復合材料之前，所述角部器 件接觸復合材料。
17. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述壓緊工具配置成使得所述工具未膨脹時，所述角部器件突出而所述壁部器件凹陷，以使隨 著所述工具膨脹，在所述壁部器件貼靠所述模具內(nèi)壁壓縮復合材料之前，所述壁部器件將力傳遞到所述角部器件，從而容易將角部器件壓入所述模具內(nèi) 角部區(qū)域。
18. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述壓緊工具進一步配置成隨著該工具膨脹，所述角部器件首先將復合材料壓入所述模具內(nèi)角 部區(qū)域，然后所述壁部器件貼靠所述模具內(nèi)壁壓縮復合材料，使得復合材料 基本上均勻固化在所述一個封閉截面周圍。
19. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述工具由彈性材 料形成，所述彈性材料限定基本上密封的封閉搶體，以使流體在大于環(huán)境壓 力的流體壓力下引入所述艙體，使所述壓緊工具膨脹。
20. 如權利要求14所述的壓緊工具，其特征在于，所述復合元件進一 步包括梯形截面的飛行器機身街條。
21. —種固化至少一個截面封閉的復合元件的方法，包括 使壓緊工具膨脹；首先將復合材料壓入模具內(nèi)角部區(qū)域；和然后貼靠模具內(nèi)壁壓縮復合材料，以使復合材料基本上均勻固化在所述 一個封閉截面周圍。
22. 如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述壓緊工具配置成使 得其未膨脹外部截面形狀與所述復合元件未固結內(nèi)部截面形狀間隙配合，且 所述工具膨脹后外部截面形狀符合所述復合元件固結后內(nèi)部截面形狀。
23. 如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述壓緊工具配置成使 得所述工具未膨脹時，所述角部節(jié)段突出而所述壁部節(jié)段凹陷，以使隨著所 述工具膨脹，在所述壁部節(jié)段貼靠所述模具內(nèi)壁壓縮復合材料之前，所述壁 部節(jié)段將力傳遞到所述角部節(jié)段，從而容易將角部節(jié)段壓入所述模具內(nèi)角部 區(qū)域。
24. 如權利要求21所述的方法，進一步包括在大于環(huán)境壓力的流體 壓力下將流體引入所述壓緊工具，使所述壓緊工具膨脹，其中所述工具由彈 性材料形成，該彈性材料限定基本上密封的封閉搶體。
25. 如權利要求21所述的方法，進一步包括在固結過程中固緊所述 復合材料，其中壓縮步驟進一步包括壓縮未固結狀態(tài)的復合材料。
全文摘要
一種用于將復合材料固化在復合部件所用刻面中空或管狀模具內(nèi)側的可膨脹壓緊工具，由彈性材料制成。該壓緊工具包括相對平坦的壁部節(jié)段，其由角部節(jié)段結合，以限定密封艙體。所述壁部節(jié)段向每個壁部節(jié)段中點從所述模具表面彎曲背離，以使隨著受壓流體引入所述壓緊工具，施加在所述工具內(nèi)表面上的力分量經(jīng)過所述壁部節(jié)段向所述角部節(jié)段傳遞。于是在開始膨脹過程中，在所述壁部節(jié)段接觸復合材料之前，將所述角部節(jié)段推向模具角部區(qū)域，并在所述壁部節(jié)段貼靠復合材料的摩擦力限制所述角部節(jié)段膨脹進入模具角部區(qū)域之前，將復合材料緊緊壓入模具角部區(qū)域。
文檔編號B29C33/50GK101263000SQ200680029848
公開日2008年9月10日 申請日期2006年10月24日 優(yōu)先權日2005年10月31日
發(fā)明者史蒂文·F·漢森, 阿米塔·弗亞斯 申請人:波音公司