專利名稱：組裝并成形層壓板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于組裝并成形層壓板的方法和設備。
背景技術：
W02004054735描述了在形成成形面板中“中間構件”的使用。雖然主要涉及金屬 面板的制造，但是述及所述設備可以用來形成復合材料，例如，部件由樹脂中的大量纖維層 形成的復合材料。關于使用W02004054735的裝置形成層壓板的問題在于，難以通過將一系列層放 置在中間構件上來組裝面板。這是因為中間構件具有復雜的彎曲形狀，這使得難以在不形 成皺褶的情況下組裝疊層。該問題的一個解決方案是手工組裝疊層，但是這可能費時且昂 貴。W02004054735確實述及中間構件可以是平坦的。然而即使中間構件是平坦的，但由于 中間構件的固有柔性，因此當組裝層時該中間構件也會彎曲。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一方面提供一種組裝和成形層壓板的方法，所述方法包括將中間構 件安裝在鋪設臺上；通過將一系列層鋪設在所述鋪設臺上的所述中間構件上來組裝疊層； 將所述中間構件和所述疊層從所述鋪設臺去除并且將它們放置在成形表面上；以改變所述 疊層的形狀的方式通過所述中間構件將所述疊層緊壓在所述成形表面上，以形成成形層壓 板；以及將所述成形層壓板從所述中間構件去除。因而在組裝期間所述鋪設臺可以支撐所述柔性中間構件，并且可以是相對平坦的 以能夠容易地組裝所述疊層?？梢杂檬只蚋鼉?yōu)選地通過自動工藝進行所述疊層的組裝。所述疊層可以通過機械夾緊力緊壓在所述成形表面上，但是更優(yōu)選地所述疊層借 助于空氣壓差被緊壓在所述成形表面上，所述空氣壓差通常至少部分地通過吸力提供，并 且通常通過將真空袋鋪設在所述中間構件上的所述疊層上并且在所述真空袋和所述成形 表面之間產生部分真空而產生所述吸力。任選地，可以在所述真空袋和所述疊層之間設置 隔板。在所述疊層成形之后，因而可能希望將一個或更多個復合部件，諸如桁條共同固 化到所述成形層壓板。在使用所述真空袋的情況下，因而必須去除所述真空袋以使所述面 板易接近。然而，隨之帶來的問題在于，當真空被解除時所述面板可能彈回到其初始形狀。 該問題可以通過以下方式解決，即，通過在所述中間構件和真空箱之間形成氣密密封以便 形成真空室，并且通過在所述真空室中產生部分真空而在所述真空袋被去除之后將所述中 間構件緊壓在所述成形表面上，所述真空室包含所述成形表面。所述氣密密封例如可以通過系到所述中間構件和所述真空箱的制袋材料，或者通 過使所述中間構件和所述真空箱之間的密封構件充氣來形成。所述疊層中的每一層均可包括用基體(諸如環(huán)氧樹脂)浸漬的一系列纖維(諸如 碳纖維)。可選地，每一層均可以包括隨后用樹脂浸漬的干纖維層。
通常，在成形步驟之后，所述成形層壓板例如通過在爐中加熱所述面板或者通過 紅外加熱，或通過任何其他固化技術被固化。在該情況下，所述成形步驟可以在爐中或爐外 進行。本發(fā)明的第二方面提供一種用于組裝和成形層壓板的設備，所述設備包括柔性 中間構件；鋪設臺，該鋪設臺可以支撐所述柔性中間構件；以及成形表面，疊層可以通過所 述中間構件以改變所述疊層的形狀的方式被緊壓在所述成形表面上，從而形成成形層壓 板。


現在將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中圖1示出通過自動鋪帶(ATL)機組裝的疊層；圖2示出被從鋪設臺去除并且放置在真空箱中的成形表面上的中間構件和疊層；圖3示出被放置在疊層上的隔板；圖4示出在真空袋被裝配之后的組件；圖5是沿圖4中的線A-A剖取的組件的剖視圖；圖fe是示出第一密封布置的詳細視圖；圖恥是示出第二密封布置的詳細視圖；圖6是在真空形成層壓板期間沿線A-A剖取的組件的剖視圖；圖7示出正被插入壓熱器中的成形層壓板、中間構件以及真空箱；以及圖8是具有鋪設在成形層壓板上的一系列桁條的組件的剖視圖。
具體實施例方式圖1示出了由自動鋪帶(ATL)機2組裝的用于層壓板的疊層1。ATL機2通過將 一系列層鋪設在安裝于鋪設臺4上的中間構件3上來組裝疊層1。中間構件3由諸如不脹鋼(Invar)、不銹鋼或其他含鐵材料的柔性材料或者復合 材料制成，并且具有基本上不變的厚度。ATL機2包括安裝在一對軌道6上的框架5?？蚣?承載ATL頭7，該ATL頭7以 一系列窄條的方式鋪設“預浸”帶，條的方向由ATL頭在框架5上的運動和框架5沿軌道6 的運動控制。因此疊層1的每層均由帶的一系列條形成?！邦A浸”帶包括用環(huán)氧樹脂基體浸 漬的單向碳纖維。通常纖維方向在層之間變化以賦予沿不同方向的面板強度。中間構件3和鋪設臺4基本上是平坦的使得相對容易以這種自動方式鋪帶。圖2示出了承載疊層的中間構件，該疊層被從鋪設臺去除并且放置在真空箱10中 的成形表面上。真空箱10包括底板11、左側壁12、右側壁13、前端壁14以及后端壁15。成 形表面包括一系列肋板16，在圖2中示出三個這樣的肋板。每個肋板16均具有基底20和 成形上表面22，基底20接合真空箱的底板11。因此肋板16與真空箱形成敞開結構，并且 相鄰肋板之間具有間隙。當中間構件3和疊層1在真空箱10上就位時，如圖3所示，在疊層1上放置隔板 30。然后裝配圖4中所示的柔性真空袋31。真空袋31可以是可重復使用的真空袋或者是 一次性的卡普綸(Capran) (R)真空袋。
圖5是沿穿過肋板16中的一個肋板的線A-A的剖視圖。通過圖fe和恥所示的 密封帶環(huán)33在真空袋31和真空箱10之間形成氣密密封。另外，在中間構件3和真空箱10的頂部之間形成氣密密封?？梢砸詧D如和恥所 示的兩種可選方式中的一種方式形成該密封。在圖fe所示的布置中，中間構件3和真空箱10之間的密封由制袋材料環(huán)23產 生，該制袋材料環(huán)23通過一對密封帶環(huán)M附接至中心構件3和真空箱10。這產生了兩個
密封真空室，即·真空箱10和中間構件3之間的、在圖5中標出的下真空室沈；和·中間構件3和真空袋31之間的、在圖fe中標出的上真空室25。然后真空室25、26分別通過真空袋31的第一真空口(未示出)和真空箱中的第 二真空口(未示出)被部分抽空。這產生了壓差，該壓差以如圖6所示改變疊層的形狀的 方式通過中間構件3將疊層1緊壓在成形表面上。真空袋31和隔板30也壓靠疊層并且使 該疊層壓實。制袋材料密封件23具有一些松弛，這允許中間構件3在其彎曲時抵靠真空箱 10橫向地滑動。然后如圖7所示，將成形層壓板、中間構件以及真空箱輸送到壓熱器40。然后面板 以一步式固化工藝或兩步式固化工藝在壓熱器40中被固化。在一步式固化工藝的情況下，真空袋31和隔板30在真空箱被輸送到壓熱器40之 前或之后被去除。密封件23J4保持就位，使得下真空室沈中維持部分真空。這確保了中 間構件3保持被緊壓在肋板16上，因此即使在真空袋31被去除之后，也可以如圖8所示保 持中間構件3的變形形狀。然后，如圖8所示，在成形層壓板的上表面上鋪設一系列桁條50。然后，將真空袋 31放回圖8所示的組件上，位于桁條的頂部上。然后將上真空室25部分抽空以壓實桁條， 并且面板和桁條在壓熱器40中通過溫度和壓力的結合被共同固化。在兩步式固化工藝中，當真空箱被輸送到壓熱器時，真空袋和隔板被置留就位。然 后面板在第一固化階段中通過溫度和壓力的結合被部分固化。在第一固化階段之后，如圖8 所示，去除真空袋和隔板并且將桁條50鋪設在部分固化的面板之上。然后將真空袋31放 回組件上，位于桁條的頂部上。然后面板和桁條在第二固化階段中通過溫度和壓力的結合 被固化。在固化(通過一步式固化工藝或兩步式固化工藝)之后，從壓熱器40去除固化的 層壓板、中間構件以及真空箱，解除真空，去除隔板和真空袋，并且使中間構件返回到鋪設 臺。固化的層壓板在其返回到鋪設臺之前或之后可以從中間構件3去除。可以通過用具有不同于肋板16的上表面22的形狀的新肋板代替肋板中的一個或 更多個肋板來改變成形表面的形狀。然后可以重復該工藝以利用新的成形表面制造另一種 成形層壓板。在圖恥所示的可選密封布置中，中間構件3和真空箱10之間的密封通過取代制 袋材料環(huán)23的可充氣式密封環(huán)27形成。密封環(huán)27為了初始面板成形工藝而在壓熱器外 被放氣。這使空氣能夠在上室25和下室沈之間流動，因而僅需要單個真空口(位于真空 袋31中或真空箱10中)。還允許在成形工藝期間中間構件3抵靠真空箱10橫向地滑動而 不會損壞密封環(huán)27。
在成形步驟之后(并且任選地在第一固化階段之后)，密封環(huán)27被充氣以密封抽 空的下真空室沈，使真空袋31能被去除并且能夠將桁條50放置在疊層上，而面板和中間構 件不彈回到平坦形狀。然后將真空袋31放回到組件上，位于桁條的頂部上。然后面板和桁 條在壓熱器中被固化。密封環(huán)27在共同固化工藝期間可以被充氣或放氣。盡管上面已經參照一個或更多個優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明，但是應理解，在沒 有脫離如附隨的權利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行各種改變或修改。
權利要求
1.一種組裝和成形層壓板的方法，所述方法包括將中間構件安裝在鋪設臺上；通過 將一系列層鋪設在所述鋪設臺上的所述中間構件上來組裝疊層；將所述中間構件和所述疊 層從所述鋪設臺去除并且將它們放置在成形表面上；以改變所述疊層的形狀的方式通過所 述中間構件將所述疊層緊壓在所述成形表面上，以形成成形層壓板；以及將所述成形層壓 板從所述中間構件去除。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述疊層借助于空氣壓差被緊壓在所述成形表 面上。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述空氣壓差至少部分地通過吸力提供。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，通過在所述中間構件上的所述疊層上鋪設真空 袋并且在所述真空袋和所述成形表面之間產生部分真空而產生所述吸力。
5.根據權利要求4所述的方法，該方法還包括將所述真空袋從所述成形層壓板去除； 在所述真空袋被去除之后，使所述成形層壓板與一個或更多個復合部件接合；并且將所述 復合部件共同固化到所述成形層壓板。
6.根據權利要求4或5所述的方法，該方法還包括通過在所述中間構件和真空箱之 間形成氣密密封以便形成真空室；并且通過在所述真空室中產生部分真空而在所述真空袋 被去除之后將所述中間構件緊壓在所述成形表面上，所述真空室包含所述成形表面。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述氣密密封通過使所述中間構件和所述真空 箱之間的密封構件充氣來形成。
8.根據任一項前述權利要求所述的方法，該方法還包括改變所述成形表面的形狀以 形成改變的成形表面；并且利用所述改變的成形表面重復前述任一項權利要求所述的工 藝。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述成形表面包括兩個或更多個成形構件，并且 其中所述成形表面的形狀通過用具有不同形狀的新成形構件代替所述成形構件中的一個 或更多個成形構件來改變。
10.根據任一項前述權利要求所述的方法，其中，每一層均包括用基體浸漬的一系列纖維。
11.一種通過前述任一項權利要求所述的方法形成的成形層壓板。
12.一種用于組裝和成形層壓板的設備，所述設備包括柔性中間構件；鋪設臺，該鋪 設臺可以支撐所述柔性中間構件；以及成形表面，疊層可以通過所述中間構件以改變所述 疊層的形狀的方式被緊壓在該成形表面上，以形成成形層壓板。
13.根據權利要求12所述的設備，該設備還包括真空箱；以及密封構件，該密封構件 用于在所述中間構件和所述真空箱之間形成氣密密封。
14.根據權利要求13所述的設備，其中，所述成形表面包括所述真空箱中的多個成形 構件。
15.根據權利要求14所述的設備，其中，每個所述成形構件均具有接合所述真空箱的 底板的基底；以及限定所述成形表面的一部分的成形上表面。
全文摘要
一種組裝和成形層壓板的方法。將中間構件(3)安裝在鋪設臺(4)上，并且通過將一系列層鋪設在所述鋪設臺(4)上的所述中間構件(3)上來組裝疊層。然后將所述中間構件(3)和所述疊層從所述鋪設臺去除并且將它們放置在成形表面上。然后以改變所述疊層的形狀的方式通過所述中間構件(3)將所述疊層緊壓在所述成形表面上，以形成成形層壓板(3)。最后將所述成形層壓板從所述中間構件去除。因此在組裝期間所述鋪設臺(4)可以支撐所述柔性中間構件(3)，并且可以是相對平坦的，以能夠通過自動工藝組裝所述疊層。
文檔編號B29C70/34GK102137749SQ200980133719
公開日2011年7月27日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權日2008年9月4日
發(fā)明者加里·威爾斯, 安德魯·賴夫斯 申請人:空中客車操作有限公司