[发明专利]接合用接头和加工设备

说明书

本公开涉及接合用接头和加工设备，提出了一种用于形成复合部件的方法和设备。设备包括加工板、与加工板关联的接头、以及与接头关联的一组对准特征件。加工板被配置为与工具一起使用以形成复合部件。一组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。

技术领域

本公开总体涉及复合材料，特别是涉及制造复合结构。更具体来说，本公开涉及用于形成复合结构中的形状的方法和装置。

背景技术

正在以越来越大比例的复合材料设计并且制造飞机。在飞机中可以使用复合材料以减少飞机的重量。这样减少的重量改善诸如额定载重量和燃料效率的性能特征。此外，复合材料使得在飞机中的各种部件具有更长的使用寿命。

复合材料是通过结合两种以上的功能成分而制造的坚固而轻重量的材料。例如，复合材料可以包括联接在聚合物树脂基质中的加固纤维。纤维可以是单向的或可以采取梭织布(woven cloth)或织物的形式。布置并且硬化(cure)纤维和树脂以形成复合材料。

此外，使用复合材料制造航空复合结构潜在地允许以更大的块或部分制造飞机的各个部分。例如，在飞机中的机身可以圆柱形部分制造。其他实施例在没有限制的情况下包括接合以形成机翼的机翼部分或接合以形成稳定面(stabilizer)的稳定面部分。

在制造复合结构过程中，复合材料层通常叠层在工具上。复合材料层可以包括以片状的纤维。这些片可以采取织物、条带(tape)、纤维束(tows)、或其他合适的形式。在一些情况下，树脂可以被浸注或预浸渍到片中。这些类型的片通常被称为预浸料坯(prepreg)。

预浸料坯的不同层可以不同方位叠层，并且取决于制造复合结构的厚度可以使用不同数量的层。预浸料坯的这些层可以通过手或通过使用诸如条带层压机或纤维放置系统的自动层压设备叠层。

通常情况下，加工设备用于形成复合结构的表面。例如，加工板可以置于复合材料层上方以帮助形成具有期望形状的复合部件。

在硬化处理之前，加工板通常置于复合部件上。保护涂覆层(coating)可以置于复合部件和加工板之间。在硬化处理期间，加工板将压力、热量、或压力和热量两者转移到复合叠层。因此，加工板制造用于复合部件的光滑表面。

加工板具有各种形状和尺寸并且由多个不同类型的材料形成。基于使用加工板的复合部件的所期望的表面形状选择加工板的尺寸和形状。

在形成加工板的形状之后，在加工板上可以执行操作以在加工板上制造各种特征。这些特征可以包括用于相对于用于形成复合部件的工具定位加工板的对准特征件。例如，可以在加工板中钻孔以制造对准特征件。

然而，以这种方式制造加工板可能花费比所期望的时间更多的时间，在加工板上执行操作时非期望地承担更多错误的风险、或两者皆有。例如，当加工板由复合材料制成时，在硬化处理之后可以在加工板上执行操作。在硬化处理之后在加工板上执行这些操作可以引起发生在加工板中非期望的不一致。不一致的实例包括空隙、分层、外来物(FOD)、裂缝、和其他类型的不一致。如果复合部件由具有不一致的加工板形成，则复合部件可能不具有作为期望的形状或表面特性。因此，可能需要返工或丢弃该复合部件。

而且，可能使用加工板以在加工板的使用期形成多个复合部件。在使用一段时间之后，加工板可能磨损并且可能使对准特征件变形。因此，当制造复合部件时，对准特征件可能不提供针对加工板的达到期望水平的对准。因此，期望提供一种解决至少部分上述讨论的问题以及其它可能的问题的方法和设备。

发明内容

在一个示意性实施方式中，设备包括加工板、与加工板互接合的接头(tab)、以及与接头相关联的一组对准特征件。加工板被配置为与工具使用以形成复合部件。一组对准特征件被配置为相对于用于形成复合部件的工具定位加工板。