5、相关专利全文数据cn104066570a

1、 (19)人民国家知识产权局 (12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 104066570 A (43)申请公布日2014. 09. 24 人白华胜朱凤成 (51) Int. CI.29C 70/30 2. 01)29C 33/50 2. 01)29L J/J(2006. 01)(21)申请号 201380005759. 2(22)申请日 2013. 01. 18(30)优先权数据1250482 2012. 01. 18 FR(85) PCT国际申请进入国家阶段日2014. 07. 17 (86) PCT国际申请的申请数据PCT/FR2013/050117 2013.01.18(87) P

2、CT国际申请的公布数据W02013/107993 FR 2013. 07. 25 (71) 申请人埃尔塞乐公司 地址法国贡夫勒维尔洛谢 (72) 发明人居伊伯纳德 沃谢勒 埃里克 皮隆 (74)专利机构北权利要求书2页说明书7页附图7页 (54)发明名称用于制造由复合材料制成的部件的工具组件及方法 (57)摘要本发明涉及一种用于制造包括至少一个凸表面的、由复合材料制成的部件（28)的工具组件 (1)，所述工具组件（1)包括至少一个模具（3)，所述模具（3)至少部分地限定所述凸面的线条，并且适于在至少所述部件的包模成型工序和聚合工序的工作位置中提供支撑，所述组件的特征在于， 所述模具具有至少一个

3、柔性部分（4, 33)，所述柔性部分在所述第一工作位置和被称作拆卸位置的第二工作位置之间交替，在所述第二工作位置，所述模具相对于所述工作位置处于缩回位置中。本 发明还涉及一种采用本发明的工具组件来制造由复合材料制成的部件的方法。 权利要求书1/2页CN 104066570 1. 一种用于制造包括至少一个凸表面的、由复合材料制成的部件（28)的工具组件 (1)，所述工具组件（1)包括至少一个模具（3)，所述模具（3)至少部分地限定了所述凸面的线条，并且成形为适于在至少所述部件的包模成型工序和聚合工序的工作位置中提供支撑， 所述组件的特征在于，所述模具具有至少一个柔性部分（4, 33)，所述柔性部

4、分在所述第一工作位置和被称作拆卸位置的第二工作位置之间交替，在所述第二工作位置，所述模具 相对于所述工作位置处于缩回位置中。 根据权利要求所述的工具组件（1)，其特征在于，借助于驱动所述模具的柔性部分 2.的驱动装置（15)，确保了在模具的工作位置和拆卸位置之间的交替通道。 根据权利要求或2所述的工具组件（1)，其特征在于，所述模具（3)的柔性部分 3.(4, 33)具有至少一个凸表面，所述凸表面的端部（21a，21b)界定了非封闭部分（17)。 根据权利要求至3中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于，所述模具（3)的柔 4.性部分（4, 33)的厚度是可变的。5.根据权利要求2至4中任一项

5、所述的工具组件（1)，其特征在于，所述驱动装置（15) 包括一组套筒螺母（16)，所述套筒螺母（16)成形为适于确保从所述模具（3)的工作位置到 其拆卸位置的交替通道。 6.根据权利要求2至4中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于，所述驱动装置（15) 包括一组捆扎带（29, 31)，所述捆扎带成形为适于确保从模具（3)的工作位置到其拆卸位 置的交替通道。 根据权利要求至6中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于，其包括模具（3)的 7.支撑装置（9)和模具（3)的定心装置（13, 23)。 根据权利要求至7中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于，所述模具（3)包括 8.至少一个附加的固定

6、部分（35)，所述固定部分形成为适于在所述部件的至少一个凸表面的 包模成型及聚合工序中提供支撑。 根据权利要求至7中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于模具（3)包括至少 9.一个附加的柔性部分（57)，所述柔性部分形成为适于在所述部件的至少一个凸表面的包模 成型及聚合工序中提供支撑。 10.根据权利要求8或9所述的工具组件（1)，其特征在于，所述模具的柔性部分（4) 通过连接装置交替地连接所述附加的固定部分（35)和柔性部分（57)，所述连接装置包括 用于密封和保持所述模具（3)的所述部分的装置（47, 53)。 根据权利要求至10中任一项所述的工具组件（1)，其特征在于，待制造的部件是

7、11.涡轮喷气发动机机舱的推力反向器的活动的单片整流罩。 12. 种用于制造由复合材料制成的、包括至少一个内凸表面的部件的方法，所述方法的特征在于，其包括以下步骤： -将根据权利要求至11中任一项所述的工具组件（1)定位在与模具（3)的工作位置 对应的位置，在该位置所述模具在至少一个包模成形及聚合工序中提供支撑； -将至少一个层置于所述模具的凸表面上； -聚合所述层； -将工具组件定位在与所述模具的拆卸位置相对应的位置，在该位置，所述模具相对于 其工作位置处于缩回位置中； 2 权利要求书2/2页CN104066570 -通过拆卸所述部件或所述模具，拆除制成的部件（28)。 3 说明书1/7页C

8、N 104066570 用于制造由复合材料制成的部件的工具组件及方法技术领域0001 本发明涉及一种用于通过包模成型和聚合来制造由复合材料制成的部件的工具 组件，以及一种根据本发明的工具组件来制造由复合材料制成的部件的方法。 背景技术0002 由复合材料制成的部件的制造可以通过紧靠凸起形状的包模成型层步骤来实现， 也就是说，通过将几个以树脂预浸渍或没有以树脂预浸渍的碳层压靠在凸起形状上，然后 通过聚合步骤，也就是说，通过在烤箱中加热所述组件，以赋予所述层所需的硬度。 00030004构成的部件因此能够通过拆卸模具脱模。 具有小于180的圆周的部件的制造相对比较简单。然而，对于几何形状延展超过

9、一个较大的角度区域，具体地，大于180的部件，以及在所述部件制成后具有无法从模具 中取出的外形的部件，并非如此。 0005 在这种情况下，因此，需要生产有多个可拆卸部分的模具，以允许其各部分在模塑 后取出。 0006这使得制造工序更加复杂，需要额外的时间来组装和拆卸模具，并且造成所述模 具制造的显著额外费用。 0007以这种类型的方法来以复合材料制造的部件的一个特别困难的例子是涡轮喷气 发动机的发动机舱的外部结构，例如，用于“型罩”类型的机舱结构的推力反向器的活动 罩。 0008飞机由几个分别置于发动机舱中的涡轮喷气发动机推动，所述机舱用于引导由 所述涡轮喷气发动机产生的气流，并且所述机舱还可

10、以容纳一组确保多种功能的设备，例 如推力反向装置，其作用是通过将至少部分的二次流空气朝前方定向以改善飞机的制动能 力。 9机舱通常具有管状结构，所述管状结构包括涡轮喷气发动机上游的进气口，用于 围绕涡轮喷气发动机风扇的中间段，容纳推力反向装置并用于围绕涡轮喷气发动机燃烧室 的下游段，并且通常以喷气喷嘴终止，其出口位于涡轮喷气发动机下游。 0010根据一个实施例，已知由所述涡轮发动机的吊挂架支撑的机舱包括具有唯一的单 片活动整流罩的推力反向装置，该活动整流罩基本在外围并且呈准环形，可滑动地安装在 位于所述吊挂架两侧的导轨上。 0011这种罩通常称为“型罩”暗示了这种罩的壳体的形状，与“D型罩”相

11、反，所述“D型罩”实际上包括分别在机舱的半圆周上延伸的两个半罩。 0012作。 因此，可以明白，通过单一模塑用复合材料制作这种“0型罩”是棘手而困难的工 0013目前使用的解决方案是，在机械地装回全部的或部分机舱组件的外部空气动力学 结构之前，通过从内部空气动力表面（外部气流）分离，并朝着向机舱外侧上升来制作构 成板的壳体。 4 说明书2/7页CN 104066570 14通常，推力反向器结构内部的空气动力线呈现为凸形，使得不能通过简单地从成 型工具的一个方向或其它方向取出来而进行所制作部件的脱模，制作这样的复合材料结构 的解决方案是：采用有多个、沉重、复杂并且不可靠部分的凸形工具。 0015

12、更具体地，经常使用一种键类型的工具。这种工具通常有三个、四个或五个部分， 其中所述零件在所述结构的内部通过螺栓连接或通过所述键的自动连接和操作的复杂系 统来机械地固定在一起。 00160017对于这种推力反向器的“0型”活动罩的外壳的制造，可以通过如下方式进行。 首先，将键组装并密封在一起，然后将内表层包模成型、聚合、拆卸和穿孔（如果 在制造过程外壳上的声学应用需要穿孔）。 0018为所述壳体提供惯性的形成内部结构的型芯，可以由例如蜂窝或泡沫的结构构 成。这些型芯构件被定位和固定在第一层（内层）上。 0019用于构成外表层的表层在所述型芯构件上包覆成形，并且所述组件被聚合，以构 成活动罩的第一

13、构件。 00200021独立的，设置在外动力线上的外壳机械地装配在活动壳体的内部构件上。 具有键的工具结构的缺陷尤其在于： 0022-在键之间难于甚至不能获得良好的密封性，导致所述部件的生产周期延长或某 些部件不能被加工， 0023-键连接与破坏气动表面的风险相关联， 0024-出现的构件都是庞大的，昂贵的并且操作起来沉重，这引起了在操作过程中模具 的构件被损坏的风险，大量时间被用于键的操作，以及需要合适的工作站以允许操作者接 近键。 0025-在每次聚合后需要修复键，所述键的每次分离操作都有损坏的风险。 0026因此，非常需要一种工具和实施方案以能够制作这样一个“0型罩”结构，并且更普 遍的

14、是任何延伸超过180和/或有内凸出结构使得不能脱模的复合部件。 发明内容0027为此，本发明涉及一种用于制造包括至少一个凸表面的、由复合材料制成的部件 的工具组件，所述工具组件包括至少一个模具，所述模具至少部分地限定所述凸面的线条， 并且成形为适于在至少所述部件的包模成型工序和聚合工序的工作位置中提供支撑，所述 组件的特征在于，所述模具具有至少一个柔性部分，所述柔性部分在所述第一工作位置和 被称作拆卸位置的第二工作位置之间交替，在所述第二工作位置，所述模具相对于所述工 作位置处于缩回位置中。 0028因此，通过提供柔性模具，因此可以借助于只有单个部分而不包括分段键的单个 模具来制造具有一个或多

15、个凸表面的复合材料部件。 0029根据本发明的工具组件大大利于制造方法，并缩短了这种部件的制造周期的时 间。借助于用于驱动所述模具的柔性部分的装置，确保了在模具的工作位置和拆卸位置之 间的交替通道。 0030根据本发明，所述模具的柔性部分具有至少一个凸表面，所述凸表面的端部界定 了非封闭部分。 5 说明书3/7页CN 104066570 310032003334这个非封闭表面允许存在变形，因此利于和增强模具柔性部分的变形。 有利地，模具的柔性部分的厚度是可变的。 这允许当模具从其工作位置到其拆卸位置时得到恒定的且成比例的变形。 所述驱动装置包括一组套筒螺母，所述套筒螺母成形为适于确保从所述模具

16、的工 作位置到其拆卸位置的交替通道。 0035可替代地，所述驱动装置包括一组捆扎带，所述捆扎带成形为适于确保从模具的 工作位置到其拆卸位置的交替通道。 00360037根据本发明的工具组件，包括模具的支撑装置和模具的定心装置。 模具包括至少一个附加的固定部分，所述固定部分形成为适于在所述部件的至少 一个凸表面的包模成型及聚合工序中提供支撑。 0038或者，模具包括至少一个附加的柔性部分，所述柔性部分形成为适于在所述部件 的至少一个凸表面的包模成型及聚合工序中提供支撑。 0039模具的柔性部分通过连接装置交替地连接所述附加的固定部分和柔性部分，所述 连接装置包括用于密封和保持所述模具的所述部分的

17、装置。 00400041待制造的部件是涡轮喷气发动机机舱的推力反向器的活动的单片整流罩。 本发明还涉及一种用于制造由复合材料制成的、包括至少一个内凸表面的部件的 方法，所述方法的特征在于，其包括以下步骤： 0042-将工具组件定位在与模具的工作位置对应的位置，在该位置所述模具在至少一个包模成形及聚合工序中提供支撑； 43-将至少一个层置于所述模具的凸表面上； 44-聚合所述层； 45-将工具组件定位在与所述模具的拆卸位置相对应的位置，在该位置，所述模具相 对于其工作位置处于缩回位置中； 0046-通过拆卸所述部件或所述模具，拆除制成的部件。 附图说明 0047通过阅读下面的详细说明本发明的其他

18、特征、目的以及优点，将变得更清楚，所述说明依据以非限制性例子方式给出的实施例并且参考附图，其中： 48-图为根据本发明的工具组件的立体图； 0049-图2为仅表示设有驱动装置的模具的立体图； 0050-图3为设有驱动装置模具的剖视图，示出了模具柔性部分厚度的变化； 0051-图4-10示意性地示出了用于制造具有凸表面的复合材料制成的部件的方法，所述部件由根据本发明的工具组件制造； 0052-图11为根据本发明工具组件的第二实施例，根据第二实施例所述驱动装置由一组捆扎带确保； 0053-图12描述了根据本发明的工具组件的第三实施例，根据该实施例，所述模具具有适合于制造具有非凸表面的复合材料部件的

19、附加固定部分； 0054-图13示出了根据本发明的工具组件的第三实施例的在模具的固定部分和柔性 部分之间的保持装置； 6 说明书4/7页CN 104066570 0055-图14为模具的固定部分和柔性部分之间的密封区域的放大图； 0056-图15为模具的固定部分和柔性部分之间的保持装置的替代物； 0057-图16示出了根据本发明的工具组件的第四实施例，根据该实施例，所述模具具 有附加的柔性部分，所述柔性部分能够制造具有至少两个不同的凸表面的复合材料部件。0058在整个附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的构件或构件组。 0059此外，在整个附图中，工具组件能够制造涡轮喷气发动机机舱的推力

20、反向器的的 单件“型”活动罩的内表面。术语“型”的指的是其圆周在180以上的结构。然而，根 据本发明的工具组件也可以用于制造圆周小于180的结构，如果本领域技术人员发现它 特别有用。更为普遍的是，根据本发明的工具组件可以实现所有的具有至少一个凸出的形 状使其不能脱模的部件。 具体实施方式 00600061参考图1，示出了根据本发明的工具组件1。 所述工具组件包括模具3,模具3优选的由复合材料制成，例如环氧树脂碳，因此 赋予模具良好的弹性和刚性性能。或者，模具可以是金属的，或者任何本领域技术人员已知的其他材料，并且所述材料具有的机械性能够使得所述模具的弹性和刚性相结合。 0062模具3具有柔性部

21、分4,包括凸表面5和非凸表面7。凸表面5用于形成推力反向 器的活动罩的声学区域（机舱的下游区域），并且非凸表面7用于形成活动罩的内部区域， 所述区域容纳叶栅，所述叶栅在其展开位置能够使得气流重定向（机舱的上游区域）。为 此， 所述模具的凸表面和非凸表面限定了待制造部件的表面的线条。 0063 模具3在垂直位置上通过支撑装置支撑，所述支撑装置由平板11形状的基底9构 成，在所述平板11的下部设置有两个在地面上的该平板的支架。所述模具借助于将模具定 心装置保持在所述板的位置上，所述定心装置由固定到所述平板11上的导向销13组成。根 据未在附图中示出的替代方案，可以考虑借助于适合水平方向的模具支撑将

22、模具置于水平 位置，并且允许所述部件从模具支撑的反向侧取出。 0064 工具组件包括模具3的驱动装置15。这些装置能过通过未示出的装置来机械地或液压地，甚至是手动地致动，或通过任何其它本领域技术人员已知的驱动系统致动。 如后面将进一步详细描述的，驱动装置15的致动将使模具的圆周产生变化。驱动装置15由位于模具3内部的套筒螺母16构成。 然而，驱动装置可以由本领域技术人员所知的任何其他手动或自动系统构成，例 656667如一组电动的、液压的或气动的千斤顶。 006869现在参见附图2,它示出了设置有驱动装置15的模具3。 模具3在凸表面5上有非封闭部分17,所述非封闭部分在基本上平行于所述模具的

23、旋转轴线19的方向上。 00700071模具3因此不封闭，因此定义了模具变形的角度。 非封闭部分能够实现模具3采用驱动装置15控制可变的圆周。事实上，在致动装置的致动过程中，端部21a和21b 起向彼此相互靠近，因此减小了模具3的圆周，并且因此导致紧缩而达到从所制造的部件移除模具的目的。 0072 为此，为了确保恒定的变形，模具优选采用可变的厚度。如附图3所示，示出了模 7 说明书5/7页CN 104066570 具的横截面，模具的柔性部分在与非封闭部分17相对的部分22有厚度减小的区域，因此， 当模具从其工作位置到拆卸位置时，使模具保持圆形截面。 0073740075根据一种替代方式，它提供

24、的模具的柔性壁的纵剖面具有非恒定的厚度。 此后将参考附图4到10描述由复合材料制成的凸形部件的制造方法。 参考附图4,模具3由基底9支撑，并通过使模具定心装置维持在适当的位置。这样的定心装置包括固定在基底的平板11上的导向销13,和位于模具3的上端25附近的导向销23。 0076有利地，这样的导向销采用圆形，其直径基本上与待制造部件相一致，并承载在模具3的内表面26上。然而，这样的导向销可以具有不同于上述圆形的形状，如果本领域技 术人员发现它特别有用。 0077有利地，导向销13, 23允许设置模具外周支架并确保模具的精确成型。模具3因此处于称为工作位置的位置，该位置现在成形为适合于：通过将多

25、个层包模成形，并将所述 层聚合来制造由复合材料制成的部件。 0078或者，设置位于中间的导向销，也就是说，导向销定位成平行于导向销13,23。这些 附加的中间导向销在包模成形和层的聚合的步骤过程中能特别有效地增加调节和保持模 具在适当位置的精准度。 0079这些导向销可以通过例如将在水平位置中使用的中心相关联，以在所述部件的固 化炉中更好地集成。 0080在一个已知的方式中，包模成形步骤包括在所述模具的表面上推压以树脂预浸渍 的碳构成的多个层。几个层紧靠模具的凸表面和非凸表面堆叠，因此形成连续层，并通过真 空囊保持压靠在模具的外表面上。进而提供维持在模具上的聚合力，直到各层被聚合。通 常， 这

26、个工序包括将其上已经置有纤维层的工具组件置于固化炉中，以加热所述层，赋予所 述部件所需的机械抗力。 0081明显地，工具组件可以允许附加于包模成形和聚合步骤的可选步骤，例如先于所 述部件的包模成形和聚合步骤的铺设尼达（nida)层的步骤。 0082刚描述的工作位置以俯视图示出在附图5,基底。 6中，为了更加明晰，没有示出导向销和0083模具3的端部21a和21b之间的间隔由驱动装置15调节，在模具3工作位置端部 21a和21b处于伸展位置。 0084 根据附图6所示的替代方式，工具组件装配有位置维持装置27。这些装置由手动或自动的分度器和对齐器构成，并且能够使模具3的端部21a和21b之间保持

27、所需的间隔。0085 参考附图7,当用户完成以复合材料制造部件28的步骤，用户将基底和导向销从 工具组件中拆解出来。模具3因此能够通过驱动装置15收紧。 0086参考附图8和图9,所示为模具3的收紧步骤。 87用户启动用于驱动模具的驱动装置15,因此导致模具3的端部21a和21b之间一 起相互靠近。因此，模具从上述的工作位置转换至其拆卸位置，在该位置驱动装置相对于其之前的伸展位置缩回。 0088如附图8和9可见，模具3因此不再支撑制成的部件28。 8 说明书6/7页CN 104066570 0089用户现在进行拆卸模具的步骤，对应于从其制成部件28中拆卸模具3,如附图10 所示。或者，用户也可

28、以从模具中移除制成部件。 00900091现在参考附图11，所示为模具驱动装置的第二实施例。 根据该实施例，除了所述驱动装置包括上捆扎带29和下捆扎带31之外，工具组件 1与上述实施例相同。 0092通常，这些绑带定位在模具3的外壁32上，模具外部区域用于织物层的包模成形 和放置真空囊。 93这些捆扎带借助于保持在模具的外壁上，所述适合于或进入所述模 具或导向销23。 0094这些捆扎带有利地替代至少末端的套筒螺母15,因此，使让模具结构的重量减轻 并减少其构成组件的数量。 9596现参考附图12,所示为根据本发明的工具组件的第三实施例。 根据这个可替换方案，模具3被制成两个独立的部分。模具3

29、具有不可变形的固 定部分35和与上述两个实施例一致的包括凸表面5的柔性部分33。 97 导向销。98 99 工具组件包括用于驱动模具柔性部分的装置，和定位在模具的上端和下端附近的 柔性部分显然也可以包括非凸表面，如果本领域技术人员发现它特别有用。 固定部分35采用圆柱体形状，并且允许通过包模成形和聚合来制成待制造部件 的一部分，该部分不具有凸表面，该凸表面在没有逐渐减小模具的圆周情况下阻止脱模。0100 固定部分35的下端36安置在工具组件的基底9上。在其上端37上，模具的固定部分支撑模具的柔性部分33。 010101020103或者，模具的固定部分当然也可以安置在柔性部分上。 附图13所示为

30、将柔性部分33保持在模具的固定部分35之上的例子。 由于单件或分段弹性保持系统39使得可以实现模具两部分之间的保持，所述保 持系统39中的一端41有通过拧紧固定在基底9上，而另一端43压靠在柔性部分33的平面45上，以提供压力，柔性部分33本身承载于固定部分35的平面46。这样的弹性保持系 统使得能够创建恒定的圆周方向的力，该力提供压力以确保柔性模保持在固定模上。 0104或者，如果本领域技术人员发现它是合适的，该界面可以根据为实现所需模具的 进入时间不用弹性装置直接拧紧或压紧。 0105根据第一替代实施例的密封是通过在附图14中可见的密封件47来保证。所述密 封件定位在固定部分35的平面46

31、上，并且其插入所述柔性部分33的圆周凹槽48中。 16为了改善模具柔性部分和固定部分之间的密封性，密封件47可以具有在其外部 上的回转密封，这个回转密封确保了真空囊密封的连续性。 0107根据另一个如附图15所示替代方式，模具固定部分和柔性部分之间的界面不再 是平面而是环形的，也就是说，其固定部分35包括在其上端37的环形凹槽49,该环形凹槽 49适合于容纳所述模具的柔性部分33的凸部51。通过将柔性部分33压紧在固定部分35 之上来实现模具两部分之间的固定。 0108 根据该第二替代方式，所述密封由截面呈现倒L形的密封件53来实现，所述密封 件压靠在固定部分35的内表面55上。螺钉56压在柔性结构33上，以便将密封件压靠在 9 说明书7/7页CN 104066570 固定部分35的内表面55上。 19根据这两个已描述的确保模具密封的结构，密封件47, 53优选以硅制成，硅能够 在所述层的聚合步骤期间耐受聚合温度。显然，密封件47, 53可以由任何具有好的密封性 和好的耐热性的材料制成。 0110根据本发明的第三实施例，模具的柔性部分相对于最前面的两个替代方式减小 了，因此能够利于模具的操作并减少了要移动重量。此外，减少了模具的柔性部分的开口部 分，驱动装置的数量也会相对于最前面的两个实施例受到限制。 011101120113现在参