用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备和方法转让专利
申请号 : CN201780050770.9
文献号 : CN109715359B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : 休伯特·让·玛丽·法布尔 , 杰里米·海勒特
申请人 : 赛峰航空器发动机
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的设备,该设备包括用于以卷绕带的形式储存纤维织物的储存心轴、一个或多个从动辊,和所述纤维织物将在其上通过被卷绕而成形的轴对称的模具,所述从动辊被放置在所述储存心轴与所述轴对称的模具之间,所述储存心轴、每个所述从动辊,以及所述模具具有穿过它们的轴向宽度的半径,所述半径是变化的,以限定具有相应的凸出的轮廓的外表面,至少一个从动辊包括多个辊段,每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸,每个所述辊段均包括:-压板,所述压板限定所述从动辊的外表面的一部分;和-致动器系统,所述致动器系统适于沿着相对于所述从动辊的轴线是径向的方向移动所述辊段的压板,以局部地改变所述从动辊的外表面的轮廓。
2.根据权利要求1所述的设备,其中一柔性膜覆盖所述至少一个从动辊的每个辊段压板。
3.根据权利要求1所述的设备,其中至少一个所述从动辊的每个辊段均与一传感器相关联,所述传感器适于测量所述纤维织物的张力,每个所述传感器均连接到一伺服控制系统,该伺服控制系统设置为响应所述传感器的张力测量值,以控制一些或全部所述辊段的致动器系统。
4.根据权利要求1所述的设备,其中每个所述辊段均具有不同的旋转轴,所述辊段的压板固定到所述旋转轴上,所述致动器系统设置为沿着径向移动所述辊段的旋转轴。
5.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个从动辊具有与所述辊段共有的旋转轴,一辊段的每个压板均通过至少一个可弹性变形的元件连接到所述旋转轴上,所述致动器系统具有多个反向旋转元件,所述反向旋转元件适于对一辊段的每个压板施加一径向移动力。
6.根据权利要求5所述的设备,其中所述至少一个可弹性变形的元件包括弹簧或可压缩的泡棉。
7.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个从动辊包括一固定的支撑轴,该支撑轴具有面向辊段的每个压板的多个滚动轴承,每个所述压板均通过弹簧连接到所述滚动轴承上,所述致动器系统包括多个反向旋转元件,所述反向旋转元件适于对一辊段的每个压板施加一径向移动力。
8.一种从由通过三维或多层编织而获得的纤维织物来形成具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件的成形的方法,所述纤维织物通过在张力下被缠绕到一轴对称的模具上而成形,以获得所述纤维预制件,所述纤维织物从一储存心轴展开,所述纤维织物在放置在所述储存心轴与所述轴对称的模具之间的一个或多个从动辊上行进,所述储存心轴、每个所述从动辊,以及所述模具具有穿过它们的轴向宽度的半径,所述半径的变化方式限定具有一凸起轮廓的外表面,至少一个从动辊包括多个辊段,每个所述辊段均在所述从动辊的轴向宽度的一部分上延伸,每个所述辊段均包括一压板,该压板限定所述至少一个从动辊的外表面的一部分,每个所述压板均可沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动,其中,在将所述纤维织物卷绕到所述轴对称的模具上同时,该方法包括沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动来自多个所述辊段中的一个辊段的至少一个压板。
9.根据权利要求8所述的方法,包括:-测量作用在从所述储存心轴展开,并在一从动辊上行进的纤维织物上的张力;和-响应于张力测量,使得至少一个辊段的压板沿着径向移动。
说明书 :
用于成形具有沿径向截面变化的轮廓的轴对称的纤维预制件
的设备和方法
技术领域
发动机风扇壳体。用于这种部件的纤维预制件是通过编织纤维织物并在张力下将该织物卷
绕到轴对称模具上而制成的,该轴对称模具包括径向部分的卷绕表面,该卷绕表面包括对
应于待制造部件的轮廓的一凸起的部分。
背景技术
的经纱,以获得经纱长度(切向方向)之间的比率,所述比率类似于限定待制造的最终部件
的变化轮廓的半径之间的比率。
部件的轮廓相对应的凸起轮廓。当织物被卷绕到模具上时,它在张力下由储存心轴张力放
置,储存心轴也被称为“卷取”心轴,一个或多个从动辊放置在储存心轴与注射模具之间。从
动辊具有在它们轴向宽度上变化的半径,以便限定外表面或凸起轮廓,所述外表面或凸起
轮廓在储存心轴与注射模具之间用于保持在编织期间限定的纱线长度比率。因此,节省纱
线长度比率用于保持纤维织物中的均匀张力。
或厚度比大时,这些轮廓变化本身更大。
宽度上的这些不平衡张力可导致例如波痕、纤维弯曲、夹紧纤维、不需要的额外厚度区域和
不合规格的纤维体积分数之类的缺陷。这些张力不平衡还可以通过特别导致折痕的形成或
不对准通过卷绕来使纤维结构的成形复杂化,从而使纤维结构的成形更加艰苦并且花费更
长的时间。
发明内容
动辊以及纤维织物通过卷绕成形在其上的轴对称模具,从动辊放置在储存心轴与轴对称模
具之间,储存心轴、每个从动辊和模具具有它们的轴向宽度半径,所述轴向宽度半径变化以
限定具有相应凸起轮廓的外表面,至少一个从动辊包括多个辊段,每个辊段均在从动辊的
轴向宽度的一部分上延伸,每个辊段均包括:
的纤维预制件,其中张力的损失或不均匀性显着降低。而且,本发明的辊段也可用于局部增
加纤维织物中的张力,例如以便减少预制件在较厚区域中扩张(以避免挤压和弯曲)。
地,在卷绕到模具上时,与其中张力不平衡更大的根据现有技术制造的纤维预制件相比,纤
维预制件几乎没有缺陷(在待卷绕的第一圈的波痕,不良地施加的张力在闭合模具时引起
纤维的弯曲和/或挤压,不期望的额外厚度的区域,纤维体积分数超出规格,折痕,未对准
等)。这用于减少卷绕机的不希望的停止,这通常是必要的,以便校正例如折痕或织物塌陷
的部分之类的缺陷,这也需要机器与一个或多个技术人员采取的动作一起反转。有利地,这
种设备还使得可以制造不同的纤维预制件,它们在使用相同的从动辊时具有相似的轮廓,
即不需要替换从动辊,如现有技术中所必需的那样。
制系统,以便控制一些或所有辊段的致动器系统。
多个反向旋转元件,所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一径向移动力。
承,致动器系统包括多个反向旋转元件,所述反向旋转元件适于对辊段的每个压板施加一
径向移动力。
绕到轴对称模具上以获得纤维预制件而成形,纤维织物从储存心轴上展开,纤维织物在放
置在储存心轴与轴对称模具之间的一个或多个从动辊上行进,储存心轴、每个从动辊和模
具具有以这样的方式变化的它们的轴向宽度半径,以便限定具有凸起轮廓的外表面,至少
一个从动辊包括多个辊段,每个辊段均在从动辊的轴向宽度的一部分上延伸,每个辊段均
包括限定所述至少一个从动辊的外表面的一部分的压板,在将纤维织物卷绕到轴对称模具
上的同时每个压板可沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向移动,该方法还包
括沿着相对于所述至少一个从动辊的轴线的径向方向从多个辊段中移动辊段的至少一个
压板的步骤。
附图说明
具体实施方式
对称部件,所述轴对称部件同样具有变化的轮廓和/或变化的厚度,特别是在径向截面中。
径向截面对应于由预制件在其上成形的模具的轴向和径向限定的平面。轴向DA和径向DR如
图2所示。所述部件是通过将纤维织物卷绕到一模具上,将如树脂等流体组合物注入到以此
方式构成的纤维预制件中而获得的,然后对所述组合物进行热处理以获得一基质。
及设置在从动辊500下游的模具600。存在于储存心轴300上的纤维织物210从其上展开,以
便通过被卷绕在模具600上而被成形,在受到在储存心轴上控制的张力下发生卷绕。
相互连接。
述。
述纤维织物以条带的形式编织。为此,在织机的出口处使用一个或多个输送辊,输送辊在轴
向宽度上具有变化的半径,以便限定具有凸起轮廓的外表面,使得可以根据纱线在纤维织
物宽度上的位置输送不同长度的经纱,较大长度的经纱由一部分输送辊输送,该部分输送
辊的半径大于辊的其余部分。由输送辊执行的差异输送在插入下一根纬纱列之前通过拉动
适当长度的经纱而在织机的织造单元中产生影响。以这种方式编织的织物卷绕在心轴或储
存鼓上,该心轴或储存鼓也称为“卷取”心轴,并且位于卷取辊的下游。因此,纤维织物以这
种方式储存,以便随后在一模具上成形。
一条带,该条带具有一横截面变化的轮廓,即变化的形状和/或在横截面上变化的厚度。模
具在径向截面中具有出与待制造部件的轮廓相对应的轮廓,其在当前描述的例子中对应于
航空发动机风扇壳体。
620和630,用于形成纤维预制件的与待制造的壳体的法兰相对应的部分。模具600例如通过
电动机(图2中未示出)在旋转方向S600上旋转驱动,纤维织物210在张力状态下被放置在储
存心轴300与模具600之间。
定义凸起轮廓的相应的外形表面401和501,所述凸起轮廓与用于待制造的纤维预制件的轮
廓对应。
与用于纤维预制件的轮廓相对应的凸起轮廓,从而在纤维织物210被储存的同时限制纤维
织物210的变形。由于储存心轴300在纤维织物被卷绕的同时用于使纤维织物在张力状态
下,因此可能发生其旋转相对于旋转方向S300暂时停止或反转,以在被卷绕在注塑模具上的
同时保持织物上的张力。
分。因此,每个辊段的轴向宽度均小于从动辊400,500的轴向宽度。
或股线类型的编织区可以具有不同的行为,从而需要独立地施加到纤维织物210的不同张
力。
32b,32c,32d均固定到其旋转轴。每个辊段3a,3b,3c,3d均也包括致动器系统,所述致动器
系统适于沿着径向移动其旋转轴,从而同样地沿着径向移动固定到旋转轴的压板32a,32b,
32c,32d。每个辊段3a,3b,3c,3d均可以独立于另一个辊段的径向移动而沿着径向移动。
到它们。用于移动33a,33b,33c,33d并且在图3B中垂直表示的移动装置,例如致动器,用于
沿着径向移动臂33a,33b,33c,33d,从而沿着径向移动每个辊段3a,3b,3c,3d的每个压板
32a,32b,32c,32d。
消的任何风险。在这种情况下,抵消构成了与纤维织物210中的张力分布的质量有关的指标
之一,其具有对所生产部件的质量,特别是其纤维分数,的影响。在适应施加到纤维织物210
的张力的同时,可以考虑某些其他指标,例如,影响纤维的波浪、挤压和弯曲的扩张。
地受到控制。
用于改变由从动辊400施加在纤维织物210上的张力。
之间存在臂33a,33b,33c,33d导致它们之间存在相对较大的间隙,则这种支撑可能是特别
有利的。因此,柔性膜可变形,以能够跟随辊段3a,3b,3c,3d的径向运动。
方案不同,每个压板42a,42b,42c,42d均因此可相对于轴线X402的旋转轴移动。
44a,44b,44c,44d的形式,例如在所示示例中的支撑辊,适于向相应的辊段压板施加径向移
动力。在例中,反向旋转元件44a,44b,44c,44d可通过连接到它们的旋转轴和移动装置两者
的臂沿着径向移动,如图4b中的垂直箭头所示,例如致动器。
维织物210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400-2施加在纤维织物210上的张力是合适
的。因此,辊段4a,4b,4c,4d均没有移动,并且将每个压板42a,42b,42c,42d连接到轴线X402
的旋转轴的弹簧43处于第一配置中,例如静止配置。
可以示出,一些压板然后相对于轴线X402以独立的方式沿着径向移动。更确切地说,一些反
向旋转元件44a,44b,44c,44d向对面的辊段4a,4b,4c,4d的表面施加一移动力。在辊段4a,
4b,4c,4d上施加一力的作用是压缩一些弹簧43,例如弹簧43-1,并拉伸其它弹簧,例如弹簧
43-2,以结束向上移动压板42a,42b,42c,42d。
拉伸。
线示出的第二位置之间的运动用于控制由从动辊400-2施加在纤维织物210上的张力。
62c,62d通过可压缩泡棉63连接到轴线X403的旋转轴。因此,可压缩泡棉63固定到每个压板
62a,62b,62c,62d和轴线X403的旋转轴。在这些图中,可压缩泡棉63内的不同张力状态由变
化的灰度表示。在该比例上的较淡灰色表示扩张的形状,而较深的灰色表示可压缩泡棉63
的压缩状态。
如在所示例子中的支撑辊,适于向相应的辊段压板施加径向移动力。举例来说,反向旋转元
件64a,64b,64c,64d可以通过连接到它们的旋转轴和也连接到移动装置,例如致动器,如图
6B中的垂直箭头所示,的臂沿着径向移动。
210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400 3施加在纤维织物210上的张力是合适的。因
此,辊段6a,6b,6c,6d均没有移动,并且将每个压板62a,62b,62c,62d连接到轴线X403的旋转
轴的可压缩泡棉63处于一第一配置中,例如静止配置。
以示出,一些压板62a,62b,62c然后相对于轴线X403沿着径向和以独立方式移动。更确切地
说,一些反向旋转元件64a,64b,64c,64d向面对的辊段62a,62b,62c,62d的表面施加一移动
力。在辊段6a,6b,6c,6d上施加一力的作用是在某些区域(较暗的灰色区域)间接压缩泡棉,
并在其他区域(较浅的灰色区域)中将其扩张,以便结束向上移动相应的辊段6a,6b,6c,6d
的压板62a,62b,62c,62d。
(图7B)的压缩区域和扩张区域中看到。
间移动至少一个辊段用于控制由从动辊400-3施加在纤维织物210上的张力。
相关联,所述滚动轴承81面对辊段8a,8b,8c,8d的每个压板82a,82b,82c,82d。每个辊段8a,
8b,8c,8d的每个压板82a,82b,82c,82d均通过弹簧83连接到滚动轴承81,从而用于将压板
连接到轴线X404的固定支撑轴,并使它们围绕它们旋转。
84c,84d构成,例如在所示例子中的支撑辊,适于向相应的辊段压板施加一径向移动力。在
例中,反向旋转元件84a,84b,84c,84d可以通过使用连接到它们的旋转轴和也连接到移动
装置,例如致动器,由图8B中的垂直箭头表示,的臂而沿着径向移动。
210在模具600上偏移。然后假定由从动辊400-4施加在纤维织物210上的张力是合适的。因
此,辊段8a,8b,8c,8d均没有移动,并且连接到滚动轴承81的弹簧83处于第一配置中,例如
静止配置。
可以示出的,一些压板82a,82b,82c然后相对于轴线X404的固定支撑轴沿着径向和以独立方
式移动。更确切地说,某些反向旋转元件84a,84b,84c,84d对面对的辊段82a,82b,82c,82d
的表面施加一移动力。对辊段8a,8b,8c,8d施加一力的作用是压缩一些弹簧83,例如弹簧
83-1,并使其它弹簧伸展,例如弹簧83-2,以便结束向上移动相应的辊段8a,8b,8c,8d的压
板82a,82b,82c,82d。
缩和拉伸。
制的第二位置之间的运动用于控制由从动辊400-4施加在纤维织物210上的张力。
定支撑轴上或仅固定到辊段压板上。
辊400-1,400-2,400-3,400-4上行进的纤维织物210。如上所述,如果辊段之间的间隙相对
较大,则这种支撑件可能是特别有利的。然后柔性膜可变形,以便能够跟随辊段的径向运
动。
任何其他方式与辊段3a,3b,3c,3d相关联,例如,分别与压板32a,32b,32c,32d相关联。
根据上述实施方案中的一个制造的从动辊400,500的致动器系统。
均可以根据由其相应的传感器34a,34b,34c,34d测量的值或者根据平均值和根据用于分享
将施加在纤维织物210上并以每段的百分比表示的张力的关系独立地移动。
接触的纤维织物210上的张力的施加或松弛。
力损失时,使用这种轮廓改变。
的轮廓的并且其中张力的损失或不均匀性显着降低的轴对称的纤维预制件。在卷绕到注塑
模具上或在模具闭合之后,与其中张力不平衡更大的根据现有技术制造的预制件相比,已
经形成的纤维预制件几乎没有缺陷(第一卷绕匝上的波痕,施加不良的张力,当模具关闭时
引起纤维的弯曲和/或挤压,不需要的额外厚度的区域,超出规格的纤维体积分数,折痕,未
对准等)。这用于减少卷绕机的不希望的停止,这通常是必要的,以便校正例如预制件的部
分(例如法兰)的折痕或塌陷之类的缺陷,这也需要机器与由一个或多个技术人员要采取的
动作一起而被反转。