脱模工具和方法及包括脱模工具的系统与流程

1.本公开总体上涉及脱模工具和方法。


背景技术：

2.心轴通常用于在制造期间对复合材料进行成形。例如，心轴可用于在铺设和固化期间限定复合材料的形状。在一些情况下，在固化之后从心轴移除复合材料可能是具有挑战性的。为了说明，当固化的复合部件具有某些形状时，可能没有简单的方式将复合部件拉离心轴而没有损坏部件、心轴或两者的风险。例如，当复合部件完全包围心轴的至少一部分时，从心轴移除复合部件可能是具有挑战性的。
3.有时，分解心轴用于促进从心轴移除复合部件而不损坏部件或心轴。分解心轴包括组装在一起以在将复合材料施加到心轴之前限定心轴的形状的若干零件。在固化复合材料之后，至少部分地拆卸心轴(例如，移除心轴的一个或多个零件)以将固化的复合部件与心轴分离。
4.与具有相同尺寸和形状的整体式或单件式心轴相比，分解心轴的设计和制造明显更加困难，因此也明显更加昂贵。此外，使用分解心轴会增加制作时间，因为分解心轴必须拆卸、清洁和重新组装以用于每次使用，而整体心轴在清洁之后可以重复使用。分解心轴的不合适的零件、不适当的清洁或错误组装也会导致复合部件中的缺陷，这可能需要将复合部件报废或返工。
5.可用于从心轴移除复合部件的另一种方法是将复合部件切割成两个或更多个零件，然后重新组装零件。随后使用两个或更多个拼接接头将零件接合在一起。制造每个拼接接头是耗时的，导致更高的制造成本。此外，每个拼接接头使复合部件增加了额外的重量，当复合部件的最终重量是重要的考虑因素时，例如当复合部件是飞机组件时，这可能是成问题的。


技术实现要素：

6.在具体的实施方式中，一种脱模工具包括多个第一联接器，多个第一联接器布置成联接到设置在心轴上的工件的第一端部。心轴包括邻近工件的第一端部设置的第一端部和邻近工件的第二端部设置的第二端部。心轴的第一端部具有小于心轴的第二端部的第二横截面面积的第一横截面面积。脱模工具还包括多个第一致动器。多个第一致动器中的每个第一致动器联接到多个第一联接器中的至少一个第一联接器。该脱模工具还包括多个第二联接器，该多个第二联接器布置成在工件的第一端部和工件的第二端部之间的位置处联接到工件。脱模工具还包括多个第二致动器。多个第二致动器中的每个第二致动器联接到多个第二联接器中的至少一个第二联接器。脱模工具还包括控制器，该控制器构造为在工件中在工件的第一端部与第二端部之间沿着纵向方向形成切口之后，使得多个第一致动器经由多个第一联接器将第一力施加到工件，以使工件变形并且使工件的第一端部至少部分地与心轴的第一端部脱离。控制器还构造成在使多个第一致动器将第一力施加到工件之
后，使多个第二致动器经由多个第二联接器将第二力施加到工件，以进一步使工件变形并且使工件的第二端部至少部分地与心轴脱离。
7.在另一特定实施方式中，公开了一种从心轴移除具有管状形状的工件的方法，管状形状限定沿着纵向轴线间隔开的多个不相等的圆周。该方法包括，在工件固化在心轴上之后，沿着工件的第一端部和工件的第二端部之间的方向切割工件。该工件的第一端部具有小于该工件的第二端部的第二圆周的第一圆周。该方法还包括，将第一力施加到工件的第一端部，以使工件的第一端部变形，从而使工件的第一端部至少部分地与心轴的第一端部脱离。该方法还包括，在施加第一力之后，将第二力施加到工件的第二端部，以进一步使工件变形并且使工件的第二端部至少部分地与心轴脱离。
8.在另一具体实施方式中，一种系统包括心轴和脱模工具。心轴成型为限定固化在心轴上的工件的锥形管状形状。脱模工具构造为在工件在心轴上固化并且纵向切割之后从心轴移除工件。脱模工具构造为通过使工件的第一端部变形以使工件的第一端部与心轴的第一端部至少部分地脱离、并且随后使工件的第二端部变形以使工件的第二端部与心轴的第二端部至少部分地脱离而从心轴移除工件。工件的第一端部具有小于工件的第二端部的第二横截面面积的第一横截面面积。
9.在又一特定实施方式中，一种从心轴移除工件的方法包括，在沿工件的第一端部与工件的第二端部之间的纵向方向切割工件的同时将力施加到工件。该方法还包括，在切割工件之后，施加力以使工件的第一端部与心轴脱离。该方法还包括，在使工件的第一端部与心轴脱离之后，将力施加到工件的第二端部以使工件变形并且使工件的第二端部与心轴脱离。
10.本文中所描述的特征、功能和优点可在不同实施方式中独立地实现或可在其他实施方式中组合，其进一步细节可参考以下描述和附图找到。
附图说明
11.图1是示出了包括脱模工具以促进从心轴移除工件的系统的框图。
12.图2是使用图1的脱模工具从心轴移除工件的方法的实例的流程图。
13.图3a和图3b分别示出了根据具体实施方式的图1的心轴的实例的立体图和侧视图。
14.图4a和图4b分别示出了根据具体实施方式的图1的脱模工具的实例的端视图和透视图。
15.图5示出了根据具体实施方式的图1的脱模工具和工件的实例的透视图。
16.图6示出了根据具体实施方式的图1的工件和脱模工具的联接器和致动器的实例的透视图。
17.图7示出了根据具体实施方式的在脱模过程中工件和通过图1的脱模工具的致动器施加到工件的力的分量的实例的透视图。
18.图8a和图8b分别示出了根据具体实施方式的在脱模过程的第一阶段中设置在图1的脱模工具中的工件的实例的端视图和顶视图。
19.图9a和图9b分别示出了根据具体实施方式的在脱模过程的第二阶段中设置在图1的脱模工具中的工件的实例的端视图和顶视图。
20.图10a和图10b分别示出了根据具体实施方式的在脱模过程的第三阶段中设置在图1的脱模工具中的工件的实例的端视图和顶视图。
21.图11a和图11b分别示出了根据具体实施方式的在脱模过程的第四阶段中设置在图1的脱模工具中的工件的实例的端视图和顶视图。
22.图12a、图12b和图12c分别示出了根据具体实施方式的在脱模过程的各个阶段变形的图1的工件的实例的第一端视图、第二端视图和剖面透视第二端视图。
23.图13示出了根据具体实施方式的在心轴已移除之后并且在脱模工具保持工件的同时设置在图1的工件内的后处理固定装置的实例的透视图。
24.图14示出了根据具体实施方式的在心轴已移除之后并且在脱模工具保持工件的同时联接至图1的工件的环形固定装置的实例的端视图。
25.图15示出了根据具体实施方式的在工件已从脱模工具移除之后联接至图1的工件的环形固定装置的实例的透视图。
26.图16a根据具体实施方式示出了图1的工件的底部外部视图并且指示用于脱模过程的切割线。
27.图16b根据具体实施方式示出了图16的切割线的内部视图并示出用于将工件的切割边缘固定在一起的拼接件的细节。
具体实施方式
28.本文公开的方面呈现了用于使完全包围心轴的至少一部分的复合部件(例如，工件)脱模的系统和方法。所公开的系统和方法使得能够使用整体式心轴(而不是分解心轴)和单个拼接接合件。
29.本文中参考附图描述了具体实施方式。在说明书中，贯穿附图，共同的特征由共同的参考数字指定。附图和以下说明示出了具体实例。将理解，本领域技术人员将能够设计出不同布置，这些布置虽然未在此明确描述或示出，但体现了在此所描述的原理并且包括在本说明书之后的权利要求书的范围内。此外，在此描述的任何实例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为没有限制。因此，本公开不限于以下描述的具体实例，而是由权利要求及其等同物来限定。
30.如本文所使用的，不同术语仅用于描述具体实施方式的目的，而并非旨在是限制性的。例如，单数形式的“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。进一步，本文中所描述的一些特征在一些实施方式中为单数且在其他实施方式中为复数。为了说明，图1描绘了包括心轴110的系统100，该心轴包括一个或多个支撑件(图1中的“支撑件(多个支撑件)”112)，这表明在一些实施方式中，心轴110包括单个支撑件112，并且在其他实施方式中，心轴110包括多个支撑件112。在本文中为了便于参考，这些特征通常被引入为“一个或多个”特征并且随后以单数形式被提及，除非正在描述与多个特征相关的方面。
31.术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”和“包括(comprising)”与“包括(include)”、“包括(includes)”或“包括(including)”可互换使用。”另外，术语“其中(wherein)”与术语“其中(where)”可互换地使用。”如本文所使用的，“示例性”指示实例、实施方式和/或方面，并且不应被解释为限制或指示优选或优选实施方式。如本文所使用的，
序数术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)用于修改元件，诸如结构、组件、操作等，本身不指示该元件相对于另一元件的任何优先级或次序，而是仅将该元件与具有相同名称(但用于序数术语的使用)的另一元件区分开。如本文所使用的，术语“集合”是指一个或多个元素的分组，并且术语“多个”是指多个元素。
32.如在此使用的，“生成”、“计算”、“使用”、“选择”、“访问”和“确定”是可互换的，除非上下文另外指示。例如，“生成”、“计算”、或“确定”参数(或信号)可以指主动生成、计算、或确定参数(或信号)或可以指使用、选择、或访问已经生成的参数(或信号)，如通过另一个组件或装置。如本文所使用的，“联接”可包括“通信联接”、“电联接”或“物理联接”，并且还可以(或替代地)包括其任何组合。作为说明性的非限制性实例，两个设备(或组件)可经由一个或多个其他设备、组件、导线、总线、网络(例如，有线网络、无线网络或其组合)等直接或间接地联接(例如，通信联接、电联接或物理联接)。电联接的两个设备(或组件)可包括在同一设备或不同设备中，并且可以经由电子器件、一个或多个连接器或电感联接来连接。在一些实施方式中，通信联接(诸如处于电通信)的两个设备(或组件)可直接地或间接地(诸如经由一个或多个电线、总线、网络等)发送和接收电信号(数字信号或模拟信号)。如本文所使用的，“直接联接”用于描述在没有介入组件的情况下联接(例如，通信联接、电联接或物理联接)的两个设备。
33.图1描绘了包括心轴110和脱模工具130的系统100的实例。心轴110成形为限定工件(例如，图1的工件120)的形状，并且脱模工具130构造为在工件120在心轴110上至少部分地固化之后促进从心轴110移除工件120。图1还示出了多个正交轴线190，包括x轴、y轴和z轴。平行于x轴的方向在本文中被称为纵向方向192，平行于y轴的方向在本文中被称为横向方向，并且平行于z轴的方向在本文中被称为垂直方向。在图1中，示出的各种组件具有彼此对准的取向，使得心轴110的端部邻近脱模工具130和工件120的对应端部。为了便于参考，端部在图1中标记为第一端部136和第二端部138。如在此使用的，工件120的“第一端部”是工件120的邻近心轴110的“第一端部”布置的部分。同样，工件120的“第二端部”是工件120的邻近心轴110的“第二端部”布置的部分。因此，第一端部136和第二端部138的名称是任意的，但是在本文中始终如一地使用。
34.在具体实施方式中，工件120包括多个层压材料层122，诸如多层聚合物浸渍的纤维束(通常称为“预浸料”丝束)或其他纤维增强的聚合物材料，其布置在心轴110上以限定具有与心轴110的形状对应的形状的蒙皮126。对于某些应用，工件120还包括纵梁124(例如，细长结构构件)，该纵梁在一个或多个方向上延伸，例如在纵向方向192上延伸，以加强或以其他方式机械地支撑蒙皮126。为了使用于这种应用的工件120成形，心轴110包括纵梁槽114以限定纵梁124的形状。纵梁槽114是限定在心轴110的表面中以在层压材料层122的固化期间成形(例如，模制)和保持纵梁124的高纵横比(例如，每个具有明显大于其宽度的长度)通道。
35.在一些实施方式中，工件120在固化时完全包围心轴110的至少一部分。例如，工件120或工件120的一部分限定围绕心轴110的一部分的管状形状。心轴110和工件120均可具有锥形形状，该锥形形状具有沿纵向方向192间隔开的不相等横截面面积。为了说明，心轴110的第一端部的横截面面积可以小于心轴110的第二端部的横截面面积。在一些此类实施方式中，在工件120固化之后，工件120相对于心轴110不可移动，因为工件120的环绕部分阻
止垂直移动(例如，沿着图1中的z轴)和横向移动(例如，沿着图1中的y轴)，并且纵梁124和纵梁槽114的相互作用阻止纵向移动(例如，沿着图1中的x轴或纵向方向192)。因此，虽然心轴110能够形成完全环绕管状的工件120，但是将工件120从心轴110移除可能是具有挑战性的。
36.脱模工具130构造成便于通过使用下面进一步描述的片状脱模(flay demolding)过程在不拆卸心轴110的情况下从心轴110移除工件120。因此，心轴110可以是整体式或单件式心轴。脱模工具130包括联接至多个第一致动器160和多个第二致动器170的框架结构132。多个第一致动器160中的每个第一致动器(诸如代表性致动器162)联接至多个第一联接器140中的至少一个第一联接器(诸如联接至代表性联接器142)。另外，多个第二致动器170中的每个第二致动器(诸如代表性致动器172)联接到多个第二联接器150中的至少一个第二联接器(诸如联接到代表性联接器152)。
37.多个第一联接器140布置成当工件120设置在心轴110上时联接至工件120的第一端部。多个第二联接器150布置为在工件120的第一端部与工件120的第二端部之间的位置处联接到工件120。在一些实施方式中，联接器140、150中的每一个为表面联接器，诸如吸盘、真空联接器、粘合剂联接器或通过与工件120的外表面接触而附接的另一联接器。在其他实施方式中，联接器140、150中的每一个是次表面联接器或直接联接器，诸如螺栓、销、螺纹插入件或延伸经过工件120的外表面进入工件120的另一联接器。在其他实施方式中，联接器140、150包括表面联接器和次表面联接器/直接联接器的混合。
38.在图1中，脱模工具130包括或联接至控制器134。控制器134包括专用电路和/或联接到存储器的一个或多个处理器。存储器包括非暂时性计算机可读介质，其存储可由处理器(多个处理器)执行的指令。例如，指令可执行以启动、执行或控制操作，以帮助从心轴110移除工件120。处理器(多个处理器)可实现为单个处理器或多个处理器，诸如多核配置、多处理器配置、分布式计算配置、云计算配置或其任何组合。在一些实施方式中，使用专用硬件、固件或其组合来实现控制器134的一个或多个部分。
39.控制器134构造为在片状脱模过程中控制致动器160、170(例如，通过向致动器160、170发送控制信号)和其他可能的组件(诸如刀具180、传感器等)的操作。例如，在具体实施方式中，控制器134构造成发送控制信号以使致动器160、170中的一个或多个在切割器180切割工件120之前相对于工件120预张紧联接器140、150中的一个或多个。在切割器180切割工件120之后，控制器134构造成发送控制信号以使致动器160、170中的一个或多个施加力以使工件120的第一端部与心轴110的第一端部至少部分地脱离，并且在使工件120的第一端部与心轴110的第一端部至少部分地脱离之后，施加力以使工件120的第二端部与心轴110至少部分地脱离。以这种方式控制片状脱模过程具有各种益处。例如，在切割工件120期间和之后，预张紧联接器140、150中的一个或多个限制工件120相对于心轴110的纵向移动。这种纵向移动会导致纵梁124的端部与纵梁槽114的端部之间的高接触压力，这会损坏工件120、心轴110或两者。此外，建模已经示出，在施加力以将工件120的第二端部(例如，工件120的较大端部)从心轴110至少部分地脱离之前，将工件120的第一端部(例如，工件120的较小端部)从心轴110的第一端部至少部分地脱离将工件120内引起的应力和纵梁124的端部和纵梁槽114的端部之间的接触压力限制在可接受的公差内，同时使工件120充分变形，以从心轴110移除工件120。
40.在一些实施方式中，联接器140、150中的一个或多个定位为在覆盖纵梁124的一个或多个的端部的位置处联接到工件120。例如，在具体实施方式中，多个第一联接器140中的每一个第一联接器定位为在径向地覆盖多个纵梁124中的相应纵梁的位置处联接到工件120。在这样的实施方式中，在施加力以使工件120的第二端部从心轴110至少部分地脱离之前，施加力以使工件120的第一端部从心轴110的第一端部至少部分地脱离，使得在片状脱模过程早期，纵梁124的第一端部从相应的纵梁槽114脱离，因此工件120和心轴110之间的后续纵向移动不会损坏纵梁124的第一端部或纵梁槽114。
41.在操作期间，将层压材料层122施加到心轴110以形成蒙皮126。在一些实施方式中，在将蒙皮126的层压材料层122施加到心轴110之前，将材料沉积或施加至纵梁槽114中，使得纵梁124和蒙皮126固化在一起。在具体实施方式中，使用一个或多个自动纤维放置工具来执行层压材料层122的铺设。在该实施方式中，自动纤维放置工具(多个自动纤维放置工具)可能太大而无法装配在脱模工具130中，在这种情况下，远离脱模工具130或者在脱模工具130外部执行铺设。在铺设完成之后，使层压材料层122固化或部分固化(例如，充分固化以使工件120机械稳定)，并且将工件120和心轴110定位在脱模工具130中。例如，心轴110或脱模工具130可以安装在辊、轨道或另一机构上以实现心轴110和脱模工具130的相对运动。
42.在心轴110和工件120相对于脱模工具130定位之后，将联接器140、150附接到工件120。在一些实施方式中，联接器140、150包括次表面或直接联接器，在这种情况下，联接器140、150或其部分(诸如，柱、螺栓、垫圈、螺纹插入件)在铺设操作期间或在固化之后且在联接器140、150附接到工件120之前设置在工件120中或穿过工件120。在一些实施方式中，联接器140、150包括表面联接器，当工件120相对于脱模工具130就位时，表面联接器可附接到工件120。例如，当联接器142包括一个或多个真空联接器时，在工件120相对于脱模工具130就位之后，联接器142的真空杯可以联接到工件120的表面。在一些实施方式中，认真控制联接器140、150中的至少一些联接器在工件120的表面上的位置。例如，联接器142可在径向地覆盖纵梁124中的一个纵梁的位置处联接到工件120的表面。
43.在一些实施方式中，将联接器140、150在附接到工件120期间从致动器160、170拆卸。在此类实施方式中，在联接器140、150附接到工件120之后，联接器140、150附接到致动器160、170。在其他实施方式中，在将联接器140、150附接到工件120期间，联接器140、150保持附接到致动器160、170。
44.在联接器140、150联接到工件120之后，控制器134将控制信号发送到致动器160、170中的一个或多个，以预张紧致动器160、170中的一个或多个致动器和相应的联接器140、150。如本文所使用的，“预张紧”是指使用致动器将足够的力施加到联接器，以除去工件120与框架结构132之间的松弛，或者换句话说，以确保框架结构132与工件120之间的接合件、联接和构件处于张紧状态。在具体实施方式中，控制器134构造成向致动器160、170的子集(诸如向多个第一致动器160、向多个第二致动器170或向每个多个致动器160、170中的一些)发送控制信号，以使致动器160、170的子集相对于工件120预张紧联接器140、150中的相应联接器。当在工件120中进行切割时，预张紧联接器140、150的至少一些联接器阻止纵梁124的端部朝向纵梁槽114的端部移动。
45.随着致动器160、170中的一个或多个致动器预张紧，切割器180被致动以沿着纵向
方向192切割工件120。在具体实施方式中，切割器180在工件120的底部(例如，图1中的最低垂直或z轴位置)处或附近端对端地切割工件120。当进行切割时，工件120的切割边缘128可由致动器160、170支撑，或可允许下垂，使得工件120的与切割边缘128相邻的部分至少部分地与心轴110脱离。在一些实施方式中，心轴110沿着纵向方向具有锥形形状(例如，心轴110的第一端部的横截面面积小于心轴110的第二端部的横截面面积)。在这种实施方式中，纵梁槽114朝向心轴110的第一端部会聚。切割工件120可使工件120充分地从心轴110释放以允许工件120朝向心轴110的第一端部移动，这可允许纵梁124的端部与纵梁槽114之间的足够接触压力而损坏纵梁124或使纵梁124脱层。在切割工件120之前预张紧致动器160、170的至少一个子集在切割操作期间和之后阻止这种运动，并且保护纵梁124免受损坏。
46.在工件120中形成切口之后，控制器134发送控制信号以使多个第一致动器160经由多个第一联接器140将第一力施加到工件120。第一力足以使工件120变形并且使工件120的第一端部与心轴110的第一端部至少部分地脱离。在一些实施方式中，由多个第一致动器160施加的第一力具有沿图1的所有三个正交轴线190的分量。例如，多个第一致动器160向上(沿着z轴)拉动工件120以保持纵梁124与纵梁槽114垂直对齐，纵向(例如，沿着x轴朝向第二端部138)拉动工件120以减小纵梁124的第一端部与纵梁槽114的第一端部之间的接触压力，并且横向(例如，沿着y轴)拉动工件120以从心轴110的第一端部剥离(或以其他方式变形)工件120的第一端部。
47.在施加第一力并且工件120的第一端部与心轴110至少部分地脱离之后，控制器134发送控制信号以使多个第二致动器170经由多个第二联接器150向工件120施加第二力。第二力使工件120进一步变形并且使工件120的第二端部与心轴110至少部分地脱离。在一些实施方式中，由多个第二致动器170施加的第二力具有沿图1的正交轴线190中的两个轴线的分量。例如，多个第二致动器170向上(沿着z轴)拉动工件120并且横向地(例如，沿着y轴)拉动工件120以从心轴110的第二端部剥离(或以其他方式变形)工件120的第二端部。
48.在施加第二力之后，使用垂直(例如，沿着z轴)移动来使工件120和心轴110分离和完全脱离。在一些实施方式中，致动器160、170施加第三力以从心轴110提升工件120。在其他实施方式中，降低心轴110以从工件120移除心轴110。在其他实施方式中，提升框架结构132以从心轴110移除工件120。
49.在工件120和心轴110完全分离之后，使用纵向(例如，沿着x轴)移动从工件120的内部完全移除心轴110。例如，用于相对于脱模工具130定位心轴110和工件120的同一移动机构可用于将心轴110与工件120和脱模工具130分离。在一些实施方式中，心轴110可在轮、辊、轨道等上移动，以使得心轴110能够远离工件120和脱模工具130移动。在其他实施方式中，脱模工具130可在轮、辊、轨道等上移动，以使得脱模工具130和工件120能够远离心轴110移动。在任一实施方式中，当心轴110和工件120分离时，心轴110的支撑件(多个支撑件)112的一个或多个支撑件可以在工件120的切割边缘128之间移动。因此，在工件120固化之后，心轴110能够支撑在两个端部136、138处而不干扰工件120从心轴110的移除。
50.在心轴110从工件120移除之后，工件120可以在后加工操作(诸如，检查和将切割边缘128拼接在一起)期间由脱模工具130稳定和保持。在一些实施方式中，支撑环182、184附接到工件120的一个或两个端部136、138以稳定并保持工件120。在一些这样的实施方式中，支撑环182、184完全支撑工件120以允许工件120从脱模工具130分离和从脱模工具130
移除。
51.因此，即使工件120完全包围心轴110的一部分，使用脱模工具130的片状脱模过程使得能够在不破坏或拆开心轴110的情况下从心轴110移除工件120。此外，通过使用利用脱模工具130的片状脱模过程，工件120可以用单个拼接接合件修整以接合切割边缘128。
52.图2是使用图1的脱模工具130从心轴110移除工件120的方法200的实例的流程图。方法200在工件固化或至少部分固化在心轴上之后开始。例如，图1的层压材料层122可施加到心轴110并且固化或部分地固化以符合由心轴110限定的形状。在一些实施方式中，工件120完全包围心轴110的至少一部分。此外，在一些实施方式中，心轴110是锥形的。例如，心轴110的第一端部可以具有比心轴110的第二端部小的横截面面积。在一些实施方式中，心轴110还包括纵梁槽114，以便于将纵梁124固化至工件120的蒙皮126。
53.方法200包括，在框202，将脱模工具的联接器附接到心轴上的工件。例如，图1的联接器140、150联接到工件120。联接器140、150包括表面联接器、次表面联接器、直接联接器或其组合。第一组联接器140、150(例如，多个第一联接器140)联接到工件120的第一端部，并且第二组联接器140、150(例如，多个第二联接器150)在第一组联接器与工件120的第二端部之间联接到工件120。
54.方法200还包括，在框204，预张紧联接到工件的致动器，以阻止工件朝向心轴的第一端部移动。例如，联接器140、150的至少一个子集由相应的致动器160、170预张紧，以从工件120与框架结构132之间除去松弛。
55.方法200还包括，在框206，在预张紧至少一些联接器之后，沿着工件的第一端部和工件的第二端部之间的方向切割工件。例如，当图1中的联接器140、150的至少一个子集处于张紧时，启动切割器180以沿着纵向方向192端到端地切割工件120的底部。在一些实施方式中，由于在工件120的切割边缘128处的下垂，切割工件120允许工件120的至少一部分与心轴110分离。
56.方法200还包括，在框208，将力(例如，预张紧之后的第一力)施加到工件的第一端部，以使工件的第一端部变形，从而使工件的第一端部至少部分地与心轴的第一端部脱离。例如，可启动多个第一致动器160以经由多个第一联接器140将力施加到工件120的第一端部。在一些实施方式中，由多个第一致动器160经由多个第一联接器140施加于工件120的力具有沿横向轴线(例如，图1中的y轴)、垂直轴线(例如，图1中的z轴)和纵向轴线(例如，图1中的x轴)的分量。
57.方法200还包括，在框210，将力(例如，预张紧之后的第二力)施加到工件的第二端部，以进一步使工件变形并且使工件的第二端部至少部分地与心轴脱离。例如，可启动多个第二致动器170以经由多个第二联接器150将力施加到工件120的第二端部。在一些实施方式中，由多个第二致动器170经由多个第二联接器150施加到工件120的力具有沿横向轴线(例如，图1中的y轴)和垂直轴线(例如，图1中的z轴)的分量。在一些实施方式中，由多个第二致动器170施加的力还具有沿着该纵向轴线(例如，图1中的x轴)的多个分量；然而，在其他实施方式中，由多个第二致动器170施加的力不具有沿着该纵向轴线的分量。
58.方法200还包括，在框212，将力(例如，预张紧之后的第三力)施加到工件，以使工件相对于心轴垂直位移。例如，多个第二致动器170中的一个或多个致动器可联接至工件120的上表面并且可将工件120远离心轴110提升。在一些实施方式中，可以降低心轴110以
引起工件120相对于心轴110的垂直位移。在这种实施方式中，除了将升力施加至工件120之外，还可使用降低心轴110，或者可使用降低心轴110来代替将升力施加至工件120。
59.方法200还包括，在框214，在使工件完全与心轴脱离之后，通过相对于纵向方向移动心轴、工件或两者，从工件内移除心轴。例如，心轴110可沿着纵向方向192移动以从工件120内移除心轴110。在一些实施方式中，当从工件120内移除心轴110时，心轴110的一个或多个支撑件112在工件120的切割边缘128之间移动。
60.方法200还包括，在框216，在从工件内移除心轴之后，将第一支撑环联接到工件的第一端部，并且将第二支撑环联接到工件的第二端部。例如，图1的第一支撑环182联接至工件120的第一端部，并且第二支撑环184联接至工件120的第二端部。
61.方法200还包括，在框218，在从工件内移除心轴之后，将工件的切割边缘拼接在一起。例如，工件120的切割边缘128可使用拼接接合件接合在一起，如参考图16a和16b进一步描述的。
62.因此，方法200使得能够分离心轴110和工件120，而无需拆卸心轴110和使用单个拼接接合件来接合切割边缘128。
63.图3a至图16b示出了在飞机制造的背景下参见图1描述的组件的各种实例。例如，在图3a至图16b的每一个中，工件120对应于飞机的结构的一段，诸如飞机的机身的一部分。在其他实施方式中，可以使用图1的系统100制造与飞机无关的其他飞机组件或工件。
64.图3a和图3b分别示出了根据具体实施方式的图1的心轴110的实例的透视图和侧视图。在图3a和图3b中，心轴110的表面302成形为形成飞机的机身的一部分，例如机身的前部。例如，心轴110具有锥形形状，使得心轴110的第一端部136的横截面面积小于心轴110的第二端部138的横截面面积。
65.图3a和图3b还示出了图1的纵梁槽114的实例。在图3a和图3b中，纵梁槽114在心轴110的表面302上纵向延伸(例如，沿着x轴)。在该实例中，由于心轴110的锥形形状，纵梁槽114朝向心轴110的第一端部136会聚。
66.图3a和图3b还示出了图1的支撑件(多个支撑件)112的实例。图3a和图3b仅示出了在心轴110的第一端部136处的单个支撑件112；然而，在其他实例中，心轴110包括在第一端部136处的一个或多个另外的支撑件112、在第二端部138处的一个或多个支撑件112、或者两者。
67.图4a和图4b分别示出了根据具体实施方式的图1的脱模工具130的实例的端视图和透视图。图4a和图4b中的脱模工具130包括框架结构132、多个第一致动器160和多个第二致动器170。多个第一联接器140附接到多个第一致动器160，并且多个第二联接器150附接到多个第二致动器170。图4a还示出框架结构132的间隙402。当心轴110相对于脱模工具130移动时，间隙402使得心轴110的一个或多个支撑件112能够在框架结构132的构件之间通过。
68.图4b示出了附接至致动器470的联接器450。在图4b所示的实例中，联接器450和致动器470位于多个第二联接器150和多个第二致动器170的前方(例如，与第二端部相比更靠近第一端部136)。在一些实施方式中，联接器450和致动器470分别被认为是多个第二联接器150和多个第二致动器170的构件。例如，当控制器134控制多个第二致动器170时，致动器470可由图1的控制器134控制。或者，在一些实施方式中，联接器450和致动器470分别不同
于多个第二联接器150和多个第二致动器170(例如，不是它们的构件)。例如，控制器134可独立于多个第一致动器160和多个第二致动器170来控制致动器470。为了说明，致动器470可用于在已启动多个第一致动器160和多个第二致动器170以使工件120的端部136、138从心轴110脱离之后从心轴110提升工件120。
69.图5示出了根据具体实施方式的图1的脱模工具130和工件120的实例的透视图。图5中示出的实例示出了联接至工件120的联接器140、150，该工件支撑在框架结构132中。
70.图6示出了根据具体实施方式的工件120和脱模工具130的联接器140、150、450以及致动器160、170、470的实例的透视图。图6还示出了从工件120的第一端部136朝向第二端部138纵向延伸的纵梁124的实例。
71.图6示出了附接到致动器670的联接器650。在图6所示的实例中，联接器650和致动器670位于多个第二联接器150和多个第二致动器170的前方(例如，与第二端部138相比更靠近第一端部136)。在一些实施方式中，联接器650和致动器670分别被认为是多个第一联接器140和多个第一致动器160的构件。例如，当控制器134控制多个第一致动器160时,致动器670可由图1的控制器134控制。或者，在一些实施方式中，联接器650和致动器670分别被认为是多个第二联接器150和多个第二致动器170的构件。在另一个替代方案中，在一些实施方式中，联接器650和致动器670分别不同于多个第一联接器140或多个第二联接器150和多个第一致动器160或多个第二致动器170(例如，不是它们的构件)。例如，控制器134可独立于多个第一致动器160和多个第二致动器170来控制致动器670。
72.图7示出了根据具体实施方式在脱模过程中，工件120和由图1的脱模工具130的致动器160、170施加到工件120的力的分量的实例的透视图。所示的力的分量包括由多个第一致动器160施加的力的第一分量702、由多个第二致动器170施加的力的第二分量704、由图6的致动器670施加的力的第三分量706、以及由图4b的致动器470施加的力的第四分量708。在图7中所示的实例中，力的第一分量702沿着正交轴线190中的所有三个轴线(例如，x轴、y轴和z轴)，而力的第二分量702、力的第三分量704和力的第四分量708沿着三个正交轴线190中的两个轴线(例如，y轴和z轴)。
73.图8a至图11b示出了根据具体实施方式在脱模过程的各个阶段中的工件120的变形。图8a、图9a、图10a和图11a的每个图示出了在脱模过程的相应阶段中设置在脱模工具130中的工件120的实例的端视图。图8b、图9b、图10b和图11b的每个图示出了在脱模过程的相应阶段中设置在脱模工具130中的工件120的实例的顶视图。图8a和图8b示出了脱模过程的第一阶段，图9a和图9b示出了在第一阶段之后的脱模过程的第二阶段。图10a和图10b示出了在第二阶段之后的脱模过程的第三阶段。图11a和图11b示出了在第三阶段之后的脱模过程的第四阶段。
74.图12a、图12b和图12c分别示出了在图8a至图11b的脱模过程的各个阶段中变形的工件120的实例的第一端视图、第二端视图和剖面透视第二端视图。例如，在图12a至图12c中，蒙皮126以五种构造示出。蒙皮126a的第一构造示出了当工件120在心轴110上时并且在工件120切割之前的工件120的形状。蒙皮126b的第二构造示出了当工件120在心轴110上时以及在工件120切割并且允许切割边缘128下垂分开之后工件120的形状。蒙皮126a的第一构造和蒙皮126b的第二构造也在图8a和图8b中示出。
75.图12a至图12c还示出了蒙皮126c的第三构造，该第三构造示出了在多个第一致动
器160将第一力施加至工件120的第一端部136以使工件120的第一端部136与心轴110的第一端部136至少部分地脱离之后工件120的形状。蒙皮126b的第二构造和蒙皮126c的第三构造也在图9a和图9b中示出。
76.图12a至图12c还示出了蒙皮126d的第四构造，该第四构造示出了在多个第二致动器170将第二力施加到工件120的第二端部138(或在多个第一联接器140与第二端部138之间)以使工件120的第二端部138从心轴110的第二端部138至少部分地脱离之后的工件120的形状。蒙皮126c的第三构造和蒙皮126d的第四构造也在图10a和图10b中示出。
77.图12a至图12c还示出了蒙皮126e的第五构造，该第五构造示出了在工件120与心轴110完全脱离并且由脱模工具130保持之后的工件120的形状。蒙皮126d的第四构造和蒙皮126e的第五构造也在图11a和图11b中示出。
78.图8a至图12c的脱模过程的阶段的顺序已通过建模示出，导致在工件120的制造和结构限制内的工件120的变形。例如，在图8a至图12c的实例中施加力的顺序阻止工件120朝向第一端部136的移动，这可以使纵梁124的端部经受与纵梁槽114的过度接触压力。
79.图13示出了根据具体实施方式的在心轴110已移除之后并且在工件120由脱模工具130保持时设置在工件120内的后处理固定装置1302的实例的透视图。在图13所示的实例中，后处理固定装置1302包括或联接到一个或多个后处理工具1304。例如，后处理工具(多个后处理工具)1304可包括非破坏性检查工具，非破坏性检查工具促进通过检查工件壁来检查工件120的内表面、或者促进检查工件120的内表面和检查工件壁。为了说明，非破坏性检查工具可包括用于测量工件120的内部尺寸的激光测量工具或者用于检查表面缺陷的相机。在一些实施方式中，后处理固定装置1302上的非破坏性检查工具与工件120外部的非破坏性检查工具交互以收集数据。为了说明，超声发射器或x射线源可安装到后处理固定装置1302，以产生由工件120外部的检测器检测的信号以用于收集关于蒙皮126、纵梁124或两者的非破坏性检查数据。在其他实例中，后处理工具(多个后处理工具)1304可包括表面精整设备，例如喷漆器、钻头、切割器或抛光机。后处理工具(多个后处理工具)1304可包括促进工件120的制备以用于后续制造步骤的任何工具。
80.图14示出了根据具体实施方式的在心轴110已移除之后并且在工件120设置有脱模工具130时联接至图1的工件的环形固定装置1402的实例的端视图。图15示出了根据具体实施方式的在工件120已从脱模工具130移除之后联接到工件120的环形固定装置1402的实例的透视图。
81.在图14和图15示出的实例中，环固定装置1402包括多个支撑环，包括第一支撑环182和第二支撑环184。在图14所示的示例中，环形固定装置1402还包括第一组辊1408，以使得环形固定装置1402能够相对于脱模工具130的框架结构132移动。
82.在一些实施方式中，环形固定装置1402包括第二组辊1406和第三组辊1502(在图15中示出)，以在工件120由环形固定装置1402支撑时使得工件120能够旋转。在图15所示的实例中，第三组辊1502直接支撑第三支撑环1504，该第三支撑环经由轴1508联接到第一支撑环182。
83.除了将工件120的重量支撑在环形固定装置1402上之外，支撑环182、184保持工件120的形状。例如，支撑环182、184附接至工件120，使得工件120的切割边缘128定位成拼接在一起(例如，彼此接触或几乎彼此接触)。
84.图16a根据具体实施方式示出了工件120的底部外部视图并且指示用于脱模过程的切割线1602。沿着切割线1602的切割在切割边缘128a和128b处分离蒙皮126。在脱模过程之后，使用拼接接合件将切割边缘128重新附接到彼此。图16b示出了在切割线1602处的工件120的内部视图。
85.图16b示出了根据具体实施方式的用于将切割边缘128接合在一起的拼接件的细节。在图16b中，拼接配件1604联接到工件120的内表面上的肋状物1606，以将切割边缘128接合在一起。在一些实施方式中，肋状物1606以与纵梁124相同的方式形成。例如，肋状物1606可包括层压材料，层压材料在铺设期间设置在心轴110的表面中的肋状物形成特征件(例如，通道)中并且随后与蒙皮126的层压材料层122固化以形成工件120。在其他实施方式中，肋状物1606在工件120的后处理期间附接到工件120的内表面。在拼接接合件完成之后，工件120准备好进行后续处理，诸如与一个或多个其他组件组装以制造飞机的机身或其他结构。
86.在以下相关条款集合中描述了本公开的特定方面。
87.根据条款1，一种脱模工具包括：多个第一联接器，设置成联接到设置在心轴上的工件的第一端部，心轴具有邻近工件的第一端部设置的第一端部并且具有邻近工件的第二端部设置的第二端部，其中心轴的第一端部具有小于心轴的第二端部的第二横截面面积的第一横截面面积；多个第一致动器，多个第一致动器中的每个第一致动器联接到多个第一联接器中的至少一个第一联接器；多个第二联接器，设置成在工件的第一端部和工件的第二端部之间的位置处联接到工件；多个第二致动器，多个第二致动器中的每个第二致动器联接到多个第二联接器中的至少一个第二联接器；以及控制器，构造成在工件中在工件的第一端部和第二端部之间沿着纵向方向形成切割之后：引起多个第一致动器经由多个第一联接器将第一力施加到工件，以使工件变形并且使工件的第一端部至少部分地与心轴的第一端部脱离；并且在引起多个第一致动器将第一力施加到工件之后，引起多个第二致动器经由多个第二联接器将第二力施加到工件，以进一步使工件变形并且使工件的第二端部至少部分地与心轴脱离。
88.条款2包括条款1的脱模工具，其中，工件包括层压材料层，该层压材料层固化在心轴上，以限定具有与心轴的形状对应的形状的蒙皮。
89.条款3包括条款1或条款2的脱模工具，其中，心轴限定多个纵梁槽，并且工件还包括联接到蒙皮并且固化在多个纵梁槽内的多个纵梁。
90.条款4包括条款3的脱模工具，其中，多个纵梁槽朝向心轴的第一端部会聚。
91.条款5包括条款3或条款4的脱模工具，其中，控制器还构造为在使得多个第一致动器施加第一力之前，使得多个第一致动器相对于工件预张紧多个第一联接器，以阻止纵梁的端部朝向纵梁糟的端部移动。
92.条款6包括条款3至5中任一条款的脱模工具，其中，多个第一联接器中的每一个第一联接器定位成在径向地覆盖多个纵梁中的相应纵梁的位置处联接到工件。
93.条款7包括条款1至6中任一条款的脱模工具，其中，多个第一联接器中的一个或多个第一联接器包括吸盘或真空联接器。
94.条款8包括条款1至7中任一条款的脱模工具，其中，多个第一致动器和多个第一联接器构造成将具有沿着至少三个正交轴线的分量的力施加到工件，并且其中，多个第二致
动器和多个第二联接器构造成将具有沿着工件的三个正交轴线中的至少两个轴线的分量的力施加到工件。
95.条款9包括根据条款1至8中任一条款的脱模工具，其中，工件对应于飞机的结构的一段。
96.条款10包括条款1至9中任一条款的脱模工具，还包括联接到多个第一致动器和多个第二致动器的框架结构。
97.条款11描述了一种从心轴移除具有管状形状的工件的方法，管状形状限定沿着纵向轴间隔开的多个不相等的圆周，方法包括：在工件在心轴上固化之后，沿着工件的第一端部与工件的第二端部之间的方向切割工件，其中，工件的第一端部具有小于工件的第二端部的第二圆周的第一圆周；将第一力施加到工件的第一端部，以使工件的第一端部变形，从而至少部分地使工件的第一端部与心轴的第一端部脱离；以及在施加第一力之后，将第二力施加到工件的第二端部，以使工件进一步变形并且至少部分地使工件的第二端部与心轴脱离。
98.条款12包括条款11的方法，其中，在工件的至少一部分由于在工件的切割边缘处的下垂而与心轴分离之后，施加第一力。
99.条款13包括条款11或条款12的方法，还包括，在施加第一力之前，预张紧联接至工件的致动器以阻止工件朝向心轴的第一端部的移动。
100.条款14包括条款11至13中任一条款的方法，还包括，在施加第二力之后，将第三力施加到工件以使工件相对于心轴垂直位移。
101.条款15包括条款11至14中任一条款的方法，还包括，在使工件完全与心轴脱离之后，通过相对于纵向轴线移动心轴、工件或两者而从工件内移除心轴。
102.条款16包括条款15的方法，其中，心轴包括联接至心轴的第一端部的支撑件，并且其中，在从工件内移除心轴期间，支撑件在工件的切割边缘之间移动。
103.条款17包括条款15或条款16的方法，还包括，在从工件内移除心轴之后，将第一支撑环联接至工件的第一端部并且将第二支撑环联接至工件的第二端部。
104.条款18包括条款15至17中任一条款的方法，还包括，在从工件内移除心轴之后，将工件的切割边缘拼接在一起。
105.条款19包括条款11至18中任一条款的方法，其中，第一力具有沿横向轴线、垂直轴线和纵向轴线的分量，并且其中，第二力具有沿横向轴线和垂直轴线的分量。
106.根据条款20，一种系统包括：心轴，成型为限定固化在心轴上的工件的锥形管状形状；以及脱模工具，构造成在工件固化在心轴上并且纵向地切割之后从心轴移除工件，其中，脱模工具构造成通过使工件的第一端部变形以至少部分地使工件的第一端部与心轴的第一端部脱离、并且随后使工件的第二端部变形以至少部分地使工件的第二端部与心轴的第二端部脱离而从心轴移除工件，其中，工件的第一端部具有小于工件的第二端部的第二横截面面积的第一横截面面积。
107.条款21包括条款20的系统，其中，脱模工具包括：多个第一联接器，布置成联接到工件的第一端部；多个第一致动器，多个第一致动器中的每个第一致动器联接到多个第一联接器中的至少一个第一联接器；多个第二联接器，布置成在工件的第一端部和工件的第二端部之间的位置处联接到工件；以及多个第二致动器，多个第二致动器中的每个第二致
动器联接到多个第二联接器中的至少一个第二联接器。
108.条款22描述了一种从心轴移除工件的方法，方法包括：在沿纵向方向在工件的第一端部与工件的第二端部之间切割工件的同时将力施加到工件；在切割工件之后，施加力以使工件的第一端部与心轴脱离；并且使工件的第一端部与心轴脱离，将力施加到工件的第二端部以使工件变形并且使工件的第二端部与心轴脱离。
109.条款23包括条款22的方法，还包括，在使工件的第二端部与心轴脱离之后，将力施加至工件以引起工件相对于心轴的垂直位移。
110.条款24包括条款22或条款23中任一条款的方法，还包括，在使工件完全从心轴脱离之后，通过相对于纵向方向移动心轴、工件或者两者，从工件内移除心轴。
111.在一些实施方式中，非暂时性计算机可读介质存储指令，这些指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器发起、执行、或控制操作以执行上述功能的部分或全部。例如，这些指令可执行以实现图2的操作或方法中的一个或多个。在一些实施方式中，图2的操作或方法中的一个或多个的部分或全部可由执行指令的一个或多个处理器(例如，一个或多个中央处理单元(cpu)、一个或多个图形处理单元(gpu)、一个或多个数字信号处理器(dsp))、通过专用硬件电路或其任何组合发起、执行或控制。
112.本文所描述的实例的说明旨在提供对不同实施方式的结构的一般理解。这些说明并非旨在用作对在此描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在回顾本公开之后，许多其他实施方式对于本领域技术人员可以是显而易见的。可以利用其他实施方式并从本公开中导出其他实施方式，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和改变。因此，本公开和附图应视为说明性而非限制性的。
113.此外，尽管本文已说明和描述了特定实例，但应了解，可用经设计以实现相同或类似结果的任何后续布置来代替所示出的具体实施方式。本公开旨在涵盖不同实施方式的任何和所有后续修改或变化。在回顾该说明书时，以上实施方式与本文未具体描述的其他实施方式的组合对于本领域技术人员将是显而易见的。
114.在提交本公开的摘要的同时理解它将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前述具体实施方式中，出于使本公开流畅的目的，不同特征可分组在一起或在单个实施方式中描述。上述实例说明但不限制本公开。还应理解，根据本公开的原理，许多修改和变化是可能的。如以下权利要求所反映的，所要求保护的主题可以涉及少于所公开的实例中的任一实例的所有特征。因此，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。