纖維取向?qū)θ魏我环N纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)層壓板的性能都至關(guān)重要,尤其是那些用于航空航天結(jié)構(gòu)的層壓板。設(shè)計(jì)師會(huì)仔細(xì)選擇纖維類型、纖維形式(單向、雙向、多軸、編織等)以及設(shè)計(jì)中每層主要纖維的軸向方向。
鋪層方向要求在零件圖上使用通用的工程視圖、鋪層表和方向符號(hào)來(lái)進(jìn)行指定。在厚度表中使用標(biāo)志注釋來(lái)說(shuō)明材料、拼接重疊、纖維取向公差等。在這篇文章中,我們將闡明這些信息是如何被普遍傳播和理解的。
首先,讓我們先了解一下圖紙上的方向符號(hào),它代表什么,以及它如何適用于層壓板結(jié)構(gòu)(圖1)。通常,0°軸符號(hào)表示層壓板或整體結(jié)構(gòu)的主要荷載方向。ISO標(biāo)準(zhǔn)逆時(shí)針?lè)较蚍?hào)位于零件的平面圖上,從層壓板的背面看,該符號(hào)正好位于控制纖維方向的位置,應(yīng)在層壓板上進(jìn)行檢查。在這個(gè)單一位置控制纖維軸是非常重要的,因?yàn)樵谳喞螤钌侠w維方向可以發(fā)生顯著變化。在設(shè)計(jì)層面考慮到這一點(diǎn),可以確保在整個(gè)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)纖維軸向載荷。當(dāng)面板為蜂窩夾層結(jié)構(gòu)時(shí),芯材顯示在切口部分中,與芯材帶狀方向的局部標(biāo)注相鄰。
圖1 纖維方向是可控的,可以在零件層壓圖紙平面視圖中顯示的確切位置進(jìn)行檢查。此圖中的紅色圓圈表示適用此方法的交叉點(diǎn)
使用層定義圖(PDD)可以進(jìn)一步描述層壓板結(jié)構(gòu),該圖顯示在與從平面視圖獲得的橫截面相關(guān)的詳細(xì)視圖中。設(shè)計(jì)師根據(jù)需要提供盡可能多的截面圖和PDD,以清楚地識(shí)別和定位層壓板疊層中的每個(gè)層、粘合層和組件(圖2)。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)存在于每個(gè)截面上的層/層之間的即時(shí)通信。
圖2 層定義圖可以為制造提供層位置信息
主層合表通常與平面視圖位于同一圖紙上,包括零件層壓板中包含的每個(gè)層合層、粘合層、組件等。層數(shù)表將始終包含層數(shù)、方向和材料信息(圖3),但也可能包括指定零件編號(hào)、工程序列信息、層數(shù)拼接要求等等定義疊層所需的任何內(nèi)容。一些設(shè)計(jì)者還可以在每個(gè)鋪層定義圖旁邊使用小型迷你鋪層表,以進(jìn)一步澄清復(fù)雜的鋪層。迷你表中的信息將始終與主層表中的信息相一致。
圖3 層板表用于傳達(dá)層壓板結(jié)構(gòu)信息
設(shè)計(jì)工程師為每一層/層之間創(chuàng)建一個(gè)全尺寸、未包裝的平面圖案布局,以便這些信息可以用于切割疊層所需的材料。全尺寸數(shù)字文件可以發(fā)送到自動(dòng)層切割系統(tǒng)或用于制作層模板。平面圖案布局的較小比例版本通常在其單獨(dú)的繪圖頁(yè)上找到,這在確定簾布層/層配置和鋪層順序時(shí)非常有用(圖4)。
每張圖形都有一個(gè)零件表和注釋表。這些可以在圖紙的第一張圖紙上找到,也可以在作為整個(gè)圖紙包一部分的單獨(dú)文件中找到。零件清單將包括所有適用的零件,注釋將提供所有其他相關(guān)信息。
有兩種類型的注釋需要注意,適用于圖紙所有元素的一般注釋,以及特定于圖紙字段或?qū)颖碇酗@示標(biāo)記的標(biāo)志注釋。鋪層方向公差在一般注釋中列出,并適用于平面圖上方向符號(hào)所在的位置。標(biāo)志注釋是這樣指定的,可以在層表(3)中所示的標(biāo)志形符號(hào)內(nèi),也可以通過(guò)注釋列表中描述的其他方式。
雖然上文敘述部分基礎(chǔ)知識(shí),但應(yīng)注意的是,不同制造商的具體繪圖實(shí)踐可能有所不同。可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的標(biāo)記符號(hào)、層編號(hào)名稱或PDD中層繪制方式的其他細(xì)微變化。
(主要參考:CW)