2021年度塑料产品结构设计加强筋.doc

基础设计守则
　　加强筋在塑胶部件上是不可或缺功效部份。 加强筋有效地如『工』字型, 增加产品刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积, 但没有如『工』字型筋, 倒扣结构将难於成型, 对部分常常受到压力、 扭力、 弯曲塑胶产品尤其适用。 另外, 加强筋更可充当内部流道, 有助模腔充填, 对帮助塑料流入部件支节部份很大作用。
　　加强筋通常被放在塑胶产品非接触面, 其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量方向, 选择加强筋位置亦受制於部分生产上考虑, 如模腔充填、 缩水及脱模等。 加强筋长度可和产品长度一致, 两端相接产品外壁, 或只占据产品部份长度, 用以局部增加产品某部份刚性。 要是加强筋没有接上产品外壁话, 末端部份亦不应忽然终止, 应该渐次地将高度减低, 直至完结, 从而降低出现困气、 填充不满及烧焦痕等问题, 这些问题常常发生在排气不足或封闭位置上。
加强筋通常设计
　　加强筋最简单形状是一条长方形柱体附在产品表面上, 不过为了满足部分生产上或结构上考虑, 加强筋形状及尺寸须要改变成如以下图通常。
长方形加强筋必需改变形状使生产更轻易
　　加强筋两边必需加上出模角以减低脱模顶出时摩擦力, 底部相接产品位置必需加上圆角以消除应力过分集中现象, 圆角设计亦给和流道渐变形状使模腔充填更为流畅。 另外, 底部宽度须较相连外壁厚度为小, 产品厚度和加强筋尺寸关系图a说明这个要求。 图中加强筋尺寸设计即使已按合理百分比, 但当从加强筋底部和外壁相连位置作一圆圈R1时, 图中可见此部分相对外壁厚度增加大约50%所以, 此部份出现缩水纹机会相当大。 假如将加强筋底部宽度相对产品厚度降低二分之一(产品厚度和加强筋尺寸关系图b), 相对位置厚度增幅即减至大约20%, 缩水纹出现机会亦大为降低。 由此引伸出使用两条或多条矮加强筋比使用单一条高加强筋较为优胜, 但当使用多条加强筋时, 加强筋之间距离必需较相接外壁厚度大。 加强筋形状通常是细而长, 加强筋通常设计图说明设计加强筋基础标准。 留心过厚加强筋设计轻易产生缩水纹、 空穴、 变形挠曲及夹水纹等问题, 亦会加长生产周期, 增加生产成本。
产品厚度和加强筋尺寸关系
为避免缩水, , 筋高度为2 T (最大不过3T), 底部圆角为R=, °~°, 筋方向最好和GATE同向. 筋间距离尽可能在壁厚两倍以上.
筋根部厚度約為(~)T; 筋間間距>4T; 筋高L<3T
PC,PPO
T<
PA,PE
T<
PMMA,ABS
T<
PS
T<
　　除了以上要求, 加强筋设计亦和使用塑胶材料相关。 从生产角度看, 材料物理特征如熔胶黏度和缩水率对加强筋设计影响很大。 另外, 塑料蠕动(creep)特征从结构方面来看亦是一个关键考虑原因。 比如, 从生产角度看, 加强筋高度是受制於熔胶流动及脱模顶出特征(缩水率、 摩擦系数及稳定性), 较深加强筋要求胶料有较低熔胶黏度、 较低摩擦系数、 较高缩水率。 另外, 增加长加强筋出模角通常有助产品顶出, 不过, 当出模角不停增加而底部阔度维持不变时, 产品刚性、 强度, 和及可顶出面积即伴随降低。 顶出面积降低问题可从在产品加强筋部份加上数个顶出凸块或使用较贵扁顶针得以处理, 同时在顶出方向打磨光洁亦有助产品轻易顶出。 从结构方面考虑, 较深加强筋可增加产品刚性及强度而无须大幅增加重量, 但和此同时, 产品最高和最低点屈曲应力(bending stress)伴随增加, 产品设计员须计算并肯定此部份屈曲应力不会超出可接收范围。
　　从生产角度考虑, 使用大量短而窄加强筋比较使用数个深而阔加强筋优胜。 模具生产时: 加强筋阔度(也有可能深度)和数量应尽可能留有馀额, 当试模时发觉产品刚性及强度有所不足时可合适地增加, 因为在模具上去除钢料比使用烧焊或加上插入件等增加钢料方法来得简单及廉价。
加强筋增强塑胶件强度方法
　　以下是加强筋被置於塑胶部件边缘地方能够帮助塑料流入边缘空间。
置於塑胶部件边缘地方加强筋
加强筋作用
(1) 在不加大制品壁厚条件下, 增强制品强度和刚性, 以节省塑料用量, 减轻重量, 降低成本。
(2) 可克服制品壁厚差带来应力不均所造成制品歪扭变形。
(3) 便于塑料熔体流动, 在塑件本体一些壁部过薄处为熔体充满提供通道。
加强筋形状及尺寸
塑件上加强筋和凸台形式和应用图2-9, 图2-10所表示。
加强筋尺寸参数图2-11, 图2-12所表示。
凸台形状及尺寸参数图2-1