加强筋产品结构设计准则.doc

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产品结构设计准则--加强筋篇
基本设计守则
加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如『工』字铁般增加产品的刚性和强度 而无需大幅增加产品切面面积，但没有如『工』字铁般出现倒扣难於成型的形状问题，对一些经常 受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对 帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。
加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方
向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可 与产品的长度一致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的 刚性。要是加强筋没有接上产品外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直 至完结，从而减少岀现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位 置上。
加强筋一般的设计
加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上，不过为了满足一些生产上或结构 上的考虑，加强筋的形状及尺寸须要改变成如以下的图一般。
加强筋的两边必须加上岀模角以减低脱模顶岀时的摩擦力，底部相接产品的位置必须加上圆角 以消除应力集过份中的现象，圆角的设计亦给与流道渐变的形状使模腔充填更为流畅。此外，底部 的宽度须较相连外壁的厚度为小，产品厚度与加强筋尺寸的关系图 a说明这个要求。图中加强筋尺
寸的设计虽然已按合理的比例，但当从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆圈 R1时，图中可见此部
份相对外壁的厚度增加大约 50%，因此，此部份出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽 度相对产品厚度减少一半（产品厚度与加强筋尺寸的关系图 b）,相对位置厚度的增幅即减至大约
20%,缩水纹出现的机会亦大为减少。由此引伸出使用两条或多条矮的加强筋比使用单一条高的加强 筋较为优胜，但当使用多条加强筋时，加强筋之间的距离必须较相接外壁的厚度大。加强筋的形状 一般是细而长，加强筋一般的设计图说明设计加强筋的基本原则。留意过厚的加强筋设计容易产生 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。
产品厚度与加强筋尺寸的关系
除了以上的要求，加强筋的设计亦与使用的塑胶材料有关。从生产的角度看，材料的物理特性
（creep特性从结构方面来看亦
如熔胶的黏度和缩水率对加强筋设计的影响非常大。此外，塑料的蠕动
是一个重要的考虑因数。例如，从生产的角度看，加强筋的高度是受制於熔胶的流动及脱模顶岀的 特性（缩水率、摩擦系数及稳定性），较深的加强筋要求胶料有较低的熔胶黏度、较低的摩擦系数、较 高的缩水率。另外，增加长的加强筋的出模角一般有助产品顶出，不过，当出模角不断增加而底部 的阔度维持不变时，产品的刚性、强度，与及可顶岀的面积即随着减少。顶岀面积减少的问题可从 在产品加强筋部份加上数个顶岀凸块或使用较贵的扁顶针得以解决，同时在顶岀的方向打磨光洁亦 有助产品容易顶出。从结构方面考虑，较深的加强筋可增加产品的刚性及强度而无须大幅增加重量， 但与此同时，产品的最高和最低点的屈曲应力 （