加强筋设计

加强筋

为了增加制品的强度，目前一般采用设置加强筋的方法。在大多数情况下，通过这种方法最有效地达到目的。设置加强筋不仅能增加强度，而且能改善树脂的流动状态，有时还可以防止因残余应力而产生的变形。

一般采用的标准是，在没有支撑座的情况下，筋的高度为基础壁厚的3倍，其根部的圆角至少是壁厚的0.3倍，而它的根部厚度是基础壁厚的2/3。对于具有大面积平面的制品，为了防止挠曲，也可以采用设置筋的方法。

从设置筋的效果来讲，与其增加筋的高度，不如增加筋的数量为好。有时增加高度虽然不影响成型，但是在其中间容易产生缩孔，并使其根部产生应力过分集中，容易引起开裂，以致失去增强的意义。如果这种缩孔的确是影响外观，则有必要考虑在其背面设置窄筋，或者设置沟槽，或者在这部位上进行花纹处理，并使之不显眼。图1-2（a）示出了若筋的根部厚度取为基础壁厚时，会产生缩孔的图例；若如1-2（b）那样，取基础壁厚的1/2时，则不会产生缩孔。(a)筋根部厚度与基础壁厚相同时，A部面积比基础面积增加50%而产生缩孔；（b）筋根部厚度为基础壁厚1/2时，B部面积比基础面积增加20%，不会产生缩孔。

加强筋的主要作用，是在不增加壁厚的情况下，增加塑件的强度和刚度，避免塑件变形翘曲。设计加强筋时应注意以下问题：

（1）加强筋与塑件壁厚连接处应采用圆弧过度；

（2）加强筋厚度不应大于塑件壁厚。

（3）加强筋端面高度不应超出塑件高度，宜低于0.5mm以上。

加强筋的结构如图1-3所示。若塑件壁厚为t，则加强筋高度L=（1∼3）t，筋根宽A=（1/4∼1）t，筋根过渡圆角R=（1/8∼1/4）t，收缩角α=2°∼5°，筋根部圆角r =t/8,当t≤2mm时，取A=t。

三、圆角与孔

对塑料制品来说，除了要求使用尖角之外，其余所有内外表面转弯处应尽可能采用圆角过渡。这样，不但使塑件强度高。外观漂亮，而且塑件在型腔中的流动比较容易。此外，模具型腔热处理时不易产生内应力和变形。图1-4表示内圆角、壁厚与应力集中系数之间的关系，图中R为内圆角半径，t是壁厚。由图可见，设置R/t=0.6∼0.8左右的R就可以了。当R大于0.8以上时，应力系数变化非常小，即在降低应力上起的作用不大。

另外，对于塑料制品一般都有注塑成型孔，设计者很容易忽视其影响。但是，成型孔会使与浇口相对的位置上产生熔接痕，这一问题千万不能忽视。同时，也会成为降低制品强度的重要因素，所以必须按照下列注意事项进行制品设计：

（1）孔与孔的间距要取孔径的2倍；

（2）孔周边的壁厚要和孔径相当；

（3）孔的中心应离开制件边缘3倍孔径以上的距离

（4）垂直于树脂流动方向的成型盲孔，由于直径为1.5mm以下的成芯杆可能因注射压力而歪斜，因此要求孔的深度不要超过孔径的2倍；

（5）采用成型芯杆对接的注塑成型孔，可能发生中心错位，所以应如图1-5所示将其任一方的孔径加大；

（6）离孔的平面应留有0.4mm左右的凹台为好。

总之，对热塑性塑料件注射成型的设计，壁厚、加强筋等结构要素的合理选取，可能造成的塑料件缺陷，缺陷的形成机理及其防止方法。对家电产品中这类塑料件的设计与制造有一定的参考价值。