結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加強(qiáng)肋

十大設(shè)計(jì)竅門:共十章ByJurgenHasenauer,DieterKuper,JostE.LaumeyerandIanWelsh加強(qiáng)肋理想的設(shè)計(jì)為了克服壁厚大可能引起的問題，使用是一種可減少壁厚并能增加剛性的有效方法。一般來說，部件的剛性可用以下方法增強(qiáng)?增加壁厚；?增大彈性模量（如加大增強(qiáng)纖維的含量）；?設(shè)計(jì)中考慮。如果設(shè)計(jì)用的材料不能滿足所需剛性，則應(yīng)選擇具有更大彈性模量的材料。簡(jiǎn)單的方法是增加塑料中增強(qiáng)纖維的含量。但是，在特定壁厚下，這種方法僅能使剛性呈線性增長(zhǎng)。更有效的方法是使用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)的。由于慣性力矩增大，部件的剛性便會(huì)增大。在優(yōu)化的尺寸時(shí)，不但要考慮工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮的問題，還應(yīng)考慮與生產(chǎn)和外觀有關(guān)的技術(shù)問題。優(yōu)化的尺寸大的慣性力矩可很容易地通過設(shè)置又厚又高的來實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)熱塑性工程塑料，這種方法常會(huì)產(chǎn)生制品表面凹痕、內(nèi)部空洞和翹曲等問題。而且，如果的高度過高，在負(fù)荷下結(jié)構(gòu)將有可能膨脹。出于這種考慮，必須在合理比例內(nèi)保持的尺寸（見圖1）。SinttmnrifcsRibd日生i#SinttmnrifcsRibd日生i#血RmnjcOJT-Mr*-圖1為確保帶的制品容易頂出，必須設(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)拿撃ｅF度（見圖2）。

圖2防止材料堆積對(duì)于表面要求非常高的組件，如汽車輪蓋，的尺寸是非常重要的。正確的設(shè)計(jì)可以減少組件形成表面凹痕的可能，以提高組件的質(zhì)量。的底部的材料積聚在圖1所示的圓中。這個(gè)圓的大小與的尺寸相關(guān)，應(yīng)該越小越好，這樣才能減小或避免凹痕。如果圓太大，可能會(huì)形成內(nèi)部空洞，制品的機(jī)械性能將會(huì)非常差。減少底部的應(yīng)力如果給一個(gè)有的組件以負(fù)載，則的底部可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。在這一部位如果沒有圓弧，可能會(huì)產(chǎn)生非常高的應(yīng)力集中（見圖3），通常會(huì)導(dǎo)致組件的斷裂和報(bào)廢。補(bǔ)救措施是建立一個(gè)半徑足夠大的圓?。▓D1），使肋底部建立更好的應(yīng)力分布。圖3但如果圓弧半徑太大，也會(huì)增大上文提及的圓的直徑，而導(dǎo)致上文已經(jīng)提及的問題。

圖4在塑料設(shè)計(jì)中，十字結(jié)構(gòu)是最好的，因?yàn)樗軕?yīng)付許多不同的負(fù)荷排列變化（圖4）。正確設(shè)計(jì)的可承受預(yù)期應(yīng)力的十字結(jié)構(gòu)，可以確保在整個(gè)制品上的應(yīng)力均勻分布。在的十字交叉處形成的節(jié)點(diǎn)（圖5）代表材料的積聚，但可以將節(jié)點(diǎn)中心挖空,以防止產(chǎn)生問題。還必須注意，不要在交叉處和組件的邊相交的地方形成材料積聚（圖6）。圖5

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則--加強(qiáng)筋篇基本設(shè)計(jì)守則加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強(qiáng)筋有效地如『工』字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積，但沒有如『工』字鐵般出現(xiàn)倒扣難於成型的形狀問題，對(duì)一些經(jīng)常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產(chǎn)品尤其適用。此外，加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對(duì)幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制於一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度可與產(chǎn)品的長(zhǎng)度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長(zhǎng)度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強(qiáng)筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。加強(qiáng)筋最簡(jiǎn)單的形狀是一條長(zhǎng)方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過為了

滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮,加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。h[zJ4 H仙Ju1~r<n亠 1*^2hJ長(zhǎng)方形的加強(qiáng)筋必須改變形狀使生產(chǎn)更容易加強(qiáng)筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時(shí)的摩擦力，底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計(jì)亦給與流道漸變的形狀使模腔充填更為流暢。此外，底部的寬度須較相連外壁的厚度為小，產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個(gè)要求。圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計(jì)雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時(shí)，圖中可見此部份相對(duì)外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會(huì)相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋底部的寬度相對(duì)產(chǎn)品厚度減少一半（產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖b），相對(duì)位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會(huì)亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強(qiáng)筋比使用單一條高的加強(qiáng)筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強(qiáng)筋時(shí)，加強(qiáng)筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強(qiáng)筋的形狀一般是細(xì)而長(zhǎng)，加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì)圖說明設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的基本原則。留意過厚的加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會(huì)加長(zhǎng)生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。

產(chǎn)品厚度與加強(qiáng)筋尺寸的關(guān)系除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)亦與使用的塑膠材料有關(guān)。從生產(chǎn)的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對(duì)加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)的影響非常大。此外，塑料的蠕動(dòng)（creep）特性從結(jié)構(gòu)方面來看亦是一個(gè)重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強(qiáng)筋的高度是受制於熔膠的流動(dòng)及脫模頂出的特性（縮水率、摩擦系數(shù)及穩(wěn)定性），較深的加強(qiáng)筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數(shù)、較高的縮水率。另外，增加長(zhǎng)的加強(qiáng)筋的出模角一般有助產(chǎn)品頂出，不過，當(dāng)出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時(shí)，產(chǎn)品的剛性、強(qiáng)度，與及可頂出的面積即隨著減少。頂出面積減少的問題可從在產(chǎn)品加強(qiáng)筋部份加上數(shù)個(gè)頂出凸塊或使用較貴的扁頂針得以解決，同時(shí)在頂出的方向打磨光潔亦有助產(chǎn)品容易頂出。從結(jié)構(gòu)方面考慮，較深的加強(qiáng)筋可增加產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度而無須大幅增加重量，但與此同時(shí)，產(chǎn)品的最高和最低點(diǎn)的屈曲應(yīng)力（bendingstress）隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計(jì)員須計(jì)算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會(huì)超出可接受的范圍。從生產(chǎn)的角度考慮，使用大量短而窄的加強(qiáng)筋比較使用數(shù)個(gè)深而闊的加強(qiáng)筋優(yōu)勝。模具生產(chǎn)時(shí)（尤其是首辦模具）：加強(qiáng)筋的闊度（也有可能深度）和數(shù)量應(yīng)盡量留有馀額，當(dāng)試模時(shí)發(fā)覺產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度有所不足時(shí)可適當(dāng)?shù)卦黾?，因?yàn)樵谀＞呱先コ摿媳仁褂脽富蚣由喜迦爰仍黾愉摿系姆椒▉淼煤?jiǎn)單及便宜。一0「_■1rJ11IJ壁厚b=0.6?0.75ac=2.5a-3班若須要更高之強(qiáng)度.貝憫上額外的助）*1二最少3注尸0.25亂轉(zhuǎn)角半密f=軍邊最少卅劇加強(qiáng)筋增強(qiáng)塑膠件強(qiáng)度的方法以下是加強(qiáng)筋被置於塑膠部件邊緣的地方可以幫助塑料流入邊緣的空間。屮壁厚b=ac-ad=2ae=0.6~0.7af=歸少2m置於塑膠部件邊緣地方的加強(qiáng)筋不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS減少在主要的部件表面上出現(xiàn)縮水情形，肋骨的厚度應(yīng)不可是相交的膠料厚度的50%以上，在一些非決定性的表面肋骨厚度可最多到70%。在薄膠料結(jié)構(gòu)性發(fā)泡塑膠部件，肋骨可達(dá)相交面料厚的80%。厚膠料肋骨可達(dá)100%。肋骨的高度不應(yīng)高於膠料厚的三倍。當(dāng)超過兩條肋骨的時(shí)侯，肋骨之間的距離應(yīng)不小於膠料厚度的兩倍。肋骨的出模角應(yīng)介乎單邊至以便於脫模容易。出摸角A肋骨縮水出摸角A肋骨縮水T-壁厚C-加強(qiáng)筋高度A?加強(qiáng)筋底厚度R-0.25T-0.60TS3T(最大)A-0.5T-0.7(最大)出模角AABS加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)PA單獨(dú)的肋骨高度不應(yīng)是肋骨底部厚度的三倍或以上。在任何一條肋骨的後面，都應(yīng)該設(shè)置一些小肋骨或凹槽，因肋骨在冷卻時(shí)會(huì)在背面造成凹痕,用那些肋骨和凹槽可以作裝飾用途而消除縮水的缺陷。PBT厚的肋骨盡量避免以免產(chǎn)生氣泡，縮水紋和應(yīng)力集中。方式的考慮是會(huì)限制了肋骨尺寸。在壁厚於3.2mm(1/8in)以下肋骨厚度不應(yīng)超過壁厚的60%。在壁厚超過3.2mm的肋骨不應(yīng)超過40%。肋骨高度應(yīng)不超過骨厚的3倍。肋骨與膠壁兩邊的地方以一個(gè)0.5mm(0.02in)的R來相連接，使塑料流動(dòng)暢順和減低內(nèi)應(yīng)力。

PC一般的肋骨厚度是取決於塑料流程和壁厚。若很多肋骨應(yīng)用於補(bǔ)強(qiáng)作

用，薄的肋骨是比厚的要好。PC肋骨的設(shè)計(jì)可叁考下圖PS的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)。PS肋骨的厚度不應(yīng)超過其相接壁厚的50%。經(jīng)驗(yàn)告訴我們違反以上的指引在表面上會(huì)出現(xiàn)光澤不一現(xiàn)象。PS置於中位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)PS置於中位的肋骨設(shè)計(jì)要點(diǎn)3二壁厚