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塑料件结构设计5_加强筋设计说明

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塑料件结构设计-（5）加强筋设计
浏览 发布时间 15/05/10
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
型，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』字型
筋，倒扣结构将难於成型，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，
从而减少出现困气、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出模角以减低脱模顶出时的摩擦力，底部相接产
品的位置必须加上圆角以消除应力过分集中的现象，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
分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。 （.iw168.cn)
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产品厚度与加强筋尺寸的关系
为避免缩水， 筋的根部为0.6T，筋的高度为2 T (最大不过3T), 底
部圆角为R=0.125T, 拔模斜度为0.5°~1.5°, 筋的方向最好和GATE同
向. 筋间的距离尽可能在壁厚两倍以上.
筋根部厚度約為(0.5~0.7)T；筋間間距>4T；筋高L<3T
PC,PPO T<0.6T
PA,PE T<0.5T
PMMA,ABS T<0.5T
PS T<0.6T
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(creep)特性从结构方面来看亦是一个重要的考虑因素。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出的特性(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，与及可顶出的面积
即随着减少。顶出面积减少的问题可从在产品加强筋部份加上数个顶出凸块或使
用较贵的扁顶针得以解决，同时在顶出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(bending stress)随着增加，产品设
计员须计算并肯定此部份的屈曲应力不会超出可接受的围。
从生产的角度考虑，使用大量短而窄的加强筋比较使用数个深而阔的加
强筋优胜。模具生产时：加强筋的阔度(也有可能深度)和数量应尽量留有馀额，
当试模时发觉产品的刚性及强度有所不足时可适当地增加，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的方法来得简单及便宜。
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加强筋增强塑胶件强度的方法
以下是加强筋被置於塑胶部件边缘的地方可以帮助塑料流入边缘的空
间。

置於塑胶部件边缘地方的加强筋
5.1 加强筋的作用
(1) 在不加大制品壁厚的条件下，增强制品的强度和刚性，以节约塑料用量，
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减轻重量，降低成本。
(2) 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形。
(3) 便于塑料熔体的流动，在塑件本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道。
5.2 加强筋的形状及尺寸
塑件上加强筋和凸台的形式和应用如图2-9，图2-10所示。

加强筋尺寸参数如图2-11，图2-12所示。
凸台的形状及尺寸参数如图2-13~图2-15所示。
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角撑位于制品边缘，支撑制品壁面，以增加强度及刚度，尺寸参数如图
2-16所示。

5.3 加强筋的设计要点
(1) 用高度较低、数量稍多的筋代替高度较高的单一加强筋，避免厚筋底冷却
收缩时产生表面凹陷（图2-17、图2-18）。当筋的背面出现凹陷影响美观时，
可采用图2-19所示的装饰结构予以遮掩。
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(2) 筋的布置方向最好与熔料的充填方向一致（见表2-12中示例）。
(3) 筋的根部用圆弧过渡，以避免外力作用时产生应力集中而破坏。但根部圆
角半径过大则会出现凹陷。
(4) 一般不在筋上安置任何零件。
(5) 位于制品壁的凸台不要太靠近壁，以避免凸台局部熔体充填不足(图2-2
0)。
加强筋在防止制品变形、增加制品刚性方面的应用如图2-21~图2-22所
示。
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加强筋设计注意的问题参见表2-12。
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塑料制品的结构设计规范

塑料制品的结构设计规范

塑料制品的结构设计规范1双林汽车部件股份有限公司企业技术规范塑料制品的结构设计规范-10-20发布 -10-XX实施双林汽车部件股份有限公司发布塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。

§1 塑料制品设计的一般程序和原则1.1 塑料制品设计的一般程序1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、选定塑料品种3、制定初步设计方案, 绘制制品草图( 形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等)4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、制品设计、绘制正规制品图纸6、编制文件, 包括塑料制品设计说明书和技术条件等。

1.2 塑料制品设计的一般原则1、在选料方面需考虑: (1) 塑料的物理机械性能, 如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等; (2) 塑料的成型工艺性, 如流动性、结晶速率, 对成型温度、压力的敏感性等; (3) 塑料制品在成型后的收缩情况, 及各向收缩率的差异。

2、在制品形状方面: 能满足使用要求, 有利于充模、排气、补缩, 同时能适应高效冷却硬化( 热塑性塑料制品) 或快速受热固化( 热固性塑料制品) 等。

3、在模具方面: 应考虑它的总体结构, 特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。

同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺, 以便使制品具有较好的经济性。

4、在成本方面: 要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限, 尽可能降低成本。

§2 塑料制品的收缩塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象, 收缩的大小用收缩率表示。

%10000⨯-=L LL S 式中S ——收缩率;L 0——室温时的模具尺寸; L ——室温时的塑料制品尺寸。

影响收缩率的主要因素有:(1) 成型压力。

型腔内的压力越大, 成型后的收缩越小。

非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。

(2) 注射温度。

温度升高, 塑料的膨胀系数增大, 塑料制品的收缩率增大。

壁厚与加强筋的关系

壁厚与加强筋的关系

1•引言塑料与钢铁、水泥、木材并称为四大工程材料P随着科学技术的进步，塑料的应用也愈加广泛。

从事机械设计的工程技术人员应具有肯定的塑料构件的设计学问。

笔者总结了注塑成型塑料件结构设计的若干要点，这对设计相关产品有借签作用。

2∙结构设计要点2.1壁厚合理从成型质量的角度来看，塑料件的壁厚过大，在成型的过程中简单产生凹陷、缩孔等缺陷;壁厚太小，则会造成进胶困难，不易布满型腔而造成缺料。

塑料件的壁厚应尽可能匀称，可实行缓和的形式过渡，也可采纳局部挖空的结构，使壁厚变的匀称，避开成型过程中产生翘曲变形等缺陷。

2.2加强筋结构的设计原则在塑料件上设置加强筋，可提高塑料件的强度和刚度，防止塑料件的翘曲变形。

选择恰当的加强筋位置可改善塑料融体的流淌性。

加强筋的尺寸一般遵循以下原则:①筋的壁厚一般为主体厚度t的0.4倍，最大不超过0.6倍;②筋之间的间距大于43筋的高度低于3t;③螺钉柱的加强筋至少低于柱子表面1.0mm;④加强筋应低于零件表面或分型面至少1.0mm。

多条加强筋相交，要留意相交带来的局部材料积累问题。

其改进方法是:①将加强筋错位;②加强筋交叉部位设计成空心结构。

瘦长的加强筋，如受力，应尽量使其承受拉力，避开承受过大的压力。

由于塑料材料的弹性模量很低，简单消失失稳问题。

这与我们在进行金属铸件设计时所遵循的优先受压原则相反，需要特殊留意。

2.3避开应力集中塑料件的结构设计要特殊留意避开尖锐棱角的产生。

棱角处几何外形的过渡不连续，此处会产生应力集中现象，从而会产生裂纹。

塑料材料的强度通常很低，应力集中的地方更易损坏。

避开应力集中主要的措施是改善构件的尖锐棱角部位的结构形式。

例如，在尖角部位增加倒角、倒圆角或以平缓的过渡段代替。

当因构件功能的需要而不行直接增加倒角、倒圆角时，可通过在尖角处减小局部结构强度，向内掏出圆角的方法降低应力集中，参照图1所示直线导轨的改进设计方案。

塑料螺纹的牙形应优先采纳圆形和梯形，避开三角形、矩形，这样可以减低缺口效应，提高螺纹的承载力量。

浅析注射成型塑料件结构设计

浅析注射成型塑料件结构设计


④加强筋应低于零件表面或分型面至少 １ ｍ ． ｍ。 ０ 多条加 强筋 相交 ， 注意相 交带 来 的局部材 料堆 要 积问题 。其改进方法是 ： ①将加强筋错位 ； ②加强筋 交叉部位设计成空心结构 …。
收 稿 日期 ：０ ０一６一ｏ ２１ ｏ ３
作者简介 ： 赵
雷 （９ ０ ） 男 ， １８ 一 ， 河北邢 台人 ， 助理工程师 ， 主要从事 医疗器械产品的研 发和结构设计方面的工作。
Ｚｈ ｏ Ｌｅ ａ ｉ
Ｓｒ ｃｕ ａ ｅｉｎｏ ｅｉｊｃｉｎｍｏｄｎ ｌｓ ｃｐ ｒ ｔｕ ｔｒｌ ｓ ｆｔ ｅｔ ｌｉｇｐａｔ ａ ｔ ｄ ｇ ｈ ｎ ｏ ｉ ｓ
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随着科学技术的进步 ， 塑料的应用也愈加广泛 。从事 机械设计的工程技术人员应具有一定 的塑料构件的 设计知识。笔者总结了注塑成型塑料件结构设计 的
细长的加强筋， 如受力 ， 应尽量使其承受拉力 ， 避 免承 受过 大的压 力 。因为 塑料 材料 的弹性 模量 很低 ， 容易出现失稳问题。这与我们在进行金属铸件设计
经 验 交 流
塑料制品的结构设计规范

塑料制品的结构设计规范

双林汽车部件股份有限公司企业技术规范塑料制品的结构设计规范2008-10-20 发布2008-10-XX 实施双林汽车部件股份有限公司发布塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。

塑料制品设计的一般程序和原则1、 详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、 选定塑料品种3、 制定初步设计方案，绘制制品草图（形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等）4、 样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、 制品设计、绘制正规制品图纸6、 编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。

1.2 塑料制品设计的一般原则1、 在选料方面需考虑： ⑴塑料的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等；（2）塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率，对成型温度、压力的敏感性等；（3）塑料制品在成型 后的收缩情况，及各向收缩率的差异。

2、 在制品形状方面：能满足使用要求， 料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）3、在模具方面：应考虑它的总体结构，形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。

4、 在成本方面：要考虑注射制品的利润率、 年产量、原料价格、使用寿命和更换期限， 尽可能降低成本。

§ 2塑料制品的收缩塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象，收缩的大小用收缩率表示。

专100%式中S ――收缩率;L0——室温时的模具尺寸;L ――室温时的塑料制品尺寸。

影响收缩率的主要因素有: （1）成型压力。

型腔内的压力越大，成型后的收缩越小。

非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增 大分别呈直线和曲线形状下降。

（2）注射温度。

温度升高，塑料的膨胀系数增大，塑料制品的收缩率增大。

但温度升高熔料的密度增大, 收缩率反又减小。

两者同时作用的结果一般是，收缩率随温度的升高而减小。

（3）模具温度。

通常情况是，模具温度越高，收缩率增大的趋势越明显。

1.1 塑料制品设计的一般程序有利于充模、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑等。