加強筋 ( Ribs )

基本設(shè)計守則

加強筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強筋有效地如『工』字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強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，加強筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。

加強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。加強筋的長度可與產(chǎn)品的長度一致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。要是加強筋沒有接上產(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。

加強筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產(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，加強筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。

加強筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時的摩擦力，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)品厚度與加強筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個要求。圖中加強筋尺寸的設(shè)計雖然已按合理的比例，但當(dāng)從加強筋底部與外壁相連的位置作一圓圈R1時，圖中可見此部份相對外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會相當(dāng)大。如果將加強筋底部的寬度相對產(chǎn)品厚度減少一半(產(chǎn)品厚度與加強筋尺寸的關(guān)系圖b)，相對位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強筋比使用單一條高的加強筋較為優(yōu)勝，但當(dāng)使用多條加強筋時，加強筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強筋的形狀一般是細(xì)而長，加強筋一般的設(shè)計圖說明設(shè)計加強筋的基本原則。留意過厚的加強筋設(shè)計容易產(chǎn)生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會加長生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。

除了以上的要求，加強筋的設(shè)計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加強筋設(shè)計的影響非常大。此外，塑料的蠕動(creep)特性從結(jié)構(gòu)方面來看亦是一個重要的考慮因數(shù)。例如，從生產(chǎn)的角度看，加強筋的高度是受制於熔膠的流動及脫模頂出的特性(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，增加長的加強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，產(chǎn)品的剛性、強度，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)品加強筋部份加上數(shù)個頂出凸塊或使用較貴的扁頂針得以解決，同時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，較深的加強筋可增加產(chǎn)品的剛性及強度而無須大幅增加重量，但與此同時，產(chǎn)品的最高和最低點的屈曲應(yīng)力(bending stress)隨著增加，產(chǎn)品設(shè)計員須計算并肯定此部份的屈曲應(yīng)力不會超出可接受的范圍。