塑胶零件加强筋壁厚卡扣设计及经验
塑胶产品加强筋设计
塑胶产品加强筋设计1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。
2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。
长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易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。
塑胶的结构设计：加强筋篇（上）
塑胶的结构设计：加强筋篇（上）一、加强筋的含义：加强筋：又称加强肋、肋骨，模具行业上俗称骨位，是产品（特别是塑胶制品）用来提高制品整体或局部刚度（强度）上的一种功能结构。
二、加强筋的作用：1、加强作用：这是加强筋的核心作用，主要是增加塑胶制品的刚度，减少塑胶制品变形的程度；同时也可以增加某些结构的强度，如螺丝柱。
2、导流作用：加强筋可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑脂流入制品的支节部分起到很大的作用。
3、辅助作用：在与其他零件装配时，提供导向、定位、支撑等作用。
三、加强筋的设计：一提到加强筋，相信各位从事机械结构设计行业的攻城狮们都或多或少了解，从外形上看，它比其他大部分功能结构要简单得多，同时，由于加强筋很多时候一般不直接参与装配设计，很多攻城狮们对于加强筋的设计都比较随意，顶多只是遵循以下几点被业界公认的行业经验。
•提高塑胶件的刚度，应该通过添加加强筋的方式而不是单纯增加壁厚；••加强筋的厚度不宜太厚，否则塑胶件表面会产生凹陷（缩水）等缺陷；••加强筋的高度不宜太高，太高容易因困气而引起短射；•以上几点经验都说得没错，但是即使了解了，也不确保能设计出合适的结构，加强筋是一种让攻城狮们又爱又恨的功能结构，爱它的地方在于它能明显增强塑胶件的刚度，恨它的地方在于同时它会引起塑胶件表面的产生凹陷（缩水）等外观不良缺陷，凹陷一定会存在，只不过可以通过合理设计使得产生的凹陷肉眼分辨不出来。
那怎么设计加强筋呢，或者设计加强筋时需要考虑些什么呢？加强筋设计的原则：•基于刚度原则••基于外观质量原则•基于加工工艺原则•01基于刚度原则上文已经提到，加强筋起到加强、导流、辅助等作用，导流、辅助作用很好理解，这里就不详细介绍，下面主要介绍的是加强筋是怎么对塑胶件的刚度起到加强作用的。
首先，我们需要了解什么叫做刚度，同时不要与强度混淆。
刚度：是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力，它是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
塑胶件加强筋结构设计
塑胶产品部件设计准则之加强筋 ( Ribs )2008-10-29加强筋 ( Ribs )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。
长方形的加强筋必须改变形状使生产更容易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。
塑料件结构设计5-加强筋设计分析
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。
塑料件结构设计5-加强筋设计
精心整理塑料件结构设计-（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??????约20%，)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2T(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.筋根部厚度约为(0.5~0.7)T；筋间间距>4T；筋高L<3TPC,PPO T<0.6TPA,PE T<0.5TPMMA,ABS T<0.5TPS 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???便宜。
???5.1?(1)?本。
(2)?(3)?5.2?????????????5.3?(1)?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。
塑胶件设计规范之壁厚、加强筋、螺丝柱
一、塑胶件设计一般步骤
1.3、手办样制作和定型
• 塑件3d设计完成后,需制作手办样,进行试组装和测试验证. 并通过计算机对产品进行CAE分析,跌落抗冲击强度、结构 刚性、强度、流体散热、风等分析；包括注塑成型工艺过 程模拟,塑料溶体流动、保压、冷却、收缩和翘曲变形分析. 根据结果对塑件设计进行修改与优化,直至定型后下模生产.
二、 塑件设计的通用规范
2.3、增加刚性减小变形的结构设计
合理掏胶偷 胶 —降本
• 1.塑件加强筋的设计
• 加强筋设计中的要求：
4设置加强筋的方向应与料流方向尽量保持一致,以防止冲模时 料流受到扰乱降低制件的韧性或影响制件的外观质量. 5加强筋若没有与产品的外壳接上的话,末端部分不应该突然终 止,应该渐次地将高度降低,直至完结.从而减少出现困气、填充 不满及烧焦痕迹的问题,俗称火箭脚. 6对于加强筋引起的塑件缩瘪,可采用一些凹槽等形式来修饰和 隐藏见右图. 7加强筋典型实例.
1.03~1.06 1.14~1.15 1.41~1.43
0.20~0.25
1.5
0.22~0.29
21~63
57~83
62~68
1.8~2.9
—
2.8
23~60
40~270
40~75
18~70
90~120
113
62~971.8~3 .0GPa①
60~110
91~922.6G Pa①
聚碳酸酯
PC 1.18~1.20 0.2~0.3 60~88 2.5~3.0 80~95 —
塑胶件设计规范之壁厚、加强筋、螺丝柱
• 3·断后伸长率ε ：试样在拉伸断裂时，工作部分标距的增量与初始值之比。计算公式 ：ε=（L-L0）/L0 L：试 样断裂时标距值 L0：试样标距初始值。韧性塑料由于有屈服现象，断裂伸 长率可以很大，脆性材料断裂伸长率很小，因此断裂伸长率可以反映出材料的韧 性。
• 工艺结构设计的合理是塑件生产的前提，关系到塑件质量 、生产率和成本。要考虑模塑成型的可行性，必须合理处 理流动性、收缩率、脱模、嵌件等问题，还有产品的连接 装配，不但能简化零件以及模具，还可保证生产时高效组 装。
• 造型设计，完美的外形是当今产品热卖的重要因素，要特 别关照。
一、塑胶件设计一般步骤
。
一、塑胶件设计一般步骤
1.2、结构设计
• 塑件的结构考虑，主要有功能结构、工艺结构和造型结构 等三方面。
• 功能结构是设计结构的设计核心，确定使用功能的形状、 尺寸、壁厚等。相似借鉴，在设计前，首先应该查找公司 和同行类似的产品，原有的产品发生过哪些问题，有哪些 不足，参考现有的成熟结构，避免有问题的结构形式。
二、 塑件设计的通用规范
2.1、材料的选择 主要从以下几个方面考虑 • 1.满足结构功能的要求： 根据制品的受力类型和受力状态及其对材料产生的应变 来筛选能满足使用要求的材料是很必要的。也就是说，要 考虑上述各种环境下的外力作用变化，是拉伸，压缩、弯 曲、扭曲、剪切、冲击或摩擦，或是几种力的组合。此外 ，还要考虑外力的作用方式是快速的（短暂）或是恒应力 或恒应变的，是反复应力还是渐增应力等等。用于冲击负 荷场合的制品，应选择冲击强度高的；用于恒定应力的场 合而且必须防止变形时，应选择蠕变小的材料；用于反应 力作用的场合应该选择疲劳强度比较高的材料； • 2.满足产品的使用环境: 所谓使用环境是指材料或制品使用时经周围环境的温度 的、湿度介质等，特别是温度和湿度条件 • 3.要有成本限制
塑料注塑件加强筋的设计方法
塑料注塑件加强筋的设计方法王 洪3 (杭州应用工程技术学院机械工程系 浙江杭州310012)摘 要 主要研究了利用加强筋提高塑料注塑件刚度的措施。
理论分析及实验研究的结果表明,加强筋的厚度对注塑件表面质量有很大影响;加强筋的高度和数量直接影响注塑件的刚度;加强筋的布置对注塑件的刚度也有重要影响。
主题词 加强筋 热塑性塑料 刚度设计D esign M ethod of M olded Pla stic Part w ith R ibsW ang Hong (H angzhou In stitu te fo r A pp lied Engineering H angzhou Zhejiang310012PRC)Abstract T he p rocesses fo r increasing the rigidity of the mo lded p lastic part w ith rib s w ere analyzed in th is paper.T he resu lts of theo retical analises and experi m en tal research show that the th ickness of the rib s has a great effect on the quality of the mo lded p lastic part.T he heigh t and num ber of the rib s have a direct effect on the rigidi2 ty of mo lded p lastic part.T he arrangem en t of the rib s has i m po rtan t effects on the rigidity of mo lded p lastic part too.1 引 言由于塑料与其它材料相比弹性模量偏低,因此注塑件所需要的抗弯和抗扭刚度一般通过在注塑件上设计加强筋、折弯或曲面的方法解决。
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壁厚基本设计之平面准则
在大部份热融过程操作, 包括挤压和固化成型, 均一的壁厚是非常的重要的; 厚胶的地方比旁边薄胶的地方冷却得比较慢, 并且在相接的地方表面在浇口凝固 後出现收缩痕; 更甚者引致产生缩水印, 热内应力,挠曲部份歪曲, 颜色不同或不同透明度; 若厚胶的地方渐变成薄胶的是无可避免的话, 应尽量设计成渐次的改变, 并且在不 超过壁厚3:1的比例下.
加强筋的一般設計形式 角支撑的形式
材料厚度与加強筋的尺寸关系（一）
PC,PPO PA,PE PMMA,ABS PS
T’<0.6T T’<0.5T T’<0.5T T’<0.6T
肋根部厚度约为(0.5~0.7)T 肋间间距>4T 肋高L<3T
不同材质的加强筋细节有所区别 ABS
材料厚度与加強筋的关系（三）
二.圆筒搭扣配合
三.搭扣钩尺寸及作用力
材料厚度与加強筋的关系（二）
材料厚度与加強筋的关系（四）
如果对外观要求不是很严格的话可以在此处 加一个槽防止缩水和产生气泡
三 塑胶零件及产品设计---卡扣篇
卡扣的使用时机
两部品结合后,仍具有活动性,如滑动键,电池盖…等； 弥补主壳螺丝锁附后,强度之不足； 使产品组装更具方便性,降低工时； 适用于可换外观饰片之固定设计.
转角处的壁厚设计不当后果及改善措施
转角位的设计准则亦适用於悬梁式扣位:
因这种扣紧方式是需要将悬梁臂弯曲嵌入,转角位置的设计图说明如果转角弧 位R太小时会引致其应力集中系数(Stress Concentration Factor)过大, 产品弯 曲时容易折断, 弧位R太大的话则容易出现收缩纹和空洞, 因此, 圆弧位和壁厚 是有一定的比例, 一般介乎0.2至0.6之间, 理想数值是在0.5左右.
一 塑胶零件及产品设计---壁厚篇
壁厚基本设计守则
1. 壁厚的大小取决於产品需要承受的外力, 是否作为其他零件的支撑,承接柱位 的数量,伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定.
2. 一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm为限:
从经济角度来看: 过厚的产品不但增加物料成本,延长生产周期和冷却时间, 增加生产成本;
塑胶零件及产品设计
基本纲要： 塑胶零件中加强筋的应用与设计; 塑胶零件中壁厚的选择与设计; 塑胶零件中卡扣强度计算及其应用.
塑膠制品設計原則
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.
热塑性塑料的胶厚设计叁考表
不同的塑胶物料有不同的流动性, 胶位过厚的地方会有收缩现象, 胶位过薄的地方 塑料不易流过, 以下是一些建议的胶料厚度可供叁考.
其实大部份厚胶的设计可从使用加强筋及改变横切面形状取缔之, 除了可减省物 料以致减省生产成本外, 取缔后的设计更可保留和原来设计相若的刚性, 强度及功 用, 下图的金属齿轮如改成使用塑胶物料,更改后的设计理应如图一般, 此塑胶齿 轮设计相对原来金属的设计不但减省材料, 消取因厚薄不均引致的内应力增加及 齿冠部份收缩引致整体齿轮变形的情况发生.
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.
壁厚的差异产生内应力的影响
壁厚的差异产生缩水和气泡的影响
针对壁厚差异较大处的过度改善措施
针对壁厚设计不良产生的变形的改善措施
壁厚设计考虑对产品成型产生的影响
壁厚过度处必要时考虑到胶口设计对产品的影响
壁厚基本设计之转角准则
壁厚均一的要诀在转角的地方也同样需要, 以免冷却时间不一致, 冷却时间长的 地方就会有收缩现象, 因而发生部件变形和挠曲; 此外, 尖锐的圆角位通常会导致部件有缺陷及应力集中, 尖角的位置亦常在电镀过 程後引起不希望的物料聚积; 集中应力的地方会在受负载或撞击的时候破裂; 较大的圆角提供了这种缺点的解决方法, 不但减低应力集中的因素, 且令流动的塑 料流得更畅顺和成品脱模时更容易.
二 塑胶零件及产品设计---加强筋篇
加强筋的作用
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, 减轻重 量, 降低成本; 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; 便于塑料熔体的流动, 在塑料制品本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道.
加强筋的一般設計形式
从产品设计角度来看: 过厚的产品增加导致产生 ”空穴” 气孔的可能性， 大大削弱产品的刚性及强度 .
1. 由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑, 太突然的壁厚过渡转变 会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题, 并且此處 模具易產生磨損.
2. 采用固化成型的生产方法时, 流道, 浇口和部件的设计应使塑料由厚胶料的 地方流向薄胶料的地方, 这样使模腔内有适当的压力以减少在厚胶料的地方 出现缩水及避免模腔不能完全充填的现象; 若塑料的流动方向是从薄胶料的 地方流向厚胶料的地方, 则应采用结构性发泡的生产方法来减低模腔压力.
卡扣的操作原理
主壳卡扣的基本形式
主壳卡扣的基本形式
可以将扣的孔设计成盲孔
主壳卡扣的基本形式
以功能区分卡扣的基本形式
一. 永久型 二. 可拆卸型
永久型
可拆卸型
球型可拆卸型
需加外力的可拆卸型
搭扣配合及其计算
一. 扭转搭扣配合 二. 圆筒搭扣配合 三. 搭扣钩尺寸及作用力
一. 扭转搭扣配合