加強(qiáng)筋 ( Ribs )

基本設(shè)計守則

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(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(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。

加強(qiáng)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(qiáng)筋尺寸的關(guān)系圖a說明這個要求。圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計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，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(qiáng)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(qiáng)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(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，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，加強(qiáng)筋一般的設(shè)計圖說明設(shè)計加強(qiáng)筋的基本原則。留意過厚的加強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(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，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(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，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。