2.6　加强筋的设计

注塑制品往往是由许多壁面组成的，而壁的厚度在工艺上受到一定的限制，不能做得太厚，但注塑制品在使用时，又要求有一定的强度和刚度，同时壁与壁之间的连接也要求具有较高的位置精度。为了克服这个矛盾，注塑制品在壁面上或壁与壁之间的连接处采用加强筋的形式来提高制品的强度（有不少资料将加强筋称为加强肋）。加强筋的效果可以不增加壁的厚度而使制品具有刚度与强度，尤其对于较大的平面用以防止弯曲。图2-5是用来提高板状注射成型制件刚性的典型筋结构，其中有壁面上的加强筋，也有壁与壁之间的支撑加强筋。图2-6中制品利用加强筋增加强度，保证了制品厚度的一致性。

实际上，加强筋的主要作用除了增加制品的结构强度与刚度外，还可以改善塑料的填充状况，避免制品变形、翘曲，减少内应力，是提高制品加工性能的重要手段。在传统和气助注射成型过程中，筋还通常被用作浇口或导流装置帮助填充和密封。

设计过程中不仅要考虑筋的结构性能，还要考虑诸如排气、脱模等加工问题，故而对于加强筋在制品上的方向及形状等问题需要多加注意。

从筋的开设方向来说，筋的开设方向应与熔融塑料在模具型腔内的流动方向一致。这样可以改善熔融塑料的流动。若与料流方向垂直，则会使熔融塑料流动受到阻碍，不容易充满型腔，同时不能阻碍脱模动作。如图2-7（a）是不理想的设计方案，而图2-7（b）就较为理想。另外，筋的排列须沿弯曲的方向，这样可以达到最大的刚度。对于一个长而薄的平板，只两端有支撑。如果在平板的长度方向上增加筋板，则会很大程度地增加刚度；相反，如果在平板宽度的方向上增加筋板，刚度增加不大。

从形状上来说，加强筋必须有足够的脱模斜度，应尽可能选用最大的许可斜度。筋的底部和端部呈圆弧过渡，尤其是底部，要防止应力集中而影响制品的质量。筋和侧壁相交的地方通常有一半径或圆角，一方面可以改善充模特性；另一方面可以减小局部应力集中的可能性，并使壁厚的改变更加平缓。加强筋的高度不要达到制品的支承表面或与筋邻接的制品边缘，应留有0.5～1.0mm距离，这样不仅不会影响到支承面，而且还不会引起制品支承面的变形，还可不必担心加强筋所加强表面的较大变形。如图2-8所示。

当然，相对于制件主体的壁厚来说，加强筋壁厚较大时，有可能导致凹痕和收缩孔的形成，如图2-9（b）所示。如果筋基部的圆角半径过大，也可能会出现同样的问题，如图2-9（c）所示。尽管采用较大的圆角半径在理论上能减小局部应力集中，但是过厚的断面和过大的半径都会导致收缩应力和收缩孔的形成，这将降低该区域的极限强度，因为收缩，制品刚性和脱模制品的表面积都会减少。筋的最小实际宽度受充模因素的限制，而其最大宽度却受生产制件所用材料的收缩特征、对制件的包装方便性和塑件的外观平滑要求等因素制约。

筋的最佳设计必须集中于下述几个方面：选择适当的筋的间距、高度、壁厚、脱模斜度、制件壁厚和筋圆角半径，如图2-10所示。通常，筋每边的斜度（θ）取0.5°～1.5°筋的高度L≤5h（常取2.5h～3.5h），筋间距≥2h～3h，筋根部半径（R）0.25h～0.40h，筋的厚度取0.4h～0.8h。当然在实际设计过程中要根据所用的材料和具体的设计要求来确定上述尺寸。