塑料件加强筋设计原则

我们在进行产品结构设计时，为了保证塑料外壳的强度和刚性，经常会给产品加一些加强筋。在保证壁厚不变的情况下，增加加强筋不仅能够使产品强调和刚性增加，也可以防止塑料外壳变形，也有利于注塑时原料的流动，使产品更容易注塑。

 

核心设计原则

1、合理厚度

加强筋设计最关键的黄金法则是保持合理厚度，主要是控制加强筋根部厚度，一般设计要求是维持在壳体壁厚的50%-70%之间，优先推荐50%-60%的比例，切记不可等于或超过基体壁厚。如果加强筋根部过厚，就会在根本与壁厚的交汇处形成局部“热区”，导致该区域冷却速度远慢于周围薄壁部位，进而引发表面缩水、内部缩孔及应力集中等缺陷。假如设计的产品壁厚为2mm，那么我们在设计加强筋时，根部厚度应控制在1-1.4mm，我一般会要求把设计保持在1-1.2mm；如果产品表面是光面，客户对表面质量要求极高，厚度比例可降至40%-50%，如果对强度要求较高且非外观面的部件，比例可适当做的70%。（这里大家注意，我主要强调的是比例，所以我们根据自己设计的产品来进行评估。）

 

2、高度限制

加强筋在设计时不宜过高，过高的话由于自身的刚性不足，在受到外力时会变形造成扭曲。一般情况下高度应不超过壳体壁厚的3倍，特殊情况可以做到3.5倍，但最终还需要和模具厂评估具体的可行性。

 

在我们设计时，如果需要使高刚性变强时，我们通常会优先选择增加加强筋数量而非高度，长期的经验表明，多根细筋的强化效果要优于单根粗筋，同时能够降低成型缺陷风险。

 

3、合理的间距

当然加强筋不是说做的越多越好，合理的排布间距，不仅能提高产品的强度，还能降低产品的重量。如果我们把加强筋的间距做的过小就会形成密集的 “阻隔结构”，使料流在模具中流动缓慢，容易导致产品出现填充不足、困气、烧焦等问题，尤其对低流动材料影响更明显。之前我们给客户设计的一款产品因为工程师对于间距考虑欠佳，再加上材料用的pc材料，本身流动性就慢，导致每次注塑的适合都会注塑不满，后来调整了模具将加强筋间距加大才改善了。一般设计时，中心距应不小于2倍壳体壁厚，且最低不低于2mm，优先推荐2.5-3倍壁厚的间距。

 

4、脱模斜度

理论上来说我们在做设计时，所有加强筋的侧壁必须设计脱模斜度，以确保注塑件能顺畅从模具中取出，避免粘模或表面拉伤。当然对于那些比较矮的加强筋不做斜度也是不影响脱模的。常规设计时，脱模斜度一般我们要求单边做到0.5°-1.5°，随着加强筋高度越高，斜度应相应增大，以降低脱模阻力。当然在针对不同材料时，我们给出的对应斜度也会不同。结晶性材料如PP、PA，因收缩率较大，斜度建议控制在1°-1.5°；非结晶性材料如ABS、PC，收缩率较小，斜度可设为0.5°-1°；有些时候，因为产品尺寸比较大已经产品的特殊性，对于高度超过3倍壁厚的深腔加强筋来说，斜度建议提升至2°-3°，避免因为加强筋过高导致粘模和表面拉伤。

 

5、圆角过渡

为了避免应力集中现象，我们在加强筋的根部最好加上一个圆角，用于过渡。圆角半径应不小于0.25倍壳体壁厚，最小不低于0.2mm，一般设计在0.3-0.5mm的范围就可以。顶部也可以适当的加点圆角，用来改善材料的流动性，减少困气。顶端圆角半径建议为0.1-0.3mm。需要注意的是，根部圆角我们在设计时不宜过大，过大的话会导致局部壁厚超标，从而形成新的缩水风险。优秀的加强筋设计应该做到“隐形”的特质，不仅能够提升产品性能，同时也不会影响产品的外观与手感，我们在设计时也需要结合实际产品需求和模具生产制造的能力。在设计过程中只有我们细心规避常见错误，降低产品缺陷才能设计出既坚固又美观的塑料外壳。