肋、凸台、边缘、曲面、支承面和圆角的设计优化

1.加强肋

由于注塑件是壁厚均匀的薄板组合体，要提高注塑件的抗弯刚度，通常用增设薄板加强肋的方法，它同时也能减小注塑件的翘曲变形，提高抗蠕变性和抗冲击性能。此外，添加肋改善了塑料熔体的充模流动，或缩短了流程或增加了流程的截面。

加强肋的设置，其形状要正确，尺寸要与壁厚s成一定比例。图7-4所示为热塑性塑料的肋的设计。肋的高度不超过3s；肋的根部厚度不超过0.75s。肋的根部过厚会在注塑件外表面产生凹陷，在材料中央产生真空泡。

图7-5所示为热固性塑料的肋的设计。肋的底宽t不超过制品壁厚s。底宽t小于1.6mm时，肋的高度h不超过2s；通常肋的高度不超过3s。对于纤维充填热固性塑料，加强肋的内圆角R按肋的高度大小取R=0.8～5mm，以改善熔体的流动性，提高肋的根部强度。

图7-4 热塑性注塑件上加强肋的形状和尺寸

注：t=（0.4～0.75）s；h=（2.5～3）s；α=4°～6°；β=2°；R≥（0.25～0.4）s；r≥（0.125～0.25）s；

两肋中心的间距=（3～4）s。

图7-5 热固性注塑件上加强肋的形状和尺寸

注：t≤s；h=（2～3）s；α=10°；β=5°；b=0.5t；R≥0.8～5mm。

还有一种并列多条肋的框式结构注塑件，如图7-6所示，两肋之间的间距d至少为2.5s。这种结构相当于中空的矩形截面梁，用料不多，但有较大的抗弯截面模量，能承受较大的弯曲负载。

如图7-7所示，加强肋是常用的刚性结构设计方法。图示的注射成型板件上有四种结构形式的加强肋。第一种是全长加强肋。肋的方向应沿着弯曲梁的纵向平面；第二种是部分长度的肋，它与侧壁没有交汇；第三种是低于侧壁的全长肋；第四是角板式加强肋，它的设置是为了增强侧壁。在注射模具设计时，浇口位置要使加强肋的布排沿着塑料熔体充模时的流向，要有利排气，还要考虑到易于脱模顶出。

加强肋的分布应该相互错开，尽量避免两条肋十字交汇。图7-8所示的布置，减少了塑料在局部汇集过多而形成凹陷和真空泡的可能。

侧长边与短边接近的大面积平板，如图7-10所示，常用网状肋条板。肋条的合理布置和结构、提高刚性和节省体积用料，是肋条板设计的目标。先分析如图7-9所示的单个肋条：梁或板的外表面上布置的肋应该轻薄，肋宽是底板壁厚的0.4s；泡沫塑料的加强肋宽度，等于底板厚度s；一般加强肋的宽度为（0.6～0.75）s。假定肋宽等于底板s、肋的高度h从（1.5～5）s，h越大，板的刚度增大，但肋条板成型困难，注射成型时熔体流动充模和固化后脱模困难。

图7-6 多肋加强板的结构尺寸

注：α_min=0.5°；t=（0.5～0.75）s；d_min=2.5s；R=0.25s；C_max=3s。

图7-7 注塑梁上的加强肋

a—全长肋 b—部分长度肋 c—较低的肋 d—角板式肋

图7-8 加强肋的合理分布

图7-9 梁或板上的肋的设计

a）板的外表面上的肋 b）加强肋 c）发泡制品上的加强肋 d）肋之间的最小间距 e）芯厚肋 f）渐变肋

在网状交叉肋板基础上，又发展了圆筒桩头为节点的网格肋条板，如图7-10所示。圆桩头改善了交叉肋条汇合部位的工艺性，减少注射成型时产生凹陷和真空泡，容许十字网格肋再增对角肋，提高了肋条板的刚性。

图7-10 圆筒桩头为节点的网格肋条板

a）圆筒节点直肋 b）圆筒节点直肋加对角肋 c）星形节点辐射肋

图7-11 凸台的结构尺寸

s—注塑件壁厚 d—装配孔孔径 注：c=2.0～2.5d；h=3s；e=0.9h；f=（0.3～1）e；α=0.5°～1.5°；i=0.25s；j=g=0.6s。

2.凸台

注塑件壁上的柱状凸台，一般用来与其他零件装配连接。它要求承受较大的紧固力，容易开裂。图7-11、图7-12和图7-13所示为一些凸台的结构和尺寸。当凸台设置在大平面上或者远离壁边时，应该有两条、三条或四条加强肋，有斜角片也有片条的。加强肋也往往设置在制品的边缘及已有肋的部位。肋不但加强了凸台，而且改善了对凸台的流动充模。

通常凸台比相邻几何结构高一些，其形状为圆柱形最多，也有方形、矩形或椭圆棱柱体。凸台的外径应等于孔径的2倍。其壁厚不超过注塑件壁厚s，或为壁厚s的一半。凸台高度h不超过外径的2倍，或等于壁厚s的3倍；凸台应有足够的脱模斜度；凸台与壁面接合处应有足够的圆角。

外侧凸台通常用于制品的连接和固定，如图7-14所示。凸台为中空等壁厚的结构，参照前述结构尺寸。凸台高度一般与宽度相等或不超过宽度的2倍。(www.xing528.com)

3.边缘

除了加强肋，还有一些常见的提高注塑件刚性的结构。例如图7-15所示的壳体边缘用各种形式的结构，既能使提取方便，还都能提高容器外壳的刚性。

4.底盖曲面和侧壁增强

由于注塑件上的大平面容易翘曲变形，所以如图7-16所示，将一些容器的底面或顶盖面设计成波浪形或拱形曲面以提高刚性；又如图7-17所示，沿着制品侧壁，在适当部位设置肋条或台阶，都可以提高刚性。

图7-12 周角上的凸台结构

图7-13 通孔与不通孔的凸台结构

a）不通孔凸台，内孔与外圆斜度方向相反 b）通孔凸台，内孔与外圆斜度方向相同

图7-14 注射制品外侧的凸台

A—凸台宽度 B—凸台高度

图7-15 增强壳体刚性

a）增厚 b）凸缘 c）翻折 d）弯曲 e）翻卷

5.支承面

当注塑件需要一个支承面时，让整个注塑件的底面接触承压是不合理的。因为底平面不可能平整，翘曲变形使支承不稳定。图7-18a所示为用三个或更多底脚为底面支承；图7-18b所示为用凸台的周边凸条或长凸条支承。条状支承能提高底面的刚性。当底面上同时具有支承条和加强肋时，支承面应比肋高出0.5mm左右。要求支承凸条面平整，有一定的承压面积，相互间分布间距要大。图7-19所示用两个或三个凸台支脚作为支承面，能减少装配接触面。

图7-16 增强壳体底盖刚性

a）底面凹曲 b）顶盖凸拱

图7-17 增强壳体侧壁刚性

a）肋条 b）台阶

图7-18 壳体支承面

a）三点底脚 b）周边凸条

图7-19 凸台支脚

a）两个支脚 b）三个支脚

6.圆角

注塑件上的角落，即内外表面的转折处，以及加强肋的根部等处，应设计成圆角。注塑件的圆角半径一般不小于0.5mm。对于脆性的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，圆角半径不小于1.0～1.5mm。注塑件对缺口和尖角较为敏感，尤其是在动载荷作用下更是如此。转角区域的应力集中系数k见图7-20。圆角半径r与悬臂梁厚度s之比为0.25～0.75时，转角处的最大应力是根部平均应力的1.5～2倍。因此，圆角r/s应在0.25s以上。过大的圆角（r>0.75s）并无意义。采用图7-21所示的保持壁厚一致的内外圆角，是一种最佳的设计。内外圆角半径必须是r=s/2，R=3s/2。

注塑件上采用圆角不仅降低了应力集中系数，提高了抗冲击抗疲劳能力，而且改善了塑料熔体的流动充模性能，减少了流动阻力，降低了局部的残余应力，防止了开裂和翘曲，也使注塑件外形流畅美观。成型模具型腔有了对应的圆角，提高了成型零件的强度。还需注意，在分型面、顶杆和推块的运动配合面及镶块的接缝处，通常不设置圆角，以防止漏料和产生飞边。

图7-20 圆角与应力集中系数k

图7-21 内外圆角的转折