加強筋 ( Ribs )

基本設計守則

加強筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部份。加強筋有效地如『工』字鐵般增加產品的剛性和強度而無需大幅增加產品切面面積，但沒有如『工』字鐵般出現倒扣難於成型的形狀問題，對一些經常受到壓力、扭力、彎曲的塑膠產品尤其適用。此外，加強筋更可充當內部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節部份很大的作用。

加強筋一般被放在塑膠產品的非接觸面，其伸展方向應跟隨產品最大應力和最大偏移量的方向，選擇加強筋的位置亦受制於一些生產上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強筋的長度可與產品的長度一致，兩端相接產品的外壁，或只占據產品部份的長度，用以局部增加產品某部份的剛性。要是加強筋沒有接上產品外壁的話，末端部份亦不應突然終止，應該漸次地將高度減低，直至完結，從而減少出現困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經常發生在排氣不足或封閉的位置上。

加強筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產品的表面上，不過為了滿足一些生產上或結構上的考慮，加強筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。

加強筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時的摩擦力，底部相接產品的位置必須加上圓角以消除應力集過份中的現象，圓角的設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，產品厚度與加強筋尺寸的關系圖a說明這個要求。圖中加強筋尺寸的設計雖然已按合理的比例，但當從加強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，此部份出現縮水紋的機會相當大。如果將加強筋底部的寬度相對產品厚度減少一半(產品厚度與加強筋尺寸的關系圖b)，相對位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現的機會亦大為減少。由此引伸出使用兩條或多條矮的加強筋比使用單一條高的加強筋較為優勝，但當使用多條加強筋時，加強筋之間的距離必須較相接外壁的厚度大。加強筋的形狀一般是細而長，加強筋一般的設計圖說明設計加強筋的基本原則。留意過厚的加強筋設計容易產生縮水紋、空穴、變形撓曲及夾水紋等問題，亦會加長生產周期，增加生產成本。

除了以上的要求，加強筋的設計亦與使用的塑膠材料有關。從生產的角度看，材料的物理特性如熔膠的黏度和縮水率對加強筋設計的影響非常大。此外，塑料的蠕動(creep)特性從結構方面來看亦是一個重要的考慮因數。例如，從生產的角度看，加強筋的高度是受制於熔膠的流動及脫模頂出的特性(縮水率、摩擦系數及穩定性)，較深的加強筋要求膠料有較低的熔膠黏度、較低的摩擦系數、較高的縮水率。另外，增加長的加強筋的出模角一般有助產品頂出，不過，當出模角不斷增加而底部的闊度維持不變時，產品的剛性、強度，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品加強筋部份加上數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品容易頂出。從結構方面考慮，較深的加強筋可增加產品的剛性及強度而無須大幅增加重量，但與此同時，產品的最高和最低點的屈曲應力(bending stress)隨著增加，產品設計員須計算并肯定此部份的屈曲應力不會超出可接受的范圍。