小家电塑料件单向加强筋的设计
摘要：本文详细介绍了加强筋设计的基本方法，包括提高加强筋的刚度，厚度以及加强筋高度与数量等多个方面，最后针对小家电塑料件单项加强筋的设计，展开了简要分析。
关键词：塑料件；加强筋；设计
在小家电的塑料配件中，对于簿长的塑件，我们往往需要设计单个方向上能够提高强度的多根加强筋。而这种在塑件长度方向上设计的一系列平行筋，我们称之为单向加强筋。
1. 提高刚度的措施
材料力学理论认为，制品的抗弯刚度可用E×I 予以表示，其中E 代表材料的弹性模量，I 代表制品的惯性矩。则矩形截面制品的惯性矩如下所示：
I=b h3/12
上式中，b 代表制品宽度，h 代表制品高度（厚度）。基于此式，我们可采用下列的办法来提高制品的弯曲刚度：1）加大材料的弹性模量； 2）加大制品厚度，从而使制品的惯性矩延长；3）增加加强筋，或者采用折弯、曲面等，来加大制品的惯性矩。一般而言，塑料自身的弹性模量低于7GPa 。我们可通过增加填料的方式，使塑料的弹性模量上升，不过这种方法产生的效果并不明显。例如，热塑性塑料增强玻璃纤维后，它的弹性模量往往会低于13GPa ，该种情况下，制品的刚度变化不大。从上式中我们也可看出，制品厚度增加了，其惯性矩也会相应增加。其原因在于：惯性矩和制品厚度的3次方成正相关，所以厚度增加后，制品的刚度也会上去[1]。
2. 加强筋的厚度
在加强筋和制品连接处，会有材料堆集，该部位在成形加工时通常也需要更长的冷却时间。尤其是连接处内部，其冷却速度要比外部慢，所以在此处的温度应力也会相应增加，同时还可能引起收缩，使连接处对应的制品表面上发生凹陷。基于此，我们在设计加强筋厚度时，就应该选择恰当的尺寸。增加加强筋的厚度，固然能够提高制品的刚度，但它也会对制品质量及生产效率造成很大影响。例如，试件材料为PBTP 充填物（30%玻璃纤维），试件形状为平板状制品。通过试验结果，我们可以发现，加强筋的厚度和制品壁厚间应保持相应的比例，通常应小于制品壁厚的0.5-0.7倍。该种情况下，制品上的凹陷深度仅为1μm，我们很难用肉眼进行识别。假如加强筋厚度超出了制品壁厚的0.7倍，我们可在你加强筋和制品连接处对面，设计沟槽、装饰纹路及楞沟等，来填补制品的凹陷。
3. 加强筋的高度与数量