加强肋
理想的设计
为了克服壁厚大可能引起的问题,使用是一种可减少壁厚并能增加刚性的有效方法。
一般来说,部件的刚性可用以下方法增强
§ 增加壁厚;
§ 增大弹性模量(如加大增强纤维的含量);
§ 设计中考虑。
如果设计用的材料不能满足所需刚性,则应选择具有更大弹性模量的材料。简单的方法是增加塑料中增强纤维的含量。但是,在特定壁厚下,这种方法仅能使刚性呈线性增长。更有效的方法是使用经过优化设计的。由于惯性力矩增大,部件的刚性便会增大。在优化的尺寸时,不但要考虑工程设计应当考虑的问题,还应考虑与生产和外观有关的技术问题。
优化的尺寸
大的惯性力矩可很容易地通过设置又厚又高的来实现。但是对热塑性工程塑料,这种方法常会产生制品表面凹痕、内部空洞和翘曲等问题。而且,如果的高度过高,在负荷下结构将有可能膨胀。出于这种考虑,必须在合理比例内保持的尺寸(见图1)。
图1
为确保带的制品容易顶出,必须设计一个适当的脱模锥度(见图2)。
图2
防止材料堆积
对于表面要求非常高的组件,如汽车轮盖,的尺寸是非常重要的。正确的设计可以减少组件形成表面凹痕的可能,以提高组件的质量。的底部的材料积聚在图1所示的圆中。这个圆的大小与的尺寸相关,应该越小越好,这样才能减小或避免凹痕。如果圆太大,可能会形成内部空洞,制品的机械性能将会非常差。
减少底部的应力
如果给一个有的组件以负载,则的底部可能会产生应力。在这一部位如果没有圆弧,可能会产生非常高的应力集中(见图3),通常会导致组件的断裂和报废。补救措施是建立一个半径足够大的圆弧(图1),使肋底部建立更好的应力分布。
图3
但如果圆弧半径太大,也会增大上文提及的圆的直径,而导致上文已经提及的问题。
图4
在塑料设计中,十字结构是最好的,因为它能应付许多不同的负荷排列变化(图4)。正确设计的可承受预期应力的十字结构,可以确保在整个制品上的应力均匀分布。在的十字交叉处形成的节点(图5)代表材料的积聚,但可以将节点中心挖空,以防止产生问题。还必须注意,不要在交叉处和组件的边相交的地方形成材料积聚(图6)。