塑膠件強度永遠是機械工程師關(guān)心的一個主題。與金屬零件相比,塑膠件強度一般比較低,但通過合理的零件設(shè)計,塑膠件強度可以大幅度增加辦公而可以擴大塑膠件的范圍。

1、通過添加加強肋而不是增加壁厚來提高零件強度

零件設(shè)計時可以通過增加壁厚的方法來提高零件強度,但這往往是不合理的。零件壁厚增加不僅會增加塑膠件重量,而且容易使零件產(chǎn)生縮水、氣泡等缺陷,同時增加注射生產(chǎn)時間,降低生產(chǎn)效率。為提高零件的強度,正確的方法是添加加強肋,而不是增加零件壁厚。添加加強肋既能提高零件強度,又可以避免零件發(fā)生縮水、氣泡等缺陷以及生產(chǎn)效率較低等問題。當然,加強肋設(shè)計時相關(guān)尺寸必須遵循加強肋的設(shè)計原則,過大的加強肋厚度也會造成零件縮水、氣泡等缺陷。 兩種增加零件強度2倍的方法。其一是增加壁厚,其二是保持壁厚不變,添加加強肋。為達到零件強度增加2倍的目的,增加零件壁厚的方法需要增加25%的零件體積,而通過添加加強肋的方法僅僅需要增加7%的零件體積,由此可以看出,添加加強肋是提高零件強度最好的方法。

2、Proe加強肋方向需要考慮載荷方向

需要注意的是,加強肋只能加強塑膠件一個方向的強度。加強肋方向需要考慮載荷方向,否則不能增加零件抵抗載荷的能力。 如果零件承受的載荷是多個方向的載荷或扭曲載荷,可以考慮添加X形加強肋或發(fā)散形加強肋來提高零件強度。在日常生活中,塑膠凳子的背面常是通過X形加強肋或發(fā)散形加強肋來提高零件強度。

3、Proe多個加強肋常比單個較厚可較高的加強肋好

多個加強肋的設(shè)計對零件強度的提高比單個較厚或較高的加強肋效果好,同時避免了零件表面縮水或加強肋頂端注射不滿等質(zhì)量問題,因此,當單個加強肋太高或太厚時,可以用兩個較小的加強肋來替代。

4、通過設(shè)計零件增加剖面形狀提高零件強度

通過設(shè)計零件增強剖面形狀可以提高塑膠件的強度。覺的零件增加剖面包括V形、鋸齒形和圓弧形。

5、增加側(cè)壁和優(yōu)化側(cè)壁剖面形狀來提高零件強度

避免平面型塑膠件設(shè)計。平面型的塑膠件強度非常低,可以通過四周增加側(cè)壁來提高零件的強度,如圖3-32所示。 側(cè)壁的形狀可以是單純的直壁。在條件允許時,曲面式側(cè)壁或帶增強剖面式側(cè)壁更能提高零件的強度,如圖3-33所示。

6、避免Proe零件應(yīng)力集中

零件應(yīng)力集中常發(fā)生于零件尖角處、零件壁厚劇烈變化處、零件孔、槽及金屬鑲件處。零件應(yīng)力集中會大幅降低零件的強度,使得零件在沖擊載荷作用下發(fā)生失效。零件設(shè)計應(yīng)當避免應(yīng)力集中的發(fā)生。為防止零件應(yīng)力集中,零件設(shè)計應(yīng)嚴格遵循上述所講的設(shè)計指南。

7、合理設(shè)置澆口避免Creo零件在熔接痕區(qū)域承受載荷

在零件注射過程中,塑膠熔料在經(jīng)過孔、槽、支柱及零件尺寸較大處或者采用多個澆口時,塑膠熔料會有兩個及兩個以上的流動方向。當兩個方向的塑膠熔料相遇時,在此區(qū)域產(chǎn)生熔接痕。 零件熔接痕區(qū)域是零件強度最低的區(qū)域之一,是最容易發(fā)生失效的區(qū)域,因此必須合理設(shè)置澆口的位置和數(shù)量,以避免零件在熔痕區(qū)域承受載荷。 熔接痕的位置可以通過Moldflow等模流分析軟件來預(yù)測。機械工程師可以在零件開模時,要求模具供應(yīng)商提供零件的模流分析報告,從而合理的選擇澆口的位置和數(shù)量。

8、其他強度增強相關(guān)因素

1)玻璃纖維增強塑料常用來代替普通塑膠材料來提高塑膠件強度。需要注意的是,玻璃纖維增強塑膠只在玻璃纖維的方向上提高零件的強度。

2)塑膠件承受壓縮載荷的能力比承受拉伸載荷的能力強。

3)在承受拉伸載荷時,設(shè)計一致的零件剖面以均勻分散載荷。

4)避免零件承受圓周載荷。零件承受圓周載荷時(如金屬鑲件處),很容易發(fā)生破裂而失效。

5)在承受沖擊載荷時,保持零件剖面的完整性,避免在沖擊載荷方向上零件剖面出現(xiàn)缺口和應(yīng)力集中。