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在传统注塑行业中，对于塑料件的结构设计至关重要，如何加固塑料件的结构性也就成为我们重要的问题，今天我们一起探讨关于加固塑料件常见的一种方式——增强筋，
本章中，我们将会认识什么是加强筋，以及关于它的设计原理，和进阶理论，关于加强筋我将会撰写三章的内容，让你从0到1对它有所理解。接下来，让我们开始吧！
一、加强筋的含义
加强筋: 又称加强肋、肋骨，模具行业上俗称骨位是产品(特别是塑胶制品) 用来提高制品整体或局部刚度(强度) 上的一种功能结构。
二、加强筋的作用
1、加强作用:这是加强筋的核心作用，主要是增加塑胶制品的刚度，减少塑胶制品变形的程度:同时也可以增加某些结构的强度，如螺丝柱。
2、导流作用:加强筋可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑脂流入制品的支节部分起到很大的作用。
3、辅助作用:在与其他零件装配时，提供导向、定位、支撑等作用。
三、加强筋的设计:
提到加强筋，相信各位从事机械结构设计行业的攻城狮们都或多或少了解，从外形上看，它比其他大部分功能结构要简单得多，同时，由于加强筋很多时候般不直接参与装配设计，很多攻城狮们对于加强筋的设计都比较随意，顶多只是遵循以下几点被业界公认的行业经验。
1：提高塑胶件的刚度，应该通过添加加强筋的方式而不是单纯增加壁厚；
2：加强筋的厚度不宜太厚，否则塑胶件表面会产生凹陷 (缩水) 等缺陷；
3：加强筋的高度不宜太高，太高容易因困气而引起短射:
以上几点经验都说得没错，但是即使了解了，也不确保能设计出合适的结构，加强筋是一种让攻城狮们又爱又恨的功能结构，爱它的地方在于它能明显增强塑胶件的刚度，恨它的地方在于同时它会引起塑胶件表面的产生凹陷 (缩水)等外观不良缺陷，凹陷一定会存在，只不过可以通过合理设计使得产生的凹陷肉眼分辨不出来。
那怎么设计加强筋呢，或者设计加强筋时需要考虑些什么呢？
加强筋设计的原则：
1：基于刚度原则
2：基于外观质量原则
3：基于加工工艺原则
01 基于刚度原则
加强筋起到加强、导流、辅助等作用，导流、辅助作用很好理解，这里就不详细介绍，下面主要个绍的是加强筋是怎么对塑胶件的刚度起到加强作用的。
首先，我们需要了解什么叫做刚度，同时不要与强度混淆。
刚度: 是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力它是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
强度:是指表示工程材料抵抗断裂和过度变形的力学性能之一
它们之间的侧重点不同:
强度侧重于材料遭破坏的极限，超过了物体的强度，则物体就会被破坏。
刚度侧重于材料在某种条件下抵抗外界“破坏”的能力，变形后物体可以恢复。
因此，在表征塑胶件的变形程度时，我们更多提及的是刚度。
材料力学中，弹性模量与相应截面几何性质的乘积表示为各类刚度，如GI为扭转刚度，EI为弯曲刚度，EA为拉压刚度。
下面主要对塑胶件的弯曲刚度进行介绍，塑胶件的弯曲刚度可以通过梁的截面弯曲刚度E来表征，梁的截面弯曲刚度日等于弹性模量E和梁截面关于中性轴的惯性矩的乘积。
由此可见，抗弯刚度包含E和I两个因素，即提高塑胶件的弹性模量E或塑胶件截面惯性矩1，都可提高塑胶件的弯曲刚度。
1、弹性模量
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)，其比例系数称为弹性模量其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大即材料刚度越大，即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
弹性模量是材料的一个固有的特性，从宏观角度来说，是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映
塑胶件的弹性变形，本质上就是分子链段的运动或内旋转，分了链段的运动或内旋转的难易程度可视为弹性模量的大小。
影响分子链段的运动或内旋转的因素有内因和外因。
比如，主链含有芳环或杂环时，芳杂环不能内旋转柔顺性较差，刚性强，弹性模量高。如PPO、PC，可作为工程塑料
如果主链全部由C-C单键组成的碳链高分了，则具有较大的柔性，刚性差，相应的弹性模量低，如PE、PP、乙内橡胶 (EMP) 等。
下面我为大家罗列出常见的塑料材料的弹性模量：
由上表可知，不同材料的弹性模量E值是不尽相同，但是大部分还是集中在2-3GPa之间，同时，玻纤、碳纤、矿物质填充的复合材料，其相对于单体的弹性模量增大不少，但是增幅还是有限的。
下图为：玻纤增强ABS性能表
鉴于此，增大塑胶件的刚度，应设法增大塑胶件截面惯性矩I值。下面介绍截面惯性矩是如何影响塑胶件的刚度的。
2、惯性矩的计算
把塑胶件简化成一根简支梁，在梁的上方施加力，梁在力的作用下发生弯曲变形。
中性轴与中性层
如果设想梁是由无数层纵向纤维组成的，由于横截面保持平面，说明纵向纤维从缩短到伸长是逐渐连续变化的，其中必定有一个既不缩短也不伸长的中性层(不受压又不受拉)。中性层是梁上拉伸区与压缩区的分界面。中性层与横截面的交线，称为中性轴，如<图所不截面aabb中，cc为中性轴。
惯性矩:其物理意义是指截面抵抗弯曲的性质。结构设计和计算过程中，构件惯性知I为截面各微元面积与至截面上指定轴线距离二次方乘积的积分
注意：在同一界面，对不同轴的惯性矩是不同的
举个例子：假设有一个截面，宽度为b，厚度为h，求截面的对形心轴cz和yc的惯性矩？
结论：由此可见，如果b不等于h，那么Izc不等于lyc。同时如果改变厚度的值，惯性矩的变化就越大，这也是为什么增加塑胶件的壁厚，相应的刚度急剧增大的原因。
以上是矩形截面惯性矩的计算公式，如果是以下这种复合截面又怎么算呢?
首先需要先计算出组合截面形心c的位置
由上图，Zc，y 为其形心轴，y 位置已知(图形关于y轴对称)，Zc 位置未知 (需要计算)
计算过程: 将基准线定在上面黄色矩形的上边沿上因此，可以得到黄色矩形的形心C1离基准线的距离为t1，而红色矩形的形心C2离基准线的距离为 t2.
组合截面形心C距离基准线的距离x为：
组合截面的惯性矩：
其中：
假设：有一个塑料件，截面宽b=30，厚度h=2
由以上公式可计算出Izc=20，如果把厚度增加一倍(h=4) ，那么Izc=160。如果想在塑胶件上通过增加加强筋，达到跟把厚度增加一倍时一样刚度，那么加强筋的尺寸怎么确定? (假定加强筋的宽度为1.5)
把已知参数带入以上公式，最后算得加强筋的高度h2=5.805
至于计算过程，由于太过繁琐，其实可以通过Creo软件求取h2的值。下面演示下操作过程
1)首先拉伸一实体，截面如下图先暂时把h2的值取为10)
2）选择：分析-横截面积质量属性，然后选择FRONT基准面。
3）接下来会跳出-横截面属性栏，选择后，按照顺序选择：主惯性矩，作为参数供后续分析使用
4)实际上，到这一步可以查看横截面的各种参数，比如可以看到目前截面的惯性矩为577，显然比目标值160大得多，此时加强筋的高度10偏大，但是不要紧，后面会调整。
5）建立敏感度分析，按图操作。
6) 点击计算后，出来以下图形，通过调整XY轴的数值显示，可以看出来Y轴 (惯性矩) 在160时，对应的X轴 (加强筋高度) 接近6。 (这一步主要是看加强筋高度值在什么范围）
7）建立可行性，优化分析
8） 最后，点计算，模型自动调整加强筋的高度h2，图中已经被自动调整为5.805，可以看出，跟上面通过公式计算的结果是一样的。
通过对比双倍壁厚时的截面面积和只添加加强筋时的面积，很显然，通过添加加强筋的方式，在保证刚度的情况下会减轻整个塑胶件的重量，这是加强筋的优势之一
如果是设置两条加强筋，通过优化，两条加强筋的高度减小到4.5，三条加强筋的高度减小到3.9，虽然比只有一根加强筋时高度降低了，但是减低的幅度不是太明显，这一点从惯性矩的公式中也可以看得出来，截面高度对惯性矩的影响很大。
但是在实际塑料件结构中，加强筋的高度不宜设计太高，那么本章的内容到这也差不多结束了，相信在了解上面的内容，在对加强筋有了基础认识。
本文摘自：塑库网