CN101973130B - 乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具及方法，适用于复合材料自行车前叉的制作；制作时准备可相互拆卸组合的两套模具装置，第一套模具用于叉骨的铺层，第二套模具装置用于左右两个钩爪的铺层，完成铺层后，将乳胶内胆置于叉骨下模中，将模具组装后，上机台同时成型，冷却脱模后获得一体式前叉产品；较之分段式前叉，一体式前叉连续性更好，省去分段式前叉制作中，后道胶合加工等一系列工序，并且由于采用一体式结构，可有效避免分段式中，钩爪和叉骨结合处力学性能上存在的差异，以及尺寸上易产生偏差等缺点，具有良好的尺寸稳定性和优异的力学性能。

Description

乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具及方法

技术领域

本发明涉及复合材料成型工艺，具体涉及乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具以及使用这种模具制备一体式前叉的方法。

背景技术

较之传统金属材料，复合材料拥有众多优异的性能，例如质量轻、比强度高、良好的尺寸稳定性、优秀的化学稳定性，因此其应用范围越发广泛，制作工艺也趋于成熟。而根据产品最终用途和结构的不同，也应运而生了许多成型工艺。

自行车前叉通过有上下两组滚珠轴承的前叉合件与车架相联接，前叉在车架上可以灵活转动，并能承担一定的重力和冲击力，目前市场上的复合材料自行车广泛使用的是如图1所示的分段式前叉10，由叉骨11和钩爪12组合而成，制作这种分段式前叉需要制作钩爪和叉骨的粗胚，然后分别进行加工、最后将其胶合成型；两者的连接大多数情况下是使用胶合剂胶合固定组装成型，受力时连接处容易产生应力集中；胶合时由于叉骨的内径要大于钩爪的外径，而胶合剂是液态的，具有一定的流动性，所以胶合成型后容易发生偏差。

发明内容

针对分段式制作前叉的缺点，为了有效改善分段式前叉钩爪位置易发生偏移、后道加工复杂、生产效率低等问题，本发明提供乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具以及使用这种模具制备一体式前叉的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术手段是：

乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具，所述前叉模具由一个叉骨模具和两个钩爪模具连接而成，所述叉骨模具为Y形，其两个尾端上设有可连接钩爪模具的连接机构，还包括一形状与叉骨模具相适应的Y形乳胶内胆，在使用状态下两个钩爪模具分别与叉骨模具的尾端连接，Y形乳胶内胆位于模具中。

所述叉骨模具由叉骨上模和叉骨下模相扣而成。

所述Y形乳胶内胆的两个头端呈封闭状，其尾端呈开口状，使用状态下其开口状尾端伸出前叉模具外部。

乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的方法，包括如下步骤：

1)将预浸料裁切成需要的规格，准备前叉模具，准备Y形乳胶内胆；

2)在叉骨上模和叉骨下模中进行预浸料铺层，在叉骨下模头端处从第二层开始预浸料伸出模具，用于和钩爪模具搭接，在叉骨下模两侧也伸出模具用于包裹Y形乳胶内胆以及和上模搭接，在叉骨上模中使用同样的方法进行预浸料铺层；预浸料铺层完成后将Y形乳胶内胆置于叉骨下模中，将叉骨上模和叉骨下模合上组装成叉骨模具，乳胶内胆的尾端露出模具；

3)将裁切好的预浸料贴附在钩爪模具内侧，把叉骨模具头端露出的预浸料贴附在钩爪模具内侧，再在钩爪模具内填充BMC团料(所述BMC材料是BulkMolding Compounds的缩写，即团状模塑料，国内常称作不饱和聚酯团状模塑料，其主要原料由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的团状预浸料)，然后将钩爪模具合上，并将钩爪模具和叉骨模具组合成前叉模具；

4)将组合后的前叉模具置于硫化机内加温加压，所述温度为150℃，压强为6MPa，同时往乳胶内胆内充压强为1.6MPa的空气，45分钟后成型，开模取出产品。

本发明的有益效果是，组合两套模具装置，第一套模具装置用于叉骨的制作，第二套模具装置用于左右两个钩爪的制作，成型时将左右两个钩爪模具安装在叉骨成型模具上，在钩爪铺层时，则可以拆卸下来，方便其铺层；用这种方法制作而成的前叉，是连续的一体式结构，其结构线条光滑流畅，无接缝处，结构尺寸稳定、标准化程度高、钩爪部分无偏移偏差，同时更节省了为粘合两部分而所做的修改整理的繁琐工序，提高效率节省人工。

附图说明

图1为分段式前叉叉骨和钩爪分体与组装后的示意图；

图2为本发明所制备的一体式前叉示意图；

图3为本发明所用的前叉模具截面示意图；

图4为本发明所用的Y形乳胶内胆示意图；

图中，10.分段式前叉，11.叉骨，12.钩爪，20.一体式前叉，21.分叉处，22.叉骨头端，31.叉骨上模，32.叉骨下模，33.钩爪模具，41.乳胶内胆尾端，42.乳胶内胆头端。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

制作前先进行准备工作，包括原料准备，预浸料准备，Y形乳胶内胆准备，模具准备，模具清理，机台预热等。制作时，先在模具表面涂抹一层脱模剂(本实例中，选用汉高Frekote 55-NC脱模剂)，以保证产品成型后能顺利脱模。

首先，在叉骨下模32中进行预浸料铺层(使用东丽TORAYA预浸料，牌号P3252S-12/33，为±60°两层单向织物)，铺层方式按照预先设计的铺层结构进行，由于前叉本身属于异形结构，其不同位置对于力学性能的要求不同，所以各部分铺层数量存在较大的差异，模具对应于如图2中一体式前叉20的分叉处21的铺层数可达数十层，而叉骨与钩爪搭接的叉骨头端22处仅需六层左右。铺层时应将预浸料压紧压实，避免气泡产生。在模具对应于叉骨头端22处从第二层开始(不算最外层表观料)应伸出模具适当距离，用于和钩爪部分搭接，两侧也应伸出一定距离用于包裹乳胶内胆以及和上模搭接，对叉骨上模31采用相同方法铺层。然后，将Y形乳胶内胆置于叉骨下模3中，Y形乳胶内胆形状如图4所示，乳胶内胆头端42呈封闭状，乳胶内胆尾端41呈开口状，乳胶内胆入模后，尾端41将适当露出模具用以连接气嘴，对内胆充气，达到对模具内侧物料施压的作用。将两侧多余的预浸料片包裹到乳胶内胆上，再合上叉骨模具。

其次，将裁切好的预浸料贴附在钩爪模具33内侧，只贴外观料(即只贴一层)，对模具左右两部分进行相同操作，将钩爪模具33置于与叉骨模具组合的位置，把叉骨模具中露出的搭接部分预浸料贴附在钩爪模具33内侧，再在钩爪模具33内填充适量的BMC团料，BMC团料可使用预浸料边角料自制，成分为碳纤短纤，树脂含量60％左右，选用环氧树脂，填充好BMC后，将钩爪模具合上，并将钩爪模具和叉骨模具进行装配组合。

最后，将组合后的前叉模具置于硫化机内，加压加温，成型压力6MPa，成型温度150℃，成型时间45分钟，乳胶内胆内冲空气，压强1.6MPa，完成成型工序后，待模具冷却后开模，取出产品。

这种一体成型的前叉去除了中间的打磨连接等工序，节省了人工和时间，而钩爪部分利用废料填充内部，又节省了成本，一体式成型使得产品的精度更高，更稳定，结构线条光滑流畅，产品更美观。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本专利的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具，其特征在于，所述前叉模具由一个叉骨模具和两个钩爪模具连接而成，所述叉骨模具为Y形，其两个尾端上设有可连接钩爪模具的连接机构，还包括一形状与叉骨模具相适应的Y形乳胶内胆，在使用状态下两个钩爪模具分别与叉骨模具的尾端连接，Y形乳胶内胆位于模具中。

2.根据权利要求1所述的乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具，其特征在于，所述叉骨模具由叉骨上模和叉骨下模相扣而成。

3.根据权利要求1所述的乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的模具，其特征在于，所述Y形乳胶内胆的两个头端呈封闭状，其尾端呈开口状，使用状态下其开口状尾端伸出前叉模具外部。

4.乳胶内胆辅助预浸料模压制备一体式前叉的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将预浸料裁切成需要的规格，准备前叉模具，Y形乳胶内胆；

2)在叉骨上模和叉骨下模中进行预浸料铺层，在叉骨下模头端处从第二层开始预浸料伸出模具，用于和钩爪模具搭接，在叉骨下模两侧也伸出模具用于包裹Y形乳胶内胆以及和上模搭接，在叉骨上模中使用同样的方法进行预浸料铺层；预浸料铺层完成后将Y形乳胶内胆置于叉骨下模中，将叉骨上模和叉骨下模合上组装成叉骨模具，乳胶内胆的开口状尾端伸出模具外；

3)将裁切好的预浸料贴附在钩爪模具内侧，把叉骨模具头端露出的预浸料贴附在钩爪模具内侧，再在钩爪模具内填充BMC团料后将钩爪模具合上，并将钩爪模具和叉骨模具组合成前叉模具；

4)将组合后的前叉模具置于硫化机内加温加压，所述温度为150℃，压强为6MPa，同时往乳胶内胆内充压强为1.6MPa的空气，45分钟后成型，开模取出产品。

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