CN103659991B - 一种竹皮卷材自行车管架部件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型节能环保竹皮卷材自行车管架部件的制造方法，包括以下步骤：首先选取毛竹进行蒸煮，接着将竹子展平分别进行保压和辊压后再进行刨削加工，然后进行干燥，紧接着进行胶合及加工，然后再进行组坯和热压，并将竹皮卷压成竹皮卷材，最后再利用竹皮卷材制作各个管架所需要的部件(根据实际运用需要，有的部件亦可采用竹压薄板)，再进行部件组装。采用本发明技术方案，自行车不仅稳定性更好，而且还能减轻自行车的重量，同样自行车整体的强度得到进一步提高；自行车更加坚固，为安全使用提供了保障；产品及制造方法经济实用，经济效益和社会效益显著，因而有利于推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及自行车生产技术研究领域，具体的涉及一种竹皮卷材自行车管架部件的制造方法。
背景技术
自行车作为一种传统的交通工具很早以前就得到了广泛推广和普及，但随着社会经济的迅猛发展，生活水平的不断提高，尤其科学技术的不断进步，人们越来越多选择飞机、汽车、地铁等现代交通工具和公共交通设施，自行车作为人们日常出行工具的作用在逐步减弱。然而这些年因温室效应所引发的极端天气陡然增多，地震，海啸，暴雨，干旱等自然灾害频频发生，对地球的生态平衡造成严重破坏，这已经引起人们的警惕和关注。人类开始思考人与自然地和谐发展。此外，随着环境污染的加剧和各种疾病的困扰，人们的环保意识以及健身意识也在不断提高，自行车运动作为一种绿色、阳光运动又重新回到了人们的生活中并受到了更加广泛的亲睐。自行车已经不再是单纯的交通工具了，而是被赋予了环保和健康的概念，自行车部件材质也经历了由碳钢合金到碳纤维质的的发展。在人们普遍注重节能、环保的时代，一种新型绿色环保竹皮卷材自行车技术和市场逐步成熟。
自行车的关键结构趋于简单且已近成熟，为了满足牢固，轻质，经济，环保等方面的要求，关键要在材质的选择和加工生产方法上进行创新。传统自行车管架多为金属材质，从早先的碳钢合金发展到现在的碳纤维材质等等，但这些材料均利用不可再生资源，高污染、高排放，容易造成环境污染等问题。竹子作为一种可再生的天然资源，其本身具有高硬度、高韧度，抗压、抗拉和轻质等特点，并且材料很容易得到，便于加工和利于环保。将竹材通过不同工艺成型，运用到现代自行车中能够产生巨大的社会和经济效益。当前以竹子为材料生产自行车管架部件，通常是将原生态的竹子经过碳化的简单处理或将轻质的材质注入竹管中，再利用金属件在结合处进行连接固定。此种部件选材困难，很难根据市场要求进行复杂几何加工变形，不利于产品普及和推广。
发明内容
为了克服现有工艺和材质的不足，本发明提供一种竹皮卷材自行车管架部件的制造方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：包括以下步骤：
1)选取3-4年竹龄的毛竹，将毛竹截断，去掉外节，再剖开毛竹去掉内节，去掉竹节以防止竹节对竹材整体弯力和抗力的影响；
2)将竹进行蒸煮，以去除寄生在竹子中的细菌，防止出现虫蛀现象，并能够使竹子开始软化，竹片放入70-80℃热水中浸泡2-3h，再进行高温软化；
3)对竹进行展平，先加压展平-保压工艺，再进行加压展平-辊压工艺，水煮2-3h后，竹片含水率可保持在66.5-86.5％，在180-200℃高温软化机或箱内加热3-5min后，即已达到适宜的展开温度；
4)再进行刨削加工，竹片辊压后，利用竹片本身的余温立即进行刨削加工，先削竹黄面，因为竹青面比较光滑，可以作为刨竹黄时的基准面，刨黄过后再刨竹青面；
5)进行干燥，竹片经高温软化、展平、辊压后以及刨削后，含水率可达34.5％-52.5％，因此必须干燥，因为大量的实践证明，使用PF时，竹片含水率应小于7％，使用UF时应小于11％，才能获得理想的胶合强度；
6)预干后的竹片，进入竹片干燥定型机进行干燥，采用步进式进料和间歇接触加热加压相配合来完成竹片的干燥；
7)胶合及加工，涂胶量，胶粘剂；
8)进行组坯，先进行预压，预压是为了防止板坯向热压机装板时产生位移而引起叠芯、离缝缺陷；为了缩短热压时间，先将板坯预压，使其预胶合成一整体；
9)进行热压，为防止鼓泡现象，在热压后期采用三段降压工艺，热压温度，用PF时，135.5-145.5℃，用UF时，115.5-130.5℃，热压时间：0.7min/mm，热压压力，4-4.5MPa，板坯压缩率，12.5-14.5％；
10)选用0.2-0.5mm厚的竹皮，利用4-10张竹皮卷压在一起，制成竹皮卷材，竹皮数量根据需要；
11)根据自行车的上管，下管的形状和规格利用竹皮卷材制作成型，再根据立管、头管、五通、前叉、竖杆、后叉片、后上叉、后下叉、握把、座管、把立的形状和规格用竹皮卷材制作成型；
12)在各部件的榫头和榫口处涂上胶粘剂再对各个部件的榫卯结构进行组装，将毛榫插入榫头、榫口处的孔中，组装各个部件后即已完成，竹皮卷材使用过程中还会出现开裂现象，为此对制成竹皮卷材之前的竹材进行加压法和高频电场法来使得竹纤维形成一个密集体，开裂得以控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明使用竹皮卷材(根据需要可采用竹压薄板)，部分部件采用管状结构，中间为空心结构，利用的是空心杆原理，空心杆不仅能够使得自行车稳定性更好，而且还能减轻自行车的重量，同时自行车的整体强度得到提高；对于自行车的部件，他们的衔接方式是利用榫卯结构，并借助毛榫插入榫头榫口处以三角形排列的孔中，这样可以使得自行车更加坚固，为安全使用提供了保障；产品及制造方法经济实用，经济效益和社会效益显著，因而有利于推广和应用。
本发明原理：
本发明的竹皮卷材(根据需要可采用竹压薄板)自行车管架部件：部分采用管状结构，中间为空心结构，利用的是空心杆原理。
根据材料力学的弯曲强度理论，弯曲正应力是控制强度的主要因素，弯曲强度条件
σmax＝Mmax/W≤[σ]
因此，要提高杆的强度，除了合理安排受力，降低Mmax的数据以外，主要是采用合理的截面形状，尽量提高抗弯截面模量W的数据，充分利用材料，实心圆杆截面和空心圆杆截面的抗弯截面模量分别是
式中，d是实心杆直径，D是空心杆外径，D1是空心杆内径，为空心杆内，外径比值，当空心杆和实心杆的截面面积相同时
或
则
因此，空心圆杆截面的抗弯强度比同样截面积的实心杆要大。
从Plj＝(π2EI)/(μι)2看出，截面的惯性距I越大，则临界压力Plj越大。
空心的环形截面同实心圆截面比较，若二者截面积相同，空心杆的稳定性较实心杆大得多。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1为自行车车架示意图。
图中标号说明：1、座管，2、后上叉，3、后叉片，4、后下叉，5、五通，6、下管，7、前叉，8、头管，9、竖杆，10、握把，11、把立，12、上管，13、立管。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
一种竹皮卷材自行车管架部件的制造方法，包括以下步骤：
1)选取3-4年竹龄的毛竹，将毛竹截断，去掉外节，再剖开毛竹去掉内节，去掉竹节以防止竹节对竹材整体弯力和抗力的影响；
2)将竹进行蒸煮，以去除寄生在竹子中的细菌，防止出现虫蛀现象，并能够使竹子开始软化，竹片放入70-80℃热水中浸泡2-3h，再进行高温软化；
3)对竹进行展平，先加压展平-保压工艺，再进行加压展平-辊压工艺，水煮2-3h后，竹片含水率可保持在66.5-86.5％，在180-200℃高温软化机或箱内加热3-5min后，即已达到适宜的展开温度；
4)再进行刨削加工，竹片辊压后，利用竹片本身的余温立即进行刨削加工，先削竹黄面，因为竹青面比较光滑，可以作为刨竹黄时的基准面，刨黄过后再刨竹青面；
5)进行干燥，竹片经高温软化、展平、辊压后以及刨削后，含水率可达34.5％-52.5％，因此必须干燥，因为大量的实践证明，使用PF时，竹片含水率应小于7％，使用UF时应小于11％，才能获得理想的胶合强度；
6)预干后的竹片，进入竹片干燥定型机进行干燥，采用步进式进料和间歇接触加热加压相配合来完成竹片的干燥；
7)胶合及加工，涂胶量，胶粘剂；
8)进行组坯，先进行预压，预压是为了防止板坯向热压机装板时产生位移而引起叠芯、离缝缺陷；为了缩短热压时间，先将板坯预压，使其预胶合成一整体；
9)进行热压，为防止鼓泡现象，在热压后期采用三段降压工艺，热压温度，用PF时，135.5-145.5℃，用UF时，115.5-130.5℃，热压时间：0.7min/mm，热压压力，4-4.5MPa，板坯压缩率，12.5-14.5％；
10)选用0.2-0.5mm厚的竹皮，利用4-10张竹皮卷压在一起，制成竹皮卷材，竹皮数量根据需要；
11)根据自行车的上管，下管的形状和规格利用竹皮卷材制作成型，再根据立管、头管、五通、前叉、竖杆、后叉片、后上叉、后下叉、握把、座管、把立的形状和规格用竹皮卷材制作成型；
12)在各部件的榫头和榫口处涂上胶粘剂再对各个部件的榫卯结构进行组装，将毛榫插入榫头、榫口处的孔中，组装各个部件后即已完成，竹皮卷材使用过程中还会出现开裂现象，为此对制成竹皮卷材之前的竹材进行加压法和高频电场法来使得竹纤维形成一个密集体，开裂得以控制。
实施例：
根据自行车的下管6，上管12的形状和规格利用竹皮卷材制作；再根据座管1，后上叉2，后叉片3，后下叉4，五通5，前叉7，头管8，竖杆9，握把10，把立11，立管13的形状和规格用竹皮卷材(根据实际运用需要，亦可采用竹压薄板)制作而成，其中后叉片3和后上叉2，后下叉4的连接处利用榫卯结构，后上叉2与立管13连接处亦利用榫卯结构，后下叉4与五通5也利用榫卯结构进行连接，另一端立管13，下管6分别和五通5亦以榫卯结构连接，立管13与上管12的连接处也留有榫卯；上管12，下管6分别和头管8结合处留有榫卯结构结构。此自行车的前叉7和竖杆9为一个整体，竖杆9的尺寸应与头管8的中空尺寸相吻合；把立11和竖杆9，握把10在交界处也用了榫卯结构；最后的座管1与立管13进行连接，利用金属件将他们固定，所有榫卯结构的榫口榫头处都有三个呈三角形排列的小孔用毛榫插入小孔，以固定榫头榫口的连接处，并且所有的榫头榫口都进行喷涂工艺处理，后叉片3和五通5用的材质为竹压重竹，(根据实际需要也可进行喷涂处理以加强后叉片和五通的强度。)。
在此实施例中上管1和2以竹皮卷材为材质，坐管1，后上叉2，后下叉4，前叉7，头管8，竖杆9，握把10，把立11，立管13也是以竹皮卷材(根据实际运用需要，亦可采用竹压薄板)为材质，这在很大程度上减少了自行车的重量而且能够使自行车更加坚固，环保。
为了使竹皮卷材(根据需要可采用竹压薄板)的材性增强与改良，为此我们对在制成竹皮卷材(根据需要可采用竹压薄板)之前的竹材进行蜡处理法，硫磺及紫外线处理法。经过我们研究表明：对竹材的材性增强与改良，蜡处理法，硫磺及紫外线处理法。经过我们研究表明：
硫磺及紫外线处理的竹材效果
本发明挑选的原材料---毛竹，其竹龄在3-4年，据我们研究分析得出，3-4年毛竹的灰分为1.23％，冷水抽出物为3.55％，热水抽出物为5.64％，聚戊糖为20.21％，木素为25.32％，综纤维素为79.35％，纤维素含量随着竹龄增加而减少，竹子3-4年生时的竹纤维含量基本趋于稳定；同时竹皮卷材选用0.2-0.5mm厚竹皮，竹皮4-10张(数量根据需要)，卷压在一起。
竹皮卷材的各项参数指标及规格都是需要进行严格的控制：
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种竹皮卷材自行车管架部件的制造方法，包括以下步骤：
1)选取3-4年竹龄的毛竹，将毛竹截断，去掉外节，再剖开毛竹去掉内节，去掉竹节以防止竹节对竹材整体弯力和抗力的影响；
2)将竹进行蒸煮，以去除寄生在竹子中的细菌，防止出现虫蛀现象，并能够使竹子开始软化，竹片放入70-80℃热水中浸泡2-3h，再进行高温软化；
3)对竹进行展平，先加压展平-保压工艺，再进行加压展平-辊压工艺，水煮2-3h后，竹片含水率可保持在66.5-86.5％，在180-200℃高温软化机或箱内加热3-5min后，即已达到适宜的展开温度；
4)再进行刨削加工，竹片辊压后，利用竹片本身的余温立即进行刨削加工，先削竹黄面，因为竹青面比较光滑，可以作为刨竹黄时的基准面，刨黄过后再刨竹青面；
5)进行干燥，竹片经高温软化、展平、辊压后以及刨削后，含水率可达34.5％-52.5％，因此必须干燥，因为大量的实践证明，使用PF时，竹片含水率应小于7％，使用UF时应小于11％，才能获得理想的胶合强度；
6)预干后的竹片，进入竹片干燥定型机进行干燥，采用步进式进料和间歇接触加热加压相配合来完成竹片的干燥；
7)胶合及加工，涂胶量，胶粘剂；
8)进行组坯，先进行预压，预压是为了防止板坯向热压机装板时产生位移而引起叠芯、离缝缺陷；为了缩短热压时间，先将板坯预压，使其预胶合成一整体；
9)进行热压，为防止鼓泡现象，在热压后期采用三段降压工艺，热压温度，用PF时，135.5-145.5℃，用UF时，115.5-130.5℃，热压时间：0.7min/mm，热压压力，4-4.5MPa，板坯压缩率，12.5-14.5％；
10)选用0.2-0.5mm厚的竹皮，利用4-10张竹皮卷压在一起，制成竹皮卷材，竹皮数量根据需要；
11)根据自行车的上管，下管的形状和规格利用竹皮卷材制作成型，再根据立管、头管、五通、前叉、竖杆、后叉片、后上叉、后下叉、握把、座管、把立的形状和规格用竹皮卷材制作成型；
12)在各部件的榫头和榫口处涂上胶粘剂再对各个部件的榫卯结构进行组装，将毛榫插入榫头、榫口处的孔中，组装各个部件后即已完成。
2.根据权利要求1所述的竹皮卷材自行车管架部件的制造方法，其特征在于：竹皮卷材使用过程中还会出现开裂现象，为此对制成竹皮卷材之前的竹材进行加压法和高频电场法来使得竹纤维形成一个密集体，开裂得以控制。
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