CN104925202A - 自行车车架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自行车车架，该自行车车架包括第一框架、第二框架和多个筋板；其中，所述筋板设置在所述第一框架和所述第二框架之间，用于加强所述第一框架和所述第二框架的承受力；所述第一框架、所述第二框架和所述多个筋板通过挤出成型一体成型；在所述第二框架上设有中轴安装部；本发明还提供了一种制造该自行车车架的方法，该方法包括：备料步骤、模具加热步骤、铸锭加热步骤、挤出步骤、牵引步骤、矫直步骤和锯切步骤。另外，本发明还提供了一种具有该车架的自行车。

Description

自行车车架及其制造方法

技术领域

本发明涉及自行车及其配件的制造领域，尤其涉及一种自行车车架及其制造方法。

背景技术

我国是自行车生产和使用的大国。长期以来，自行车一直都作为人们在同城内短距离出行的主要代步工具。自行车车架作为自行车的主体结构，连接自行车的各个部件，在整辆自行车中发挥着极其重要的作用。随着科技的发展，自行车车架的材质也由传统的铸铁、钢材进化到铝合金、钛合金等更加轻便的材料。由于铝合金材质的自行车具有轻便、美观、价廉等优点，近年来一直深受人们的喜爱。

现有技术中，铝合金材质的自行车车架基本上都是用焊接工艺将自行车上的各个部件连接在一起的。此工艺一般需要切割、变形、焊接、打磨、热处理等工序。这些工序中的大部分需要人工来完成，难以保证批次质量一致性；此外，焊接工序会导致自行车车架本身产生许多焊接接头，这些焊接接头不仅表面粗糙、降低了车架的强度，增加了结构失效风险点，而且焊接成本也较高，以至于既影响了自行车的整体美观，还影响到整车的安全性能。

因此，迫切需要一种制造工艺简单、无需焊接、容易实现机械化批量生产、且加工成本低廉的自行车车架制造方法，以及结构强度强、稳定性高的自行车车架。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出了以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种自行车车架，该车架包括第一框架、第二框架和多个筋板；所述筋板设置在所述第一框架和所述第二框架之间，用于加强所述第一框架和所述第二框架的承受力；所述第一框架、所述第二框架与所述多个筋板通过挤出成型一体成型；在所述第二框架上设有中轴安装部，所述中轴安装部用于支承自行车的中轴。

优选地，所述第一框架和第二框架的厚度至少为2.5mm。

优选地，所述第一框架、第二框架与筋板由硬铝合金制成。

根据本发明的另一方面，提供了一种具有如上所述自行车车架的自行车，该自行车还包括鞍座、前叉、中轴、曲柄和踏板；其中，所述鞍座和所述前叉分别安装固定在所述自行车车架上；所述中轴穿过所述自行车车架的中轴安装部并被支承在所述中轴安装部上，所述曲柄的一端连接到所述中轴的一端，所述曲柄的另一端连接所述踏板。

优选地，所述曲柄包括曲柄框架和加强板；其中，所述加强板设置在所述曲柄框架内用于加强所述曲柄框架的承受力，所述曲柄框架和所述加强板通过挤出成型一体成型。

优选地，所述曲柄框架和所述加强板由硬铝合金制成。

根据本发明的再一方面，还提供了一种如上所述自行车车架的制造方法，该方法包括：备料步骤，准备制造所述自行车车架的铸锭；模具加热步骤，选择模具并对所述模具加热；铸锭加热步骤，对所述铸锭的表面进行清洁，再对所述铸锭加热；挤出步骤，对挤出筒内衬进行加热，并且设定挤压杆速度；牵引步骤，使用风冷来冷却产品但并不淬火；矫直步骤，测量所述产品的轮廓尺寸和壁厚尺寸以确定拉伸率，根据型材的长度设定拉伸长度；锯切步骤，设置锯片进给和退回速度，对所述产品进行锯切，并对所述产品的锯切后端面进行后加工。

优选地，所述备料步骤中还包括对所述铸锭进行车皮处理。

优选地，所述模具加热步骤使所述模具加热到480～520℃，并使所述模具在480～520℃内保持8小时；

优选地，所述模具加热步骤包括：将剪切垫的加热温度设定为285～315℃，并且使所述剪切垫在285～315℃内保持1小时。

优选地，所述铸锭加热步骤使所述铸锭加热到480～520℃，并且使所述铸锭的头尾加热温度梯度为30℃。

优选地，所述挤出步骤使所述挤出筒内衬加热到440～450℃，并将所述挤压杆速度设定在2.0～2.5mm/s的范围内。

优选地，当所述产品冷却至50℃以下时进行所述矫直步骤。

本发明所提供的技术方案具有以下优点的一者或多者：采用框架结构断面一体化挤出成型工艺使自行车车架一次成型；制造工艺简单，与传统自行车车架相比减少了焊接工序；容易实现机械化作业，可以大大提高生产效率和保证产品质量的一致性；大大减少了整车的焊点和焊接纹，使车架不仅具有优良的结构强度和稳定性，还兼具美观。此外，对于一种外形的车架只需要一套模具即可，降低模具成本；此外，结构设计更加灵活，车架断面结构可以融合多种设计元素，更有有利于满足人们的各种功能上的需求。

附图说明

为了更好地理解本发明的目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施例。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明各个本发明的实施例，图中各个部件并非按比例绘制。

图1为根据本发明实施例的自行车车架的横截面的示意图；

图2为配置有图1所示自行车车架的自行车的结构示意图；

图3为本发明所提供的自行车车架制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

现在参考如附图中所示的优选实施例来详细描述本发明。为了清楚起见，本文没有具体描述本领域技术人员所公知的部件或结构。另外，尽管结合特定实施例对本发明进行描述，但应理解的是，该描述并不旨在将本发明限制于所描述的实施例。相反，该描述旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等同方案。本领域的技术人员应该理解，实现本发明并不要求所有的这些部件，并且可以在不偏离本发明的精神和范围下对这些部件的类型和布置做出任何改变。

图1为根据本发明实施例的自行车车架的横截面的示意图。如图1所示，该自行车车架10包括第一框架101、第二框架102和多个筋板103。多个筋板103分别设置在第一框架101和第二框架102之间用于加强第一框架101和第二框架102的承受力，并且第一框架101、第二框架102与多个筋板103一体成型。其中，本领域技术人员在兼顾车架整体的力学性能、外观、制造成本等因素的情况下，可以对多个筋板103的分布作出任意设计。在第二框架102上设有中轴安装部104，中轴安装部104用于支承自行车的中轴。优选第一框架101和第二框架102的厚度在2.5mm以上。优选地，第一框架101、第二框架102和筋板103由硬铝合金6061T4材料通过挤出成型一体成型。

图2为配置有图1所示自行车车架的自行车的结构示意图。如图2所示，该自行车1包括自行车车架10、鞍座20、前叉30、中轴40、曲柄50和踏板60。其中，鞍座20和前叉30分别安装固定在自行车车架10上。结合图1可知，中轴40穿过自行车车架10的中轴安装部104并被支承在该中轴安装部104上，曲柄50的一端连接到中轴70的一端，曲柄50的另一端连接踏板60。优选地，曲柄50也可以采用硬铝合金6061T4材料通过挤出成型来制成。更优选地，曲柄50包括曲柄框架和加强板，其中，加强板设置在曲柄框架内用于加强曲柄框架的承受力，曲柄框架和加强板一体成型。

图3为本发明所提供的自行车车架制造方法的工艺流程图。如图3所示，该方法包括备料步骤、模具加热步骤、铸锭加热步骤、上模步骤、入料步骤、挤出步骤、牵引步骤、矫直步骤、锯切步骤和包装步骤。下面将结合优选实施例对本发明的主要步骤进行详细描述。为了清楚起见，本文没有具体描述本领域技术人员所公知的处理工艺。

备料步骤：首先准备合适的铸锭，本发明优选6061T4硬铝合金材料制成的铸锭。然后，对铸锭进行车皮处理。经过车皮处理后，铸锭直径差(即，铸锭最大直径与铸锭最小直径的差)为±0.5mm，铸锭平头后切斜度<0.5mm(即，后切斜度指的是车端面后，端面不是绝对垂直于铸锭轴线，最短端与最长端之间的距离需要小于0.5mm)；长度公差(即，期望铸锭长度的变化范围)为±5mm，并且铸锭端面中心凸头被切除。经过车皮处理后的铸锭具有表面光洁以及无油污、灰尘、凹坑、凸台、裂纹等缺陷的效果。

模具加热步骤：首先选择特定模具(例如，对应如图1所示的自行车车架的模具；本领域技术人员可以根据实际需要灵活设计模具的结构)，并且对模具的腔内进行吹扫以确保模腔内无灰尘。然后，将模具加热，优选加热到480～520℃并在480～520℃的温度下保持8小时左右；此外，将剪切垫加热，优选加热温度设定为285～315℃，并在285～315℃的范围内保持1小时左右。模具保温时间优选不超过24小时。

铸锭加热步骤：首先，对铸锭表面进行清洁。然后，将铸锭加热，优选加热到480～520℃，此外，优选使铸锭头尾加热温度梯度为30℃，首料(即，第一件进行铸锭加热的铸锭)设为520℃。进行后续步骤之前，必须要测量铸锭温度，保证铸锭温度在工艺温度范围之内。

挤出步骤：优选使挤出筒内衬温度达到440～450℃，并将挤压杆速度设定在2.0～2.5mm/s的范围内。在首料挤出时，观察前梁出口，防止产品刮蹭到剪切垫、前梁等。在挤出过程中，要检查挤出产品表面的质量，从而保证表面光滑、纵向压痕无手感、挤出纹细致均匀、无亮带、黑线、平面间隙、角度偏差符合制备工艺要求。此外，还要及时清除挤出垫、挤出筒边残铝。

牵引步骤：用来均匀地引出制品，使挤出过程稳定地进行。本领域技术人员可以将牵引速度设为自动或其他合适的值来进行牵引，但牵出速度应与挤出速度相匹配。

冷却步骤：优选使用风冷来冷却产品，但并不淬火。

矫直步骤：当产品冷却至50℃以下时进行矫直，测量产品的轮廓尺寸和主要壁厚尺寸从而初步确定拉伸率，优选地，拉伸的范围为制品长度的0.7～1.5％。在确认拉伸率后，根据型材的长度设定拉伸长度。

锯切步骤：本领域技术人员可以根据实际需要设置锯片进给速度和退回速度。在锯切过程中检查产品长度无超出公差范围、切斜度无过大情况。然后，对产品锯切后端面进行后加工，即对毛刺进行打磨，使锯口整齐、无严重变形，进行倒角，并对型材内铝屑吹扫干净等。同时，控制好锯切喷油量，擦干型材上面的油污。

以上步骤及其中的具体参数仅为一例，并非全都是实施本发明的必要步骤和必要参数。本领域技术人员可以根据加工工艺或产品参数的需求而灵活调整或添减各步骤及其具体参数。例如，本领域技术人员可以根据自行车架设计结构形式，对于特殊结构形式的挤出成型部件需要增加修型步骤，修正由热挤出工序所导致的形变量。

本发明所提供的自行车车架制造方法采用框架结构断面一体化挤出成型工艺使自行车车架一次成型，其制造工艺简单，与传统车架加工工艺相比减少了焊接工序，容易实现机械化批量生产作业，可以大大提高生产率和产品的一致性，有效地降低了生产成本；此外，在此方法下制造的自行车车架，具有优良的结构强度和稳定性，既保证了美观性又兼具安全性。

本发明虽然已详细描述了各种概念，但本领域技术人员可以理解，对于那些概念的各种修改和替代在本发明公开的整体教导的精神下是可以实现的。本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

Claims (10)

1.一种自行车车架，该自行车车架包括第一框架、第二框架和多个筋板；其中，所述筋板设置在所述第一框架和所述第二框架之间，用于加强所述第一框架和所述第二框架的承受力；所述第一框架、所述第二框架与所述多个筋板通过挤出成型工艺一体成型；在所述第二框架上设有中轴安装部，所述中轴安装部用于支承自行车的中轴。

2.如权利要求1所述的自行车车架，其特征在于，所述第一框架和所述第二框架的厚度至少为2.5mm。

3.一种具有如权利要求1所述自行车车架的自行车，该自行车还包括鞍座、前叉、中轴、曲柄和踏板；其中，所述鞍座和所述前叉分别安装固定在所述自行车车架上；所述中轴穿过所述自行车车架的中轴安装部并被支承在所述中轴安装部上，所述曲柄的一端连接到所述中轴的一端，所述曲柄的另一端连接所述踏板。

4.如权利要求3所述的自行车，其特征在于，所述曲柄包括曲柄框架和加强板；其中，所述加强板设置在所述曲柄框架内用于加强所述曲柄框架的承受力，所述曲柄框架和所述加强板通过挤出成型工艺一体成型。

5.一种如权利要求1所述自行车车架的制造方法，该方法包括：

备料步骤，准备制造所述自行车车架的铸锭；

模具加热步骤，选择模具并对所述模具加热；

铸锭加热步骤，对所述铸锭的表面进行清洁，再对所述铸锭加热；

挤出步骤，对挤出筒内衬进行加热，并且设定挤压杆速度；

牵引步骤，以与挤出速度相匹配的速度均匀地引出产品；

冷却步骤，使用风冷来冷却产品，但并不淬火；

矫直步骤，当所述产品冷却至50℃以下时进行矫直，根据型材的长度设定拉伸长度；

锯切步骤，设置锯片进给和退回速度，按预定的长度对所述产品进行锯切，并对所述产品的锯切后端面进行后处理。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述备料步骤中还包括对所述铸锭进行车皮处理。

7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述模具加热步骤使所述模具加热到480～520℃，并使所述模具在480～520℃内保持8小时；

8.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述模具加热步骤包括：将剪切垫的加热温度设定为285～315℃，并且使所述剪切垫在285～315℃内保持1小时。

9.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述铸锭加热步骤使所述铸锭加热到480～520℃，并且使所述铸锭的头尾加热温度梯度为30℃。

10.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述挤出步骤使所述挤出筒内衬加热到440～450℃，并将所述挤压杆速度设定在2.0～2.5mm/s的范围内。