CN105291421A - 一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，属于碳纤维复合材料架体制程领域，为解决现有的碳纤维复合材料自行车架制备工序繁多等问题而设计。该制造工艺包括如下步骤：使用碳纤维复合材料成型自行车架的各管件；将成型管件装配至管件定位治具中，在胶合区域填涂胶黏剂；贴合树脂类片状胶于各成型管件胶合区域，形成过渡架体；将过渡架体自管件定位治具中取出；加压、加热烘烤过渡架体。本发明的制造工艺取消了原有制备工艺中的第一次为固化胶黏剂的加热烘烤工序以及相关工序，采用片胶对管件进行初步粘结形成过渡架体，之后一次加热烘烤成型。本申请在保证胶合强度的前提下，大大简化了碳纤维复合材料自行车架的制造工艺。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维复合材料架体制程技术领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺。
背景技术
自行车作为一种兼具节能环保和运动健身效果的交通工具，已经成为人们出行生活不可或缺的交通工具之一。为了减轻自行车的重量，现有的自行车架采用碳纤维复合材料作为车架材料。由于碳纤维材料本身的材料特性，且无法像金属材料自行车架一样浇铸一体成型，因此，现有的碳纤维车架的制造采用将车架拆分为不同的管件部分，然后使用胶黏剂胶合成完整的车架结构。
现有技术关于碳纤维复合材料的制造工艺为：治具定位填胶-治具搬运入烘房-烘房烘烤-治具冷却-拆卸车架-自检尺寸工序-填胶区域打磨-补纱区喷砂擦拭-补纱-安装矽胶治具-治具搬运入烘房-烘房烘烤-治具冷却-拆卸车架。由上述制造工艺可以看出现有制程要将车架管件组合成整车，需经过较长和较繁琐的工序、需多名作业人员以及消耗大量能源，制造效率低，制造成本高。
发明内容
本发明提供了一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其目的在于提供一种在保证自行车架胶合强度的前提下，简化制程的碳纤维复合材料自行车架制造工艺。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，包括如下步骤：
步骤一、使用碳纤维复合材料成型自行车架的各管件；
步骤二、将成型管件装配至管件定位治具中，各所述成型管件对接处形成胶合区域，在所述胶合区域填涂胶黏剂；
步骤三、贴合树脂类片状胶于各成型管件胶合区域，形成过渡架体；
步骤四、将所述过渡架体自所述管件定位治具中取出；
步骤五、加压、加热烘烤过渡架体，完成自行车架制程。
进一步的技术方案是，在步骤四前或者在步骤四后还包括对过渡架体的胶合区域进行补纱增强，即贴合碳纤维预浸料于胶合区域。
进一步的技术方案是，加压、加热烘烤过渡架体包括如下步骤：
将过渡架体装配至矽胶治具中；
在补纱后的胶合区域装上相应的加热模具，在加热模具和胶合区域之间添设有硅胶；
锁紧加热模具，采用加热设备对加热模具进行烘烤加热；
冷却矽胶治具，并取下自行车架。
进一步的技术方案是，所述定位治具包括治具底板和设置在所述治具底板上的不少于两个的用于定位管件的定位组件，每个所述定位组件可滑动和/或可转动的设置在所述治具底板上，管件在定位组件的带动下相互定位安装。
优选的，所述加热模具为铝模，加热设备对铝膜保持恒温加热，加热温度为150±10℃。
优选的，所述加热设备为电加热棒或者电加热板，在所述加热设备和铝模的外侧套设有保温盒，铝模上设有温度传感器，用于实时检测铝模的温度。
优选的，步骤二中的胶黏剂为高温胶。
优选的，所述成型管件包括头管管件、座管管件、五通管件和勾爪管件，所述胶合区域包括头管管件的上管管件、座管管件和勾爪管件的上叉勾爪构成的座管胶合区域，头管管件的下管管件与五通管件构成的头管五通胶合区域和勾爪管件的下叉勾爪与五通管件构成的勾爪五通胶合区域。
本发明的有益效果为：
本发明的制造工艺取消了原有制备工艺中的第一次为固化胶黏剂的加热烘烤工序以及相关工序，采用片胶对管件进行初步粘结形成过渡架体，之后一次加热烘烤成型。本申请在保证胶合强度的前提下，大大简化了碳纤维复合材料自行车架制造工艺。
附图说明
图1为本发明实施例提供的成型管件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的管件定位治具的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的矽胶治具的结构示意图。
图中：
1、成型管件；2、管件定位治具；3、胶合区域；4、矽胶治具；101、头管管件；102、座管管件；103、五通管件；104、勾爪管件；201、治具底板；202、定位组件；301、座管胶合区域；302、头管五通胶合区域；303、勾爪五通胶合区域。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，包括如下步骤：
步骤一、使用碳纤维复合材料成型自行车架的各管件。如图1所示，本实施例中碳纤维复合材料的成型管件1包括头管管件101、座管管件102、五通管件103和勾爪管件104。勾爪管件104包括相互连接的左勾爪和右勾爪，左勾爪和右勾爪均包括上勾爪和下勾爪，其中上勾爪端部设置有一弧口用于与座管管件102上端外壁搭接，下勾爪端部加工成连接接头，与五通管件103的一连接接头插接，头管管件101的上管管件端部设置成用于搭接座管管件102外壁的弧口，头管管件101的下管管件端部加工成连接接头，与五通管件103的另一连接接头插接。上述的插接处和搭接的外壁的外径均小于相应管件的外径。用于作为后续补纱的预留区域。
步骤二、将成型管件1装配至管件定位治具2中，各成型管件1对接处形成胶合区域3，在胶合区域3填涂胶黏剂。其中，如图1所示，头管管件101的上管管件、座管管件102和勾爪管件104的上叉勾爪构成的座管胶合区域301，头管管件101的下管管件与五通管件103构成的头管五通胶合区域302和勾爪管件104的下叉勾爪与五通管件103构成的勾爪五通胶合区域303。本步骤的胶黏剂为高温胶，即该胶黏剂需经高温固化后才能起到粘结的作用。该高温胶可以是高温胶E-314(注：E-314是美国乐泰公司生产的一种高温胶，该胶市场可售)。
本实施例的管件定位治具2为一种适用于定位不同管件尺寸和不同管件间角度的管件定位治具2。该治具通用性强，不同尺寸的头管管件101、座管管件102、五通管件103和勾爪管件104都可通过简单的调整适应本治具。如图2所示，该治具包括治具底板201和设置在治具底板201上的不少于两个的用于定位管件的定位组件202，每个定位组件202可滑动和/或可转动的设置在治具底板201上，管件在定位组件202的带动下相互定位安装。优选的，定位组件202通过快拆结构可滑动和/或可转动的设置在治具底板201上。相对于螺钉固定的定位组件202，应用快拆结构可使管件的安装、拆卸和定位组件202的调节更加省时省力，加快了自行车架的制程。
步骤三、贴合树脂类片状胶于各成型管件1胶合区域3，形成过渡架体。
将树脂类片状胶贴合于成型管件1的胶合区域3的目的是为了初步将各成型管件1粘结在一起，即保证在高温胶未固化成型前，过渡架体在进行其他操作时不会出现散开的问题。该工序的设置替代了原有制备工艺中的第一次为固化胶黏剂的加热烘烤工序以及由第一次高温固化带来的管件定位治具2的冷却、自检尺寸工序、填胶区域打磨、补纱区喷砂擦拭等工序，大大较少了制程工序，提高了车架的制备效率，减少了人力物力的投入。
为了更好的保证过渡架体的初步粘结强度，防止后续工序中出现架体松散的现象，还可以在过渡架体从治具取出前对过渡架体的胶合区域3进行补纱增强，即贴合碳纤维预浸料于胶合区域3。由于碳纤维预浸料材料本身具有一定的粘结作用，在此处进行补纱工序将进一步加强过渡架体的粘结强度。
考虑到如果在此处对胶合区域3进行完整的补纱工序(需要贴合多层碳纤维预浸料)，将会占用管件定位治具2较长时间，造成了管件定位治具2的利用效率降低，可能出现各工序进行过程中的断层现象。在此作为优选的方案，仅进行一层或者少层碳纤维预浸料的贴合，能保证过渡架体不松散即可。
步骤四、将过渡架体自管件定位治具2中取出。由于管件定位治具2采用快拆结构，所以本拆卸工序相比于原有治具的拆卸工序，拆卸时间大大缩短。
步骤五、对过渡架体的胶合区域3进行完整的补纱增强。依照补纱作业标准将各种规格的碳纤维浸料贴到胶合区域3上指定的位置，并保证碳纤维预浸料贴合的准确平顺。
步骤六、加压、加热烘烤过渡架体，完成自行车架制程。
将过渡架体装配至矽胶治具4中，锁紧各定位面螺丝，防止过渡车架在加温过程中尺寸变异，如图3所示。
在补纱后的胶合区域3装上相应的加热模具，在加热模具和胶合区域3之间添设有硅胶，并按照相应的扭力标准，锁紧加热模具螺丝。优选的，加热模具为导热性能好的铝模。
锁紧加热模具，采用加热设备对铝膜进行烘烤加热。优选的，加热设备为电加热棒或者电加热板，加热设备对铝膜保持恒温加热，加热温度为150±10℃。本工序采用的是对过渡架体结合补强处精准局部加热的技术，相比于原有制程的整体式烘房加热，取消了治具的搬运，节约了能源，加热时间和冷却的时间也相应缩短。
优选的，在加热设备和铝模的外侧套设有保温盒，铝模上设有温度传感器，用于实时检测铝模的温度。
冷却矽胶治具4，并取下自行车架，完成碳纤维复合材料自行车架的制造。
本发明的制造工艺取消了原有制备工艺中的第一次为固化胶黏剂的加热烘烤工序以及相关工序，采用片胶对管件进行初步粘结形成过渡架体，之后一次加热烘烤成型。本申请在保证胶合强度的前提下，大大简化了碳纤维复合材料自行车架制造工艺。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、使用碳纤维复合材料成型自行车架的各管件；
步骤二、将成型管件(1)装配至管件定位治具(2)中，各所述成型管件(1)的对接处形成胶合区域(3)，在所述胶合区域(3)填涂胶黏剂；
步骤三、贴合树脂类片状胶于所述胶合区域(3)，形成过渡架体；
步骤四、将所述过渡架体自所述管件定位治具(2)中取出；
步骤五、加压、加热烘烤过渡架体，完成自行车架制程。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：在步骤四前或者在步骤四后还包括对所述胶合区域(3)进行补纱增强，即贴合碳纤维预浸料于胶合区域(3)。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：所述加压、加热烘烤过渡架体，包括如下步骤：
将过渡架体装配至矽胶治具(4)中；
在补纱后的胶合区域(3)上装上相应的加热模具，在所述加热模具和胶合区域(3)之间添设有硅胶；
锁紧所述加热模具，采用加热设备对加热模具进行烘烤加热；
冷却所述矽胶治具(4)，并取下自行车架。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：所述管件定位治具(2)包括治具底板(201)和设置在所述治具底板(201)上的不少于两个的用于定位成型管件(1)的定位组件(202)，每个所述定位组件(202)可滑动和/或可转动的设置在所述治具底板(201)上，成型管件(1)在定位组件(202)的带动下相互定位安装。
5.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：所述加热模具为铝模，所述加热设备对铝膜保持恒温加热，加热温度为150±10℃。
6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：所述加热设备为电加热棒或者电加热板，在所述加热设备和铝模的外侧套设有保温盒，铝模上设有温度传感器，用于实时检测铝模的温度。
7.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：步骤二中的胶黏剂为高温胶。
8.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料自行车架制造工艺，其特征在于：所述成型管件(1)包括头管管件(101)、座管管件(102)、五通管件(103)和勾爪管件(104)，所述胶合区域(3)包括头管管件(101)的上管管件、座管管件(102)和勾爪管件(103)的上叉勾爪构成的座管胶合区域(301)，头管管件(101)的下管管件与五通管件(103)构成的头管五通胶合区域(302)和勾爪管件(104)的下叉勾爪与五通管件(103)构成的勾爪五通胶合区域(303)。
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