CN107364113B - 利用3d打印技术生产自行车车架的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉自行车生产技术领域，具体涉及一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法。包括以下步骤：A.将车架分为多个结构件，所述结构件包括头管、插接侧板、上管和下管；所述头管、插接侧板、上管和下管均设置有插接式结构；B.利用3D打印技术标准化生产每一个结构件；C.将上管和下管分别与头管插接式连接；然后再与插接侧板插接式连接。本发明操作简单，产品成品率高，生产过程自动化程度高，产品品质容易控制，标准化程度高，产品质量稳定。

Description

利用3D打印技术生产自行车车架的方法
技术领域
本发明涉自行车生产技术领域，具体涉及一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法。
背景技术
传统碳纤维自行车车架因为加工方法单一，其结构多为一体式结构。其车架生产工序一般为：
1.制作自行车车架结构段。将自行车车架分成若干结构段，例如立管、头管、五通、平叉等。将不同结构段加工出金属模具后，根据每段结构的形状，使用人工逐层贴合的方法，将碳纤维布贴在模具内壁，然后闭合模具，灌注树脂液，待固化后成为独立的结构段。
2. 制作支撑架。制作一个完整车架的支撑架，该支撑架起到保证车架结构准确性，以及对关键自行车结构段进行支撑，例如五通、立管、头管、平叉等。
3.组合自行车车架结构段。将关键自行车结构段固定在支撑架后，根据车架设计时的结构，组装其他结构段，多数为套接的形式。在组成时，在套接的位置涂抹适量的树脂胶，进行初步固定。
4.制作自行车车架模具。制作一个完整的自行车车架模具，以便于后面行进整体固化。
5.一体式固化。使用人工逐层贴合的方法，将剪切好的碳纤维布贴合在车架的一些位置上，起到对自行车车架关键位置加固增强的作用，然后放置到完整的自行车车架模具内，闭合模具后灌注树脂液。
6.车架调整和表面处理。使用人工将固化好的自行车车架取出后，对于整个自行车车架进行修正，打磨剔除一些凹凸不平的区域，再进行整体的打磨抛光，然后喷涂表面保护剂和油漆。
这种碳纤维自行车车架加工方法有很多弊端：
1.步骤繁琐。需要多步骤紧密的契合，产生大量的时间成本。
2.自动化程度低。每个步骤都需要大量的人工制作，以目前的技术条件，不便于实现自动化，因此产生大量的人工成本。
3.标准化率低。人工操作多，所以不便于进行较为精细的标准化要求，不便于控制产品质量，因此产品标准化率低。
4.品控低。人工操作因为工人的技术业务水平而高低不平，无法做到每一批次产品都较为保持一致，因此产品品控较低。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提出一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，达到是自行车车架生产操作简单、提高自动化程度、提高标准化程度和提高产品品质的效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
利用3D打印技术生产自行车车架的方法，包括以下步骤：
A.将车架分为多个结构件，所述结构件包括头管、插接侧板、上管和下管；所述头管、插接侧板、上管和下管均设置有插接式结构；
B.利用3D打印技术标准化生产每一个结构件；
C.将上管和下管分别与头管插接式连接；然后再与插接侧板插接式连接。
所述头管的侧壁上设置有插接凸块一、插接槽一和插接槽二，所述插接凸块一沿头管的轴向设置，所述插接槽一和插接槽二平行设置，插接槽一和插接槽二均设置有两个，两插接槽一分别设置在两不相邻的头管侧壁上，两插接槽二分别设置在两不相邻的头管侧壁上；插接槽一和插接槽二均与插接凸块一在空间上互相垂直；
所述插接侧板为U型结构，插接侧板两内壁上均设置有插接凸块二和插接凸块三，所述插接凸块二和插接凸块三平行设置，插接凸块二和插接凸块三均设置有两个，两插接凸块二分别设置在两不相邻的插接侧板侧壁上，两插接凸块三分别设置在两不相邻的插接侧板侧壁上；
所述上管3上设置有插接槽三和插接槽四，所述插接槽三设置于上管的端部，插接槽四有两个，分别设置在上管的两侧壁上，插接槽三与插接槽四在空间上互相垂直；
所述下管上设置有插接槽五和插接槽六，所述插接槽五设置于下管的端部，插接槽六有两个，分别设置在下管的两侧壁上，插接槽五与插接槽六在空间上互相垂直。
所述插接的步骤为：
a.将头管上的插接凸块一的上端插入上管上的插接槽三中；
b.将头管上的插接凸块一的下端插入下管上的插接槽五中；
c.将插接侧板上的插接凸块二依次插入头管上的插接槽一和上管上的插接槽四中；将插接侧板上的插接凸块三依次插入头管上的插接槽二和下管上的插接槽六中。
所述插接凸块一的长度等于插接槽三的长度与插接槽五的长度之和。
所述插接凸块二的长度等于插接槽一的长度与插接槽四的长度之和。
所述插接凸块三的长度等于插接槽二的长度与插接槽六的长度之和。
所述插接凸块一、插接凸块二、插接凸块三、插接槽一、插接槽二、插接槽三、插接槽四、插接槽五和插接槽六的横截面的大小均为大小相等的梯形。
所述各个结构件在插接前，先在插接凸块和插接槽的表面涂抹树脂胶，再进行插接。
所述结构件为碳纤维材质。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过将自行车车架分为几个结构件，针对每个结构件组合的特征，设计相关的插接式结构，利用3D打印技术标准化生产每一个结构件，提高碳纤维自行车车架结构件标准化率；通过简单的插接式组合方式，固定每个结构件，减少人工操作的时间，节约人工成本；并通过不同插接件的插接方向设计，控制碳纤维自行车车架不同部位的各向异性，消除碳纤维材料各向异性较差的问题，提高碳纤维自行车的稳定性。本发明操作简单，产品成品率高，生产过程自动化程度高，产品品质容易控制，标准化程度高，产品质量稳定。
所述上管从上往下插接在头管上，给上管一个向上的拉力可以分开上管和头管；下管从下往上插接在头管上，给下管一个向下的拉力可以分开下管和头管。所以将插接侧板从前端依次与头管、上管和下管进行插接，产生上下的阻力，使得上管和下管除了可以承受左右的应力，也可以承受上下的应力。插接侧板的设置，使这个车架更加坚固。
在插接的过程中涂抹树脂胶，进一步增加车架的强度。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明结构立体示意图；
图2是本发明结构侧视图；
图3是本发明头管立体图；
图4是本发明头管俯视图；
图5是本发明头管侧视图；
图6是本发明插接侧板立体图；
图7是本发明插接侧板俯视图；
图8是本发明插接侧板侧视图；
图9是本发明上管立体图；
图10是本发明上管侧视图；
图11是本发明上管仰视图；
图12是本发明下管立体图；
图13是本发明下管侧视图；
图14是本发明下管俯视图。
图中标记：1、头管；2、插接侧板；3、上管；4、下管；5、插接凸块一；6、插接槽三；7、插接槽五；8、插接凸块二；9、插接槽一；10、插接槽四；11、插接凸块三；12、插接槽二；13、插接槽六。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做详细的说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例包括：
利用3D打印技术生产自行车车架的方法，包括以下步骤：
A.将车架分为多个结构件，所述结构件包括头管1、插接侧板2、上管3和下管4；所述头管1、插接侧板2、上管3和下管4均设置有插接式结构；
B.利用3D打印技术标准化生产每一个结构件；
C.将上管3和下管4分别与头管1插接式连接；然后再与插接侧板2插接式连接。
所述头管1的侧壁上设置有插接凸块一5、插接槽一9和插接槽二12，所述插接凸块一5沿头管1的轴向设置，所述插接槽一9和插接槽二12平行设置，插接槽一9和插接槽二12均设置有两个，两插接槽一9分别设置在两不相邻的头管1侧壁上，两插接槽二12分别设置在两不相邻的头管1侧壁上；插接槽一9和插接槽二12均与插接凸块一5在空间上互相垂直；
所述插接侧板2为U型结构，插接侧板2两内壁上均设置有插接凸块二8和插接凸块三11，所述插接凸块二8和插接凸块三11平行设置，插接凸块二8和插接凸块三11均设置有两个，两插接凸块二8分别设置在两不相邻的插接侧板2侧壁上，两插接凸块三11分别设置在两不相邻的插接侧板2侧壁上；
所述上管3上设置有插接槽三6和插接槽四10，所述插接槽三6设置于上管3的端部，插接槽四10有两个，分别设置在上管3的两侧壁上，插接槽三6与插接槽四10在空间上互相垂直；
所述下管4上设置有插接槽五7和插接槽六13，所述插接槽五7设置于下管4的端部，插接槽六13有两个，分别设置在下管4的两侧壁上，插接槽五7与插接槽六13在空间上互相垂直。
所述插接的步骤为：
a.将头管1上的插接凸块一5的上端插入上管3上的插接槽三6中；
b.将头管1上的插接凸块一5的下端插入下管4上的插接槽五7中；
c.将插接侧板2上的插接凸块二8依次插入头管1上的插接槽一9和上管3上的插接槽四10中；将插接侧板2上的插接凸块三11依次插入头管1上的插接槽二12和下管4上的插接槽六13中。
所述插接凸块一5的长度等于插接槽三6的长度与插接槽五7的长度之和。
所述插接凸块二8的长度等于插接槽一9的长度与插接槽四10的长度之和。
所述插接凸块三11的长度等于插接槽二12的长度与插接槽六13的长度之和。
所述插接凸块一5、插接凸块二8、插接凸块三11、插接槽一9、插接槽二8、插接槽三6、插接槽四10、插接槽五7和插接槽六13的横截面的大小均为大小相等的梯形。
所述各个结构件在插接前，先在插接凸块和插接槽的表面涂抹树脂胶，再进行插接。
所述结构件为碳纤维材质。
本发明通过将自行车车架分为几个结构件，针对每个结构件组合的特征，设计相关的插接式结构，利用3D打印技术标准化生产每一个结构件，提高碳纤维自行车车架结构件标准化率；通过简单的插接式组合方式，固定每个结构件，减少人工操作的时间，节约人工成本；并通过不同插接件的插接方向设计，控制碳纤维自行车车架不同部位的各向异性，消除碳纤维材料各向异性较差的问题，提高碳纤维自行车的稳定性。本发明操作简单，产品成品率高，生产过程自动化程度高，产品品质容易控制，标准化程度高，产品质量稳定。
所述上管3从上往下插接在头管1上，给上管3一个向上的拉力可以分开上管3和头管1；下管4从下往上插接在头管1上，给下管4一个向下的拉力可以分开下管4和头管1。所以将插接侧板2从前端依次与头管1、上管3和下管4进行插接，产生上下的阻力，使得上管3和下管4除了可以承受左右的应力，也可以承受上下的应力。插接侧板2的设置，使这个车架更加坚固。
在插接的过程中涂抹树脂胶，进一步增加车架的强度。
实施例2
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例包括：
利用3D打印技术生产自行车车架的方法，包括以下步骤：
A.将车架分为多个结构件，所述结构件包括头管1、插接侧板2、上管3和下管4；所述头管1、插接侧板2、上管3和下管4均设置有插接式结构；
B.利用3D打印技术标准化生产每一个结构件；
C.将上管3和下管4分别与头管1插接式连接；然后再与插接侧板2插接式连接。
实施例3
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：
所述头管1的侧壁上设置有插接凸块一5、插接槽一9和插接槽二12，所述插接凸块一5沿头管1的轴向设置，所述插接槽一9和插接槽二12平行设置，插接槽一9和插接槽二12均设置有两个，两插接槽一9分别设置在两不相邻的头管1侧壁上，两插接槽二12分别设置在两不相邻的头管1侧壁上；插接槽一9和插接槽二12均与插接凸块一5在空间上互相垂直；
所述插接侧板2为U型结构，插接侧板2两内壁上均设置有插接凸块二8和插接凸块三11，所述插接凸块二8和插接凸块三11平行设置，插接凸块二8和插接凸块三11均设置有两个，两插接凸块二8分别设置在两不相邻的插接侧板2侧壁上，两插接凸块三11分别设置在两不相邻的插接侧板2侧壁上；
所述上管3上设置有插接槽三6和插接槽四10，所述插接槽三6设置于上管3的端部，插接槽四10有两个，分别设置在上管3的两侧壁上，插接槽三6与插接槽四10在空间上互相垂直；
所述下管4上设置有插接槽五7和插接槽六13，所述插接槽五7设置于下管4的端部，插接槽六13有两个，分别设置在下管4的两侧壁上，插接槽五7与插接槽六13在空间上互相垂直。
实施例4
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：
所述插接的步骤为：
a.将头管1上的插接凸块一5的上端插入上管3上的插接槽三6中；
b.将头管1上的插接凸块一5的下端插入下管4上的插接槽五7中；
c.将插接侧板2上的插接凸块二8依次插入头管1上的插接槽一9和上管3上的插接槽四10中；将插接侧板2上的插接凸块三11依次插入头管1上的插接槽二12和下管4上的插接槽六13中。
实施例5
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：
所述插接凸块一5的长度等于插接槽三6的长度与插接槽五7的长度之和。
实施例6
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：
所述插接凸块二8的长度等于插接槽一9的长度与插接槽四10的长度之和。
实施例7
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：
所述插接凸块三11的长度等于插接槽二12的长度与插接槽六13的长度之和。
实施例8
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例3基本相同，区别在于：
所述插接凸块一5、插接凸块二8、插接凸块三11、插接槽一9、插接槽二8、插接槽三6、插接槽四10、插接槽五7和插接槽六13的横截面的大小均为大小相等的梯形。
实施例9
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例4基本相同，区别在于：
所述各个结构件在插接前，先在插接凸块和插接槽的表面涂抹树脂胶，再进行插接。
实施例10
作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1至附图14，本实施例公开了一种利用3D打印技术生产自行车车架的方法，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：
所述结构件为碳纤维材质。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将车架分为多个结构件，所述结构件包括头管（1）、插接侧板（2）、上管（3）和下管（4）；所述头管（1）、插接侧板（2）、上管（3）和下管（4）均设置有插接式结构；
B.利用3D打印技术标准化生产每一个结构件；
C.将上管（3）和下管（4）分别与头管（1）插接式连接；然后再与插接侧板（2）插接式连接；
所述头管（1）的侧壁上设置有插接凸块一（5）、插接槽一（9）和插接槽二（12），所述插接凸块一（5）沿头管（1）的轴向设置，所述插接槽一（9）和插接槽二（12）平行设置，插接槽一（9）和插接槽二（12）均设置有两个，两插接槽一（9）分别设置在两不相邻的头管（1）侧壁上，两插接槽二（12）分别设置在两不相邻的头管（1）侧壁上；插接槽一（9）和插接槽二（12）均与插接凸块一（5）在空间上互相垂直；
所述插接侧板（2）为U型结构，插接侧板（2）两内壁上均设置有插接凸块二（8）和插接凸块三（11），所述插接凸块二（8）和插接凸块三（11）平行设置，插接凸块二（8）和插接凸块三（11）均设置有两个，两插接凸块二（8）分别设置在两不相邻的插接侧板（2）侧壁上，两插接凸块三（11）分别设置在两不相邻的插接侧板（2）侧壁上；
所述上管（3）上设置有插接槽三（6）和插接槽四（10），所述插接槽三（6）设置于上管（3）的端部，插接槽四（10）有两个，分别设置在上管（3）的两侧壁上，插接槽三（6）与插接槽四（10）在空间上互相垂直；
所述下管（4）上设置有插接槽五（7）和插接槽六（13），所述插接槽五（7）设置于下管（4）的端部，插接槽六（13）有两个，分别设置在下管（4）的两侧壁上，插接槽五（7）与插接槽六（13）在空间上互相垂直。
2.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于，所述插接的步骤为：
a.将头管（1）上的插接凸块一（5）的上端插入上管（3）上的插接槽三（6）中；
b.将头管（1）上的插接凸块一（5）的下端插入下管（4）上的插接槽五（7）中；
c.将插接侧板（2）上的插接凸块二（8）依次插入头管（1）上的插接槽一（9）和上管（3）上的插接槽四（10）中；将插接侧板（2）上的插接凸块三（11）依次插入头管（1）上的插接槽二（12）和下管（4）上的插接槽六（13）中。
3.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述插接凸块一（5）的长度等于插接槽三（6）的长度与插接槽五（7）的长度之和。
4.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述插接凸块二（8）的长度等于插接槽一（9）的长度与插接槽四（10）的长度之和。
5.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述插接凸块三（11）的长度等于插接槽二（12）的长度与插接槽六（13）的长度之和。
6.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述插接凸块一（5）、插接凸块二（8）、插接凸块三（11）、插接槽一（9）、插接槽二（8）、插接槽三（6）、插接槽四（10）、插接槽五（7）和插接槽六（13）的横截面的大小均为大小相等的梯形。
7.根据权利要求2所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述各个结构件在插接前，先在插接凸块和插接槽的表面涂抹树脂胶，再进行插接。
8.根据权利要求1所述的利用3D打印技术生产自行车车架的方法，其特征在于：所述结构件为碳纤维材质。
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