CN107599442A - 一种自行车车架及其一体成型制造方法 - Google Patents

Abstract

一种自行车车架及其一体成型制造方法，制造方法按以下步聚进行:①定制绘图；②同步开模；③一体切料；④一体包料；⑤一体充气成型；⑥精加工，直接使用整块碳纤维纱布黏贴包覆EPS模芯后送入车架模具中一体充气成型，即减少了工序而节约了生产时间，又提高材料使用率，避免碳纤维纱布受力变形的缺陷，而EPS模芯结构稳定，在高温模具不易破裂而漏气导致变形碳纤维纱布，保证出模产品不变形，提高产品合格率，EPS模芯作为一次性使用件与单件自行车车架成品一一对应生产使用，保证加工精确度，提高产品质量，满足客户自我定制的使用需求。

Description

一种自行车车架及其一体成型制造方法

技术领域

本发明涉及自行车领域，具体涉及一种自行车车架及其一体成型制造方法。

背景技术

目前，自行车车架大多采用铝合金、钛合金等材料制成，这些车架有重量重，搬运困难、刚性不足等缺点，为此解决这些缺点有人发明了一种采用碳纤维制造而成的自行车车架，碳纤维作为一种新兴增强纤维，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤 维的柔软可加工性，其比重不到钢的1/4，但强度却非常高，且耐蚀性出类拔萃，是制备自行车尤其竞赛用自行车车架最为理想的材料之一。

现今碳纤维自行车车架的制造方法是先根据车架尺寸把一块碳纤维纱布裁切多块小碳纤维纱布，再把多块小碳纤维纱布分开单独包车架的几个部件，之后往包好的碳纤维纱布中装入气袋，最后放入模具中高温模压成型做出车架多个部件，多个部件拼接胶合组立成一台车架，采用这种方法所生产出的车架，相邻碳纤维纱布与碳纤维纱布之间的连接处容易分离而导致强度不足，而且多块碳纤维纱布拼接耗时较长和耗材较多，材料利用率较低增加生产成本，生产效率低下，为此，中国专利申请CN201610522166.9公开了一种碳纤维自行车车架一体成型工艺，使用碳纤维车架一体成型的方法提高了生产效率高，但是该专利申请中是先采用碳纤维纱布卷绕硅胶卷心进行车架定型后，再把硅胶卷心硅胶卷心取出替换成气袋和气嘴，气袋和气嘴需与碳纤维纱布一起放入高温的模具中成型，这种定型方法的缺点在于一方面换装气袋和气嘴工序繁琐，取出硅胶卷心时碳纤维纱布会受力变形，另一方面气袋和气嘴在高温下不稳定，在加工过程会漏气，影响出模车架变质，造成车架良品率非常低只能达到50～60%，。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自行车车架及其一体成型制造方法，无需裁剪多块碳纤维纱布也无需把多个部件进行组立，提高生产效率，减少拼接材料的使用，降低生产成本，更好的保证了碳纱的连续性和延展性，同时也大大提高了车架的强度，具体技术方案如下：

一种自行车车架一体成型制造方法，按以下步聚进行:

①定制绘图，根据自行车车架成品的要求在计算机上绘制车架3D模型，根据车架3D模型，绘制出车架模具3D模型和EPS模具3D模型，车架模具3D模型的型腔尺寸与车架3D模型尺寸相等，EPS模具3D模型的型腔尺寸按车架3D模型尺寸进行等比例缩放而成；

②同步开模，根据绘制的模具3D模型和EPS模具3D模型分别制造出车架模具和EPS模具，使用EPS模具制造出一次使用的EPS模芯，EPS模芯为空心结构，EPS模芯表面涂上乳胶；

③一体切料，根据自行车车架的造型，同时依车架不同部位的强度、刚性与重量需求，采用冲压机用刀模裁剪出与自行车车架相配合的不同角度、不同规格的整块碳纤维纱布；

④一体包料，把碳纤维纱布黏贴包覆在EPS模芯表面；

⑤一体充气成型，将EPS模芯的放入车架模具中，往EPS模芯内部充气并封闭充气口，在温度为150±5℃、气压为1±0.2MPa的炉台中保压50±2分钟模压成型为半成品车架；

⑥精加工，打开充气口把EPS模芯内部的气体抽出，EPS模芯体积收缩70%～80%而从半成品车架中被取出，半成品车架放入喷砂机中进行表面粗化处理成自行车车架成品。

作为本发明方法的一种优选方案，步聚①中还包括采用计算机对绘制好3D模型进行应力分析，精确计算出车架各个端点、弯折点、交叉点处的受力情况和厚度，EPS模具的型腔尺寸按应力分析结果进行比例缩放得出。

作为本发明方法的一种优选方案，碳纤维纱布有两块且分别黏贴包覆在EPS模芯上下表面。

作为本发明方法的一种优选方案，所述步聚⑤中炉台压力为10 MPa。

作为本发明方法的一种优选方案，步聚⑥中的喷砂机使用碳化硅针喷射到半成品车架表面进行表面粗化处理。

一种自行车车架，使用上述自行车车架一体成型制造方法生产而成。

本发明的有益效果：直接使用整块碳纤维纱布黏贴包覆EPS模芯后送入车架模具中一体充气成型，相对于现有技术要把硅胶卷心取出替换成气袋和气嘴，即减少了工序而节约了生产时间，又提高材料使用率，避免碳纤维纱布受力变形的缺陷，而EPS模芯结构稳定，在高温模具不易破裂而漏气导致变形碳纤维纱布，保证出模产品不变形，提高产品合格率可达95%以上，另外，EPS模芯作为一次性使用件与单件自行车车架成品一一对应生产使用，保证加工精确度，提高产品质量，满足客户自我定制的使用需求。

附图说明

图1是本发明制造方法的流程框图；

图2是本发明车架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种自行车车架一体充气成型制造方法，按以下步聚进行:

①定制绘图，根据自行车车架成品的要求在计算机上绘制车架3D模型，根据车架3D模型，绘制出车架模具3D模型和EPS模具3D模型，车架模具3D模型的型腔尺寸与车架3D模型尺寸相等，EPS模具3D模型的型腔尺寸按车架3D模型尺寸进行等比例缩放而成，等比例系数为0.9、0.8、0.7等；

②同步开模，根据绘制的模具3D模型和EPS模具3D模型分别制造出车架模具和EPS模具，使用EPS模具制造出一次使用的EPS模芯（EPS即聚苯乙烯泡沫），EPS模芯为空心结构，常温下的EPS模芯不会变形，保证后续定型包料，EPS模芯表面涂上乳胶，车架模具型腔尺寸与EPS模具型腔尺寸的相差值等于后续步聚④的碳纤维纱布黏贴厚度；

③一体切料，根据自行车车架的造型，同时依车架不同部位的强度、刚性与重量需求，采用冲压机用刀模裁剪出与自行车车架相配合的不同角度、不同规格的整块碳纤维纱布，不同规格指的是不同厚度的碳纤维纱布，不同角度指的是整块碳纤维纱布上前三角、后上叉后下叉等不同部位的角度，不同部位裁剪时相连接处相互错开以免干涉，一次性裁切整块碳纤维纱布相对裁切多块碳纤维纱布速度更快，材料利用率更高；

④一体包料，把碳纤维纱布黏贴包覆在EPS模芯表面；

⑤一体充气成型，将黏贴好碳纤维纱布的EPS模芯放入车架模具中，可把气管插入连通EPS模芯内部，气源通过气管填充EPS模芯内部后，把气管拔出并封闭充气口，充气使EPS模芯膨胀，避免EPS模芯在模具中因高温而内缩，影响车架成型尺寸，车架模具放入成型高温炉中，在温度为150±5℃、气压为1±0.2MPa的炉台中保压50±2分钟，炉台压力为10 MPa，模压一次成型为半成品车架，相对于现有技术多个部件拼装，减少了生产工序，生产速度更快，而且提高了强度；

⑥精加工，EPS模芯经过炉中的150±5℃的高温作用后，EPS模芯会变软，打开充气口把EPS模芯内部的气体抽出，EPS模芯体积收缩70%～80%,此时采用治具把EPS模芯从半成品车架内部中取出，半成品车架放入喷砂机中，喷砂机使用碳化硅针喷射到半成品车架表面进行表面粗化处理成自行车车架成品。

具体的，步聚①中还包括采用计算机对绘制好3D模型进行应力分析，精确计算出车架各个端点、弯折点、交叉点处的受力情况和厚度，EPS模具的型腔尺寸按应力分析结果进行比例缩放得出，提高加工精确度，保证自行车车架尺寸符合要求，另外，步聚④碳纤维纱布有两块且分别黏贴包覆在EPS模芯上下表面，包料紧密，不留缝隙，加工更简便。

另外，一种自行车车架，使用上述自行车车架一体成型制造方法生产而成，碳纱的连续性和延展性非常好，车架强度满足要求，而且可通过更好EPS模芯生产出不同厚度的车架，实现自我定制。

综上所述，本发明的一体成型制造方法在生产过程中使用了EPS模芯，EPS模芯一次性使用（使用过一次的EPS模芯已缩小变软）,对应一个自行车车架成品生产使用，提高了生产精密度，而且相对于现有技术中碳纤维纱布通过卷芯料盒和气袋双重定型而言，本发明只采用了EPS模芯就可完成上述两个部件的作用，一方面减少工序从而节省了工时，另一方面EPS模芯比气袋更为可靠，不会在加工过程中漏气，通过生产出不同规格的EPS模芯就可实现车架自我定制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种自行车车架一体成型制造方法，其特征在于,按以下步聚进行:

①定制绘图，根据自行车车架成品的要求在计算机上绘制车架3D模型，根据车架3D模型，绘制出车架模具3D模型和EPS模具3D模型，车架模具3D模型的型腔尺寸与车架3D模型尺寸相等，EPS模具3D模型的型腔尺寸按车架3D模型尺寸进行等比例缩放而成；

②同步开模，根据绘制的模具3D模型和EPS模具3D模型分别制造出车架模具和EPS模具，使用EPS模具制造出一次使用的EPS模芯，EPS模芯为空心结构，EPS模芯表面涂上乳胶；

③一体切料，根据自行车车架的造型，同时依车架不同部位的强度、刚性与重量需求，采用冲压机用刀模裁剪出与自行车车架相配合的不同角度、不同规格的整块碳纤维纱布；

④一体包料，把碳纤维纱布黏贴包覆在EPS模芯表面；

⑤一体充气成型，将EPS模芯的放入车架模具中，往EPS模芯内部充气并封闭充气口，在温度为150±5℃、气压为1±0.2MPa的炉台中保压50±2分钟模压成型为半成品车架；

⑥精加工，打开充气口把EPS模芯内部的气体抽出，EPS模芯体积收缩70%～80%而从半成品车架中被取出，半成品车架放入喷砂机中进行表面粗化处理成自行车车架成品。

2.根据权利要求1所述的一种自行车车架一体成型制造方法，其特征在于：步聚①中还包括采用计算机对绘制好3D模型进行应力分析，精确计算出车架各个端点、弯折点、交叉点处的受力情况和厚度，EPS模具的型腔尺寸按应力分析结果进行比例缩放得出。

3.根据权利要求1所述的一种自行车车架一体成型制造方法，其特征在于：碳纤维纱布有两块且分别黏贴包覆在EPS模芯上下表面。

4.根据权利要求1所述的一种自行车车架一体成型制造方法，其特征在于：所述步聚⑤中炉台压力为10 MPa。

5.根据权利要求1所述的一种自行车车架一体成型制造方法，其特征在于：步聚⑥中的喷砂机使用碳化硅针喷射到半成品车架表面进行表面粗化处理。

6.一种自行车车架，其特征在于：使用权利要求1～5任一所述的自行车车架一体成型制造方法生产而成。