TW201029769A - A manufacturing method for forge billet of a hollow crank of a bicycle - Google Patents

Description

201029769 ^ * 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可簡化加工步驟、降低加工成本並 可保持曲柄表面完整的自行車空心曲柄鍛胚製造方法。 【先前技術】 自行車為了讓騎乘者能夠省力的踩踏前進，除了各式 的變速設計外，構成其車體的各項構件也無不朝輕量化的 方向設計，其中在各種使車輛得以輕量化的方式中，主要 • 疋利用密度小且材質堅固的金屬來製作自行車車體的各項 桿件，並在不影響各桿件結構強度的原則下減少各桿件的 厚度，例如將各桿件成型為空心管狀，俾有效達到減少車 體重量且保持車體結構強度的目的。 其中，曲柄是自行車上用以連接踏板與齒盤的構件， 在其中一種對該曲柄進行輕量化設計的現有技術之方式 中，係將該曲柄成型為—斷面呈匚型之桿體，此種型態之 曲柄固然可有效達到輕量化且節省材料之目的，但結構強 ⑩度卻不足，尤其無法承受曲柄在踩踏時所承受的扭轉之 力’因此在受到碰撞容易彎折損壞。 此外，在其他對該曲柄進行輕量化設計的現有技術之 方式中’亦有將曲柄成型為空心管狀者，其製造方法主要 係先將一金屬塊成型為空心圓管後，再以平面鍛造方式利 用兩對合之锻模將該金屬塊沖壓成斷面略呈長方形之管 體； 此種型態之曲柄雖然可有效達到輕量化且節省材料， 更兼顧結構強度之目的，但於製造過程中，必須先在該圓 201029769 管内填充流體，利用該流體支揮該圓管管壁，以防止空心 圓管在進行平面鍛造時產生變形損壞，待成形為長方形管 體之後’再對該管體進行破孔，來排出管體内的液體； 其中’填充液體後再破孔排出液體的步驟雖然不可或 缺’卻又顯的多餘’而且還會増加加工成本，此外，因為 必須對曲柄的管體進行破孔’故曲柄管體的表面無法保持 完整’勢必會影響曲柄成品的美觀及強度，且在進行進一 步的表面處理時，所使用的酸液也會由破孔處滲入而侵蝕 _ 曲柄内部，故現有技術之自行車空心曲柄的製造方法實有 其待進一步改進之處。 【發明内容】 有鑑於上述現有技術的缺點，本發明提供一種自行車 空心曲柄鍛胚製造方法，希藉此設計解決目前現有技術之 製造方法加工步驟繁複、加工成本高而且必須破壞曲柄管 體結構的缺點。 為了達到上述的發明目的，本發明所利用的技術手段 © 係使-自行車s心曲柄锻胚製造方法依序包含下列各步 一擠壓成型步驟，其係利 模具内的一金屬塊擠壓成型為 金屬塊的中段部分為一頸部， 第二端部； 用一第一沖頭將設於一第一 一桿體，令該擠壓成型後之 兩端分別為一第一端部與一

一平面锻造步驟，其择南丨田A A 具係和用兩對合之鍛模對該金屬塊 進仃沖壓； 的第二沖頭由 鍛抽内孔步驟，其係利用一呈長桿狀 201029769 金屬塊之第二端部的端面轴向#

穿S又進入該金屬塊之頸部 處’使金屬塊之頸部與第二端 L i ^ ^ JS ^ °P第二沖頭變形而延伸加 長，並於該金屬塊内部轴向成 取有一穿槽，該穿槽於金屬 塊之第二端部的端面上形成有—開口. 一縮口步驟中，其係利用_ 用一相對合之第二模具夾合於 金屬塊之頸部的環側’再將金屈 贫屬塊以其第一端部為前端軸

向移動，迫使金屬塊之第二端部受㈣變形而通過該第二 模具’使金屬塊之第二端部填滿對應通過該處之穿槽，進 而縮小該穿槽之開口’使第二端部和頸部外型相同。 上述縮口步驟之後還可進一步於一衝壓成型步驟中， 利用一成型模具將該承空心管體狀的金屬塊衝壓成所需要 之產品的外型。 本發明之加工步驟，主要係先透過擠壓成型步驟及平 面鍛造步驟’將金屬塊成型出自行車曲柄的大致外型後， 再利用鍛抽内孔步驟及縮口步驟加工形成其内部之穿槽， 亦即省略了先填充流體，再對曲柄管體進行破孔以排出流 體的步驟，故不會破壞曲柄之結構，還可確實達到簡化加 工步驟、降低加工成本、以及保持曲柄表面的完整性的發 明目的。 【實施方式】 參見第一圖所示，本發明之自行車空心曲柄鍛胚製造 方法依序包括有一擠壓成型步驟、一平面鍛造步驟、—鍛 抽内孔步驟、一縮口步驟及一衝壓成型步驟： 配合參見第二圖所示，在擠壓成型步驟中，係利用一 第一沖頭（22)將設於一第一模具（21)内的一金屬塊（1〇)掩壓 5 .201029769 成型為一桿體，其中，該第一模具（21)内部成型有一模型 …槽（211)，該模型槽（211)於第一模具.(21>之一壁面上形成 有一開口 ’且該模塑槽（211)於靠近底部及開口處之内徑大 於其中段部分之内徑，而形成為一兩端孔徑大於中段部分 孔徑的長型孔穴，該金屬塊（1〇)設於第一模具（21)之模型 槽（21 1)内’其材質可為鋁或鎂，起初，此金屬塊（1〇)之外 型呈一圓棒，且其軸向延伸方向與該金屬塊（1〇)製作時的 軋延方向係呈同一方向； φ 進一步參見第三圖所示，接著利用該第一沖頭（22>由 第一模具（21)之模型槽（211)的開口沖壓進入該模型槽（211) 中’進而擠壓該金屬塊（10)，迫使金屬塊（1〇)變形並填滿 該模型槽（211) ’此時，該金屬塊（1〇)配合第一模具（21)之 模型槽（211)的形狀而成型為一兩端外徑大於中段部分之外 桎的桿體，其中，令該金屬塊（1〇)之中段部分為一頸部 (11)，兩端分別為一第一端部（12)與一第二端部（13); 配合參見第四圖所示，在平面鍛造步驟中，進一步利 e 用兩對合之鍛模（圖中未示）對該金屬塊（1〇)進行沖壓，將 該金屬塊（10)加壓成型為所需之形狀，於本發明之較佳實 施例中，該金屬塊（10)的第一端部（12)受壓變形為一具有 多個爪部（121)的齒盤座，而可結合於自行車之一齒盤上， 金屬塊（1G)之頸部⑴）及第二端部（12)則分別成型為斷面大 致呈長方形，而於其兩相對旁側面分別呈凸面狀之桿體； 配合參見第五圖所示，在鍛抽内孔步驟令，進一步利 用一呈長桿狀的第二沖頭（3Q)由金屬塊（1Q)之第二端部⑽ 的端面轴向穿設進入該金屬塊（10)之頸部（11)處’此時’ 6 201029769 進一步參見第六圖所示’金屬塊（10)之頸部（彳彳）與第二端 二部（13)沿第二沖頭(30)變形而延伸咖長，並於該金屬塊（1〇) 内部軸向成型有一穿槽（14),該穿槽（14>於金屬塊（10)之第 二端部（13)的端面上形成有一開口； 配合參見第七及八圖所示，在縮口步驟中，進一步利 用二相對合之第二模具（4〇)夾合於金屬塊（1〇〉之頸部Ο”的 環側，接著，進一步參見第九及十圖所示，將金屬塊（1〇) 以其第一端部（12)為前端轴向移動，迫使金屬塊（1〇)之第 φ 二端部（13)受擠壓變形而通過該第二模具（4〇)，此時金 屬塊（1〇)之第二端部（13)填滿對應通過該處之穿槽（14)，進 而縮小該穿槽（14)之開口，使金屬塊（1〇)之頸部（11)與第二 端部（12)形成為一外型相同的空心管體； 配合參見第十一圖所示，接著再於衝壓成型步驟中， 利用-成型帛具將該承空心管體狀的金屬塊衝壓成所需要 之產时的外型’進而完成自行車空心曲柄鍛胚之成品製 作。 ❹ ㈣前述步驟方法所製作而成之自行車空心曲柄鍛胚 的金屬塊（10)，配合不同腳踏車之設計，可於其第一端部（12) 與第二端部（13)上之適當位置處進一步加工成型出若干組 裝印22)(123)(131)，使該製作完成曲柄可進一步裝設至 自仃車上使用’又，該呈自行車空心曲柄锻胚的金屬塊（1〇) 係沿該金屬塊（1〇)製作時的軋延方向而變形且延伸加長， 成為直向金屬纖維，故可增加其材料強度。 本發月的優點在於，其係先透過擠壓成型步驟及平面 锻造步驟’將金屬塊（10)成型出自行車曲柄的大致外型後， 201029769 再利用鍛抽内孔步驟及縮口步驟加工形成其内部之穿槽 (14)’因此無須先填充流體’再對曲柄管體進行破孔以排 出流體，故可確實達到簡化加工步驟、降低加工成本、以 及保持曲柄表面的完整性的發明目的。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明之步驟流程圖。 第二圖為本發明於擠壓成型步驟前側視之部分元件剖 _面之圖。 φ 第三圖為本發明於擠壓成型步驟後側視之部分元件剖 面之圖。 第四圖為本發明於平面鍛造步驟後金屬塊之立體外觀 圖。 第五圖為本發明於锻抽内孔步驟前之側視圖。 第六圖為本發明於鍛抽内孔步驟後之側視圖。 第七圖為本發明於縮口步驟前側視之部分元件刮面 圖。 Φ 第八圖為本發明於縮口步驟前端視之部分元件剖面 圖。 第九圖為本發明於縮口步驟後側視之部分元件剖面 圖。 第十圖為本發明之成品的立體外觀圖。 第十一圖為本發明之成品進一步加工而呈可使用狀態 之立體外觀圖。 【主要元件符號說明】 8 201029769 (11)頸部 (121)爪部 (123)組裝孔 (131)組裝孔 (21)第一模具 (1 〇)金屬塊 -(12)第一端部 (122)組裝孔 (13) 第二端部 (14) 穿槽 (211)模型槽 (30)第二沖頭 (22)第一沖頭 (40)第二模具

Claims (1)

1. 201029769 七、申請專利範圍： 1_ 一種自订車空心曲柄鍛胚製造方法，其依序包括有 一擠壓成型步驟、一平面鍛造步驟、一鍛抽内孔步驟及一 縮口步驟，其中： 在擠壓成型步驟中，利用一第一沖頭將設於一第一模 具内的-金屬塊擠壓成型為一桿體，纟中，該第一模具内 部成型有-模型槽，該模型槽於第一模具之一壁面上形成 有-開口’該金屬塊設於第一模具之模型槽内，該第一沖 ❿

   頭由第-模具之模型槽的開σ沖壓進人該模型槽中，進而 擠壓該金屬塊迫使金屬塊變形並填滿該模型槽令該金 屬塊之中段部分為一頸部，兩端分別為一第一端部與一第 二端部； 在平面鍛造步驟φ m 中利用兩對合之鍛模對該金屬塊進 行沖壓； 在鍛抽内孔步驟φ ，利用一呈長桿狀的第二沖頭由金 屬塊之第二端部的蛾而红 軸向穿設進入該金屬塊之頸部處， 使金屬塊之頸部與第_ ^ 弟一知部沿第二沖頭變形而延伸加長， 並於該金屬塊内部轴命 第一卜 成尘有一穿槽，該穿槽於金屬塊之 弟一端部的端面上形成有一開口； 在縮口步驟中，南丨田_ 用二相對合之第二模具夾合於合展 塊之頸部的環側，接著 L於金屬 移動，迫使金屬塊之第^塊以其第-端部為前端軸向 具，此時，金屬塊之=一端部受擠壓變形而通過該第二模 進而縮小該穿槽之開口端部填滿對應通過該處之穿槽， 2.如申請專利範 圍第1項所述之自行車空心曲柄鍛胚 201029769 製造方法’其在縮口步驟之後進一步包含有一衝壓成型步 驟其係利用一成型模 '具將該承空心管體狀的金屬塊衝壓 成所需要之產品的外型。 如中請專利範圍帛彳項所述之自行車空心曲柄锻胚 製造方法’其中，於擠壓成型步驟中，該第一模具之模型 槽於靠近底部及開口處之内徑大於其中段部分之内徑，而 形成為❺端孔徑大於中段部分孔徑的長型孔穴該金屬 塊配合第-模具之模型槽的形狀而成型為一兩端外徑大於 鲁 中段部分之外徑的桿體。 j 4·如申請專利範圍第2項所述之自行車空心曲柄鍛胚 製造方法，其中，於擠壓成型步驟中，該第一模具之模型 槽於靠近底部及開口處之内徑大於其中段部分之内徑，而 形成為兩端孔徑大於中段部分孔徑的長型孔穴，該金屬 塊配合第一模具之模型槽的形狀而成型為一兩端外徑大於 中段部分之外徑的桿體。 5_如申請專利範圍第1至4項任一項所述之自行車空 ⑩ •“曲柄鍛胚製造方法，其中，於平面锻造步驟中，該金屬 塊之頸部及第二端部分別成型為斷面呈長方形之桿體。 6. 如申&專利範圍第5項所述之自行車空心曲柄锻胚 製造方法，其中，該金屬塊之頸部及第二端部的兩相對旁 側面分別呈凸面狀。 7. 如申請專利範圍第6項所述之自行車空心曲柄锻胚 製造方法，其中，該金屬塊的第一端部受壓變形為一具有 多個爪部的齒盤座。 8·如申請專利範圍第7項所述之自行車空心曲柄锻胚 11 201029769 製造方法，其中該金屬塊之材質為鋁。 9.如申請專利範圍第7項所述冬自行車空心曲柄鍛胚 製造方法，其中該金屬塊之材質為鎂。 八、圖式：（如次頁）

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