TW201602485A - 金屬管件的優化連接結構及其實現方法 - Google Patents
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Abstract
一種金屬管件的優化連接結構及其實現方法，其包含：管件、置於管件末端內孔的多功能塞頭和連接管件的連接件，管件在連接部位的周邊設有徑向通孔，通孔的中心連線與管件端面平行，多功能塞頭包括：位於末端的堵塞體、位於中端的凹槽或通孔以及位於頂端的相連的大、小定位臺階，大臺階外端面設有軸向通孔或通槽與凹槽相通，連接件採用鑄鍛複合結構，通過在鑄鍛模內成型加工，形成內、外兩層金屬圈以及若干與之相連的徑向和軸向金屬柱，將參與鑄鍛加工的管件和塞頭鍛接部位在三維方向包裹鍛接成一體化結構，徹底解決了自行車車架和前叉各管件的高強度連接難題。
Description
本發明係關於一種金屬管件連接技術領域，特別是關於一種用於各類車架管件的高強韌連接結構及其實現方法。
世界目前在輕型機動或非機動車輛製造業，為追求節能減排和輕量化，大多選用輕質金屬空心薄壁管材，通過焊接工藝連接成車架或其他產品，這種連接優點是設備簡易、投資少、產品款式變新快，缺點是連接強度和韌性大幅下降，存在安全隱患。究其原因：是焊縫為鑄態粗晶組織，易產生夾渣、縮孔、裂紋及參與連接的管件體積太小等問題，它破壞了無縫管件原來高強韌的緞態細晶組織。此外，焊接只能在相同材質間進行，無法在同一車架內採用兩種不同材質管件進行焊接，從而獲得多種優異性能。這在金屬自行車車架和前叉製造業最充分、全面暴露出鋁合金、鎂合金、鈦合金和不銹鋼車架或前叉管件間的焊接諸多弊病；為解決上述問題，近幾十年來，世界相關業者進行了許多替代焊接的實驗和研發工作。
經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN86106439，公開(公告)日1987年4月8日，公開了一種自行車和類似裝置的車架連接部包括短管襯套、連接零件、粘結劑和環狀夾套。短管襯套包括管座、短管和環狀台肩。短管伸出管座，環狀台肩位於管座和短管
之間；連接零件有管狀端部，帶環狀端面，壓配合在短管上；粘結劑把管狀端部與短管粘結在一起；環狀夾套裝在端面和台肩之間的短管上。夾套包括內端和外端，內端包括第一凸起部，它沿圓周面延伸，和管座接近台肩處搭接，外端包括第二凸起部，具有中凹錐面，和連接零件的端面搭接與配合。該技術在自行車架前三角每個連接點使用了短管襯套、環狀夾套、連接零件和粘結劑等多個零件才完成一個連接點的連接，雖解決了焊接車架前三角連接強度差，在同一車架內可使用兩種不同材質構件難題，但該結構複雜、零件多、成本高、外形不美觀、增加了車架重量、粘結劑易老化，還無法解決車架的上叉和下叉的連接問題，實用新型至今仍未見業界應用。
中國專利文獻號CN86101907，公開(公告)日1986年12月17日，公開了一種自行車架和自行車，該技術包括由上杆和下杆連接起來的的坐椅杆和車頭，並整體地用輕金屬或合金，特別是鎂鑄成。至少下杆，最好還有坐椅杆被鑄成有開放的截面，接著被第二鑄件封閉，用黏接劑固定於開放截面上，最好再加機械性連接。機械性連接用傾斜佈置在鑄件長度方向上的嵌合件獲得。上杆和下杆被結構橋在車頭和坐椅杆之間的地連接。下杆連接在坐椅杆的中點。該技術採用鎂合金一體鑄出自行車架的上杆、下杆、坐椅杆和車頭，其下杆和座椅杆鑄有大C型開放截面，並用鑄有小C型截面蓋板用粘結劑封接；車架其餘的成對後上叉和下叉、連接橋和軸頸等零部件，同樣是用鎂合金一體鑄出和用黏接劑加機械性輔助連接，完成車架連接加工；車架各部份金屬厚度是5mm。這種鑄件粘接總裝車架的結構優點是：抗扭和抗彎能力強，參與連接的金屬體積大，剛性
好。不足之處是：模具投資大、各鑄件很難控制配合間隙均勻、粘接劑老化等問題；這種生產方式很難適應目前車架市場要求尺寸和款式快速變化的難題。
有鑑於現有金屬管件焊接工藝易產生夾渣、縮孔、裂紋、連接強度和韌性大幅下降和連接體積太小等問題，因此本發明之目的在於提供一種金屬管件的優化連接結構，它採用在管件末端周邊設有徑向通孔，並在該管件末端內孔塞入一個多功能塞頭，先將已塞入塞頭的一支或多支管件，作為連接件的鑲嵌件，預先置放在連接件下鑄鍛模的相應位置緊固後合模，然後在鑄鍛複合機的PLC控制下，對連接件型腔進行層流充型加工時，注入連接件型腔的金屬流體，可通過管件的徑向通孔和塞頭軸向通孔流入塞頭凹槽，當連接件經擠壓鍛造完工後，形成內層與外層兩個金屬圈，將待接管和塞頭的連接部位，在三維方向包裹鍛成一體的連接結構，從而完成連接件與管件的高強韌連接。由於自行車車件和前叉各管件的連接難度、複雜程度和高強韌要求都比其他輕型車的車架要高得多，因此本發明重點是解決自行車車架和前叉各管件的高強韌連接難題。
本發明的上述技術問題，透過下述技術方案得以解決：本發明係提供一種金屬管件的優化連接，包括：管件、置於管件末端內孔的多功能塞頭和連接管件的連接件。
所述的管件在連接部位的周邊設有徑向通孔，通孔的中心連線與管件端面平行。
所述的多功能塞頭包括：位於末端的堵塞體、位於中端的
的凹槽或通孔以及位於頂端的相連的大、小定位臺階，其中：大臺階外端面設有軸向通孔或通槽與凹槽相通，並設有與連接件內孔相交的相貫線圓弧面。
所述的連接件包括：內層金屬圈、外層金屬圈以及若干與之相連接的徑向和軸向金屬柱，所述的內、外層金屬圈以及金屬鑄將參與鑄鍛成型加工的管件、多功能塞頭鍛接部位在三維方向包裹鍛接成一體的高強韌連接結構。
所述的管件包括但不限於：自行車車架和前叉的上管、下管、立管、上叉、下叉、前叉管或豎管。
所述在立管上端連接部位設有一個用於連接上管和兩支上叉立管接頭，該立管上端連接部位設有經軸向長度和直徑的局部擴管加工得到的內孔以及對向加工通孔，以實現上管和上叉能進入已擴徑立管內孔，為立管接頭成型加工提供空間位置。
所述的管件多功能塞頭包括但不限於：上管二端塞頭、下管二端塞頭、立管塞頭、上叉塞頭、下叉塞頭、勾爪雙塞頭、肩蓋雙塞頭或前叉勾爪塞頭；該多功能塞頭可以是圓形、扁形或為異形，其中：多功能塞頭頂端小臺階和末端堵塞體的徑向截面形狀和尺寸相同且與所配管件內孔作滑動配合。
所述的扁形結構的多功能塞頭的中端和頂端的徑向截面厚度小於末端堵塞體徑向截面厚度。
所述的勾爪雙塞頭為一體化結構，其塞頭為圓形或扁形結構。
所述的肩蓋雙塞頭為一體化結構，其塞頭為圓形、扁形或異形，並且：在塞頭連體上方設有前叉豎管的定位圓凹槽，在塞頭連體上設有通孔，該通孔分別與前叉豎管塞頭凹槽以及肩蓋接頭相通。
優選地，本發明所述的優化連接結構可以包括：前管、立管接頭、五通、勾爪接頭、前叉勾爪接頭、肩蓋接頭。
所述的連接件經鑄鍛模內完成鑄鍛成型加工製成，所述的管件和位於管內的多功能塞頭作為連接件的鑲嵌件，通過預先放置在下鑄鍛模的相應位置並緊固從而參與連接件的成型加工並實現連接件與管件的高強韌連接。
優選地，本發明所述的優化連接結構可以包括：立管、上叉、下叉以及連接上管和下管的前管，用於連接所述立管、上管和上叉的立管接頭，用於連接所述立管、下管和下叉的五通，連接上叉和下叉的勾爪雙塞頭和勾爪接頭。
優選地，本發明所述的優化連接結構可以包括：前叉豎管、前叉管、前叉勾爪塞頭、用於連接所述前叉豎管和前叉管的肩蓋接頭、用於連接所述前叉管和前叉勾爪塞頭的前叉勾爪接頭以及肩蓋雙塞頭。
本發明創新地將傳統焊接的車架和前叉零件改分為三類：第一類是管件，它保留了傳統焊接工藝大多數管件，僅將前管和五通改為連接件；第二類是在毎支連接的管件末端內孔，新增一個多功能塞頭；第三類是每個連接點用以連接一支或多支管件的連接件，以替代焊接工藝的焊縫；因此車架除將前管和五通改為連接件外，還要在立管上端和勾爪連接部位各增加一個立管接頭和兩個勾爪接頭連接件，同樣在前叉肩蓋和前
叉勾爪各增加一個肩蓋接頭和兩個前叉勾爪接頭連接件；對連接件的鑄鍛加工，可採用PLC控制鑄鍛複合機、保溫定量供料爐、鑄鍛模具和溫控系統設備配合下，對各金屬連接件逐一進行鑄鍛成型加工。此外金屬連接件的加工，還可採用金屬半固態成型設備和工藝完成。
本發明孩提供一種金屬管件的優化連接實現方法，其步驟包含：1)以機床加工金屬或非金屬管件端面及通孔或通槽；2)以CNC機床加工多功能塞頭；3)對管件和多功能塞頭倒角、去毛刺、清洗、乾燥；4)凡有兩種不同材質的金屬零件組合連接前，須進行表面微弧氧化絕緣處理；5)在管件連接端內孔，塞入相配的多功能塞頭待連接；6)將塞有多功能塞頭的一支或多支管件，置於鑄鍛複合機臺面的連接件下鑄鍛模的相應位置，緊固後合模，在PLC控制、保溫定量供料爐和模具加熱與冷卻系統配合下，先對連接件型腔進行層流充型，將連接件和參與鑄鍛加工的管件及多功能塞頭空腔全部充滿，稍後當金屬熔體冷卻在半固態溫度時，鑄鍛複合機在PLC控制下，對連接件進行最後的擠壓鍛造成型加工，並保壓之加工完成為止。此時連接件形成一個內層金屬圈和一個外層金屬圈，這內、外兩層金屬圈是由眾多徑向和軸向短小金屬柱相連接，將一支或多支管件和多功能塞頭參與連接的部位，在三維方向包裹鍛成一體的高強韌連接結構。
至此，本發明工藝完成，餘下操作可採用現有技術進一步
處理及後續加工。
本發明自行車車架和前叉的毎個連接點都屬於機械性連接，可將兩種不同材質零件組合連接在一起，從而增加許多有市場價值的車架和前叉新品種，有增加安全性又兼具舒適性的優點：前提是，車架和前叉的所有連接件、管件、塞頭和勾爪均需絕緣處理；車架的上管和下管、左、右兩支上叉和下叉以及前叉的兩支前叉管，必須採用相同材質管材；熔點接近的金屬不允許採用在同一車架或前叉中，以避免這兩種材料熱處理溫度相互干擾。若遵守上述原則，可將不同金屬材料間的電偶腐蝕和線膨脹係數不同產生的應力影響，降至忽略不計的程度。
作為優選，所述自行車車架的連接結構，包括：上管、下管、立管、上叉、下叉以及連接上管和下管的前管；連接所述立管、上管和上叉的立管接頭；連接所述立管、下管和下叉的五通；連接上叉和下叉的勾爪雙塞頭和勾爪接頭。其中所述的前管、立管接頭、五通、勾爪接頭和勾爪雙塞頭採用鎂合金材料；所述的上管、下管、立管、上叉、下叉採用不銹鋼材料。
作為優選，所述自行車車架的連接結構，其中所述的前管、立管接頭、五通和勾爪接頭採用鎂合金材料；所述的上管、下管、立管、上叉、下叉和勾爪雙塞頭採用鈦合金材料。
作為優選，所述自行車車架的連接結構，其中所述的前管、立管接頭、五通和勾爪接頭採用鋁合金材料；所述的上管、下管、立管、上叉、下叉和勾爪雙塞頭採用鈦合金材料。
作為優選，所述自行車車架的連接結構，其中所述的前管、
立管接頭、五通、勾爪雙塞頭、勾爪接頭、立管、上叉和下叉採用鎂合金材料；所述的上管和下管採用鈦合金材料。
作為優選，所述自行車前叉的連接結構，包括前叉豎管、前叉管、前叉勾爪塞頭、連接所述前叉豎管和前叉管的肩蓋接頭、連接所述前叉管和前叉勾爪塞頭的前叉勾爪接頭、以及參與連接的肩蓋雙塞頭。其中肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鎂合金材料，所述的前叉管和前叉豎管採用不銹鋼材料。
作為優選，所述自行車前叉的連接結構，其中所述的肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鋁合金材料；所述的前叉管和前叉豎管採用不銹鋼材料。
作為優選，所述自行車前叉的連接結構，其中所述的肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鎂合金材料；所述的前叉管和前叉豎管採用鈦合金材料。
作為優選，所述自行車前叉的連接結構，其中所述的肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鋁合金材料；所述的前叉管和前叉豎管採用鈦合金材料。
本發明與現有的焊接自行車車架和前叉相比，其顯著的進步和有益效果在於：
I、自行車車架和前叉的管件高強韌連接結構簡單，在每支管件的連接點僅增加一個多功能塞頭零件，每完成一個連接件加工的同時，可完成參與連接的1~4支管件的連接加工，連接長度可達5.0~20.0mm，參與連接的金屬體積和結構強度是焊接結構無法相比的；製得的
連接件是鍛態緻密組織，強度高、韌性好；生產方法可以首次實現：連接在模具內進行，並在自動控制下完成的生產模式，使車架和前叉的生產工序大幅減少並節省大量員工和廠房面積，產品品質劃一標準。
II、車架和前叉的每個連接件加工時間短，被連接的零件受熱均勻，零件間的位置和尺寸精度高、連接外形美觀，可與碳纖維連接的外形媲美。
III、將自行車車架和前叉各零件的連接工序和模具，分解為多工序、多模具的製造方法，可使連接件採用直接液鍛工藝進行高強韌加工，容易取得優良的力學性能和易於更換產品款式與尺寸，節省模具費用，可滿足時下自行車多品種小批量生產模式，降低生產成本。
IV、用同一套生產設備和模具，可選擇生產鎂、鋁、鈦合金和不銹鋼車架和前叉產品，對眾多依賴採購管件的生產企業，可使產品變得空前豐富。
V、本發明的自行車車架和前叉的管件高強韌連接結構，屬於機械性連接，因此可將兩種不同材質的零件組合連接在一起，可增加多種車架和前叉新品種，使車架和前叉既有很高的安全性又兼具舒適性，可滿足現代自行車市場絕大部分需求。
VI、本發明特別適用於生產超高強韌、管壁薄至0.3~0.8mm的不銹鋼和鈦合金車架和前叉，與焊接相比成本低，使極具市場發展前景的鈦合金和不銹鋼車架與前叉產品可以迅速得到推廣和普及。
〔本發明〕
1‧‧‧金屬管件
10‧‧‧上管
11‧‧‧管件內孔
12‧‧‧管件端面
13‧‧‧管件徑向通孔
14‧‧‧下管
15‧‧‧立管
16‧‧‧上叉
17‧‧‧下叉
18‧‧‧立管擴徑外圓
19‧‧‧立管徑向通孔
2‧‧‧多功能塞頭
20‧‧‧圓T接塞頭
21‧‧‧堵塞體
22‧‧‧定位小臺階
23‧‧‧圓塞環狀凹槽
24‧‧‧定位大臺階
25‧‧‧塞頭軸向通孔
26‧‧‧相貫線圓弧面
27‧‧‧塞頭減重孔
28‧‧‧圓角接塞頭
29‧‧‧扁角接塞頭
3‧‧‧連接件
30‧‧‧扁塞堵塞體厚度
31‧‧‧扁塞連接端厚度
32‧‧‧扁塞連接通孔
33‧‧‧塞頭軸向通孔
34‧‧‧勾爪雙塞頭
35‧‧‧豎管定位凹槽
36‧‧‧雙塞頭連體通孔
37‧‧‧肩蓋圓雙塞頭
38‧‧‧肩蓋扁雙塞頭
39‧‧‧前叉勾爪塞頭
40‧‧‧前管
41‧‧‧外環圈
42‧‧‧內環圈
43‧‧‧徑向連接柱
44‧‧‧軸向連接柱
45‧‧‧連接件外凸緣
46‧‧‧前管內孔
48‧‧‧勾爪接頭
49‧‧‧五通
50‧‧‧立管接頭
51‧‧‧上管進入通孔
52‧‧‧上叉進入通孔
58‧‧‧肩蓋接頭
59‧‧‧前叉勾爪接頭
60‧‧‧前叉豎管
61‧‧‧前叉管
62‧‧‧前叉徑向通孔
圖1a~圖1d分別是金屬管件典型鑄鍛複合連接示意圖。
圖2是自行車車架各零件鑄鍛複合連接總成示意圖。
圖3a~圖3d分別是本發明自行車車架和前叉圓管T型連接塞頭結構示意圖。
圖4a~圖4b分別是本發明自行車車架圓管角度連接塞頭結構示意圖。
圖5a~圖5c分別是本發明自行車車架扁形管角度連接塞頭結構示意圖。
圖6是本發明自行車車架勾爪雙塞頭連接結構示意圖。
圖7是是本發明自行車前叉各零件鑄鍛複合連接總成示意圖。
圖8是本發明自行車前叉肩蓋圓雙塞頭結構示意圖。
圖9是本發明自行車前叉肩蓋扁雙塞頭結構示意圖。
下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。
實施例1：
參見圖2、圖3、圖4，車架前管40與上管10和下管14的高強韌連接與管件材料組合配置：
1.1)上管10和下管14採用Ti3AL2.5V鈦和金無縫圓管，壁厚=0.8mm，內孔=30.0mm；以機械或雷射加工上管10和下管14連接端周邊通孔Φ=7.0mm，數量=6個；前管40、塞頭20和28分別採用AZ80A-T4、T6鎂錠和棒材，前者採用鑄鍛複合機加工，後者採用車床加工。
1.2)對管件和塞頭的銳邊倒角、去毛刺、清洗和乾燥。
1.3)對塞頭表面進行微弧氧化絕緣處理。
1.4)將塞頭20和28分別塞入上管10和下管14連接末端內孔待連接。
1.5)將上管10、下管14分別置入安裝在鑄鍛複合機臺面的前管40鑄鍛下模相應位置，此時鑄鍛模保溫至200~230℃，緊固後合模，在鑄鍛複合機PLC控制下，通過管道將保溫在680~730℃的鎂合金熔體泵送至前管40鑄鍛模的料筒內，先對前管40型腔進行層流充型：當鎂合金熔體通過上管10、下管14的徑向通孔13和塞頭軸向通孔25，進入塞頭的環型凹槽23將所有空腔充滿；稍後當鎂合金熔體溫度下降至570~585℃時，在鑄鍛複合機PLC控制下，對前管40進行最後擠壓鍛造加工，並以60~85Mpa比壓保壓至加工完成為止。此時前管40形成一層鎂合金內圈42和一層外圈41，此內、外兩層金屬圈係由徑向鎂合金柱43和軸向鎂合金柱44相連接，形成將塞頭20和上管10、下管14的連接部位，在三維方向包裹鍛成一體的高強韌連接結構。
實施例2：
參見圖2、圖3、圖5，車架立管接頭50與上管10和上叉16的高強韌連接與管件材料組合配置：
2.1)在立管15上端連接部位內孔，作軸向長度=50.0mm，管厚度增厚=1.0mm，擴徑增加8.0mm的局部擴徑加工，隨後在連接上管10和上叉16的中心位置，對向加工可讓上管10和上叉16分別進入的通孔51和52；上叉16的內孔寬度為12.1mm，扁角接塞頭29其末端堵塞體的厚度30為12.0mm，兩者的滑動配合間隙為0.1mm，其中端和頂端的厚度分別
為7.0mm。除上管10採用Ti3AL2.5V鈦合金無縫管，其餘立管15、上叉16和所有塞頭均分別採用7050-T4、T6鋁合金無縫管材和棒材。
2.2)對管件和塞頭的銳邊倒角、去毛刺、清洗和乾燥。
2.3)對立管15、兩支上叉和塞頭表面進行微弧氧化處理。
2.4)將塞頭20和兩個扁角塞頭29分別塞入上管10和兩支上叉管16連接端內孔待連接。
2.5)將擴徑加工好的立管15、上管10塞入圓T接塞頭20和上叉16塞入扁角接塞頭29，分別置於安裝在鑄鍛複合機臺面的立管接頭50的鑄鍛下模相應位置，此時鑄鍛模保溫在200~250℃緊固後合模。在鑄鍛複合機PLC自動控制下，通過管道將保溫在690~720℃的鋁合金熔體泵送至立管接頭50鑄鍛模料筒內，先對立管接頭50型腔進行液態層流充型：當鋁合金流體分別通過上叉16和上管10的徑向通孔13，以及圓T接塞頭20和扁角接塞頭29的軸向通孔25和33，將立管接頭左、右兩邊的所有空腔充滿；稍後當鋁合金熔體溫度下降至580~595℃時，在鑄鍛複合機PLC控制下，對立管接頭50進行最後的擠壓鍛造成型加工，並以85~110Mpa比壓保壓至完工為止。此時立管接頭50形成一層環狀鋁合金內圈42和一層外圈41，此內、外兩層金屬圈係由徑向鋁合金柱43和軸向鋁合金柱44相連接，形成將上管10、上管塞頭20和兩根上叉16、兩個扁角接塞頭29的連接部位，在三維方向包裹鍛接成一體的高強韌連接結構。
實施例3：
參見圖7、圖9，肩蓋接頭58與前叉豎管60和兩根左、右前叉管61的高強韌連接與管件材料組合配置：
3.1)兩支前叉管61採用Ti3AL2.5V鈦合金無縫管材，其餘豎管60、塞頭20、肩蓋雙塞頭38和肩蓋接頭58分別採用7075-T4、T6鋁合金無縫管材、棒材和錠材。
3.2)對管件和塞頭銳邊倒角、去毛刺、清洗和乾燥。
3.3)對管件和塞頭表面進行微弧氧化絕緣處理。
3.4)將塞頭20塞入豎管60連接端內孔，然後置於肩蓋雙塞頭38的定位圓凹槽35內，並將塞頭的軸向通孔25與肩蓋雙塞頭38的通孔36對準後，在塞頭20與肩蓋雙塞頭38相交處對稱點焊待連接。
3.5)在豎管60與肩蓋雙塞頭38完成點焊組件的左、右塞頭，分別塞入已完成勾爪塞頭連接的左、右兩支前叉管61的組件，置於安裝在鑄鍛機臺面上的肩蓋接頭58的下鑄鍛模的相應位置，此時鑄鍛模保溫在200~250℃，緊固後合模，在鑄鍛複合機PLC自動控制下，通過管道將保溫在690~720℃的鋁合金熔體，泵送至肩蓋接頭58鑄鍛模料筒內，先對肩蓋接頭58型腔進行液態層流充型：此時金屬流體通過豎管60徑向通孔13和塞頭20的軸向通孔25，以及左、右前叉管61的徑向通孔62和肩蓋雙塞頭38的橫向通孔32，將肩蓋接頭58內的所有空腔充滿，稍後當鋁合金熔體溫度下降至580~595℃時，在鑄鍛複合機PLC控制下，對肩蓋接頭58進行最後的擠壓鍛造成型加工，並以85~110Mpa比壓保壓至完工為止；此時肩蓋接頭58形成一層環狀鋁合金內圈42和一層外圈41，此內、外兩層金屬圈係由徑向鋁合金柱43和軸向鋁合金柱44相連接，形成將豎管60、豎管塞頭20、兩支前叉管61和肩蓋雙塞頭58的連接部位，在三維方向包裹鍛接成一體的高強韌連接結構。
惟上列詳細說明係針對本發明之較佳實施例的具體說明，該等實施例並非用以限制本發明之專利範圍，而凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1‧‧‧金屬管件
2‧‧‧多功能塞頭
3‧‧‧連接件
Claims (12)
- 一種金屬管件的優化連接結構，其包含：管件、置於管件末端內孔的多功能塞頭和連接管件的連接件；該多功能塞頭包括：位於末端的堵塞體、位於中端的凹槽或通孔以及位於頂端的相連的大、小定位臺階，其中，該大臺階外端面設有軸向通孔或通槽與凹槽相通，並設有與連接件內孔相交的相貫線圓弧面；該連接件包括：內層金屬圈、外層金屬圈以及若干與之相連接的徑向和軸向金屬柱，所述的內、外金屬圈以及金屬柱將參與鑄鍛成型加工的管件、多功能塞頭鍛接部位在三維方向包裹鍛接成一體的高強韌連接結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該管件包括自行車車架和前叉的上管、下管、上叉、下叉、前叉管或豎管；該立管上端連接部位設有一個用於連接上管和兩支上叉立管接頭，該立管上端連接部位設有經軸向長度和直徑的局部擴管加工得到的內孔以及對向加工通孔，以實現上管和上叉能進入已擴徑立管內孔，為立管接頭成型加工提供空間位置。
- 如申請專利範圍第2項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該管件多功能塞頭包括：上管二端塞頭、下管二端塞頭、立管塞頭、上叉塞頭、下叉塞頭、勾爪雙塞頭、肩蓋雙塞頭或前叉勾爪塞頭；該多功能塞頭為圓形、扁形或異形，其中：多功能塞頭頂端小臺階和末端堵塞體的徑向截面形狀和尺寸 相同且與所配管件內孔作滑動配合；該扁形結構的多功能塞頭的中端和頂端的徑向截面厚度小於末端堵塞體徑向截面厚度。
- 如申請專利範圍第3項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該勾爪雙塞頭為一體化結構，其塞頭為圓形或扁形結構。
- 如申請專利範圍第3項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該肩蓋雙塞頭為一體化結構，其塞頭為圓形、扁形或異形，並且：在塞頭連體上方設有前叉豎管的定位圓凹槽，在塞頭連體上設有通孔，該通孔分別與前叉豎管塞頭凹槽以及肩蓋接頭相通。
- 如申請專利範圍第2項所述之金屬管件的優化連接結構，進一步包括：前管、立管接頭、五通、勾爪接頭、前叉勾爪接頭、肩蓋接頭；該連接件經鑄鍛模內完成鑄鍛成型加工製成，該管件和位於管內的多功能塞頭作為連接件的鑲嵌件，通過預先放置在下鑄鍛模的相應位置並緊固從而參與連接件的成型加工並實現連接件與管件的高強韌連接。
- 如申請專利範圍第2項所述之金屬管件的優化連接結構，進一步包括：立管、上叉、下叉以及連接上管和下管的前管，用於連接該立管、上管和上叉的立管接頭，用於連接該立管、下管和下叉的五通，連接上叉和下叉的勾爪雙塞頭和勾爪接頭；該前管、立管接頭、五通、勾爪接頭和勾爪雙塞頭採用鋁合金製成；該上管、下管、立管、上叉和下叉採用不銹鋼製成。
- 如申請專利範圍第7項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該前管、立管接頭、五通和勾爪接頭採用鎂合金製成，該上管、下管、立管、上叉、下叉和勾爪雙塞頭採用鈦合金製成，或者：該前管、立管接頭、五通和勾爪接頭採用鋁合金製成，該上管、下管、立管、上叉、下叉和勾爪雙塞頭採用鈦合金製成，或者：該前管、立管接頭、五通、勾爪雙塞頭、勾爪接頭、立管、上叉和下叉採用鎂合金製成，該上管和下管採用鈦合金製成。
- 如申請專利範圍第2項所述之金屬管件的優化連接結構，進一步包括：前叉豎管、前叉管、前叉勾爪塞頭、用於連接該前叉豎管和前叉管的肩蓋接頭、用於連接該前叉管和前叉勾爪塞頭的前叉勾爪接頭以及肩蓋雙塞頭，該肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鎂合金製成，該前叉管和前叉豎管採用不銹鋼製成。
- 如申請專利範圍第9項所述之金屬管件的優化連接結構，其中該肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鋁合金製成，該前叉管和前叉豎管採用不銹鋼製成，或者：該肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鎂合金製成，該前叉管和前叉豎管採用鈦合金製成，或者：該肩蓋雙塞頭、肩蓋接頭、前叉勾爪接頭、前叉勾爪塞頭採用鋁合金製成，該前叉管和前叉豎管採用鈦合金製成。
- 一種金屬管件的優化連接實現方法，其步驟包含： 1)以機床加工金屬或非金屬管件端面及通孔或通槽；2)以CNC機床加工多功能塞頭；3)對管件和多功能塞頭倒角、去毛刺、清洗、乾燥，且當兩種不同金屬零件組合連接前，須進行表面微弧氧化絕緣處理；4)在管件連接端內孔，塞入相配的多功能塞頭待連接；5)將塞有多功能塞頭的一支或多支管件，置於鑄鍛複合機臺面的連接件下鑄鍛模的相應位置，緊固後合模，在PLC控制、保溫定量供料爐和模具加熱與冷卻系統配合下，先對連接件型腔進行金屬熔體層流充型，將連接件和參與鑄鍛加工的管件及多功能塞頭空腔全部充滿，稍後當金屬熔體冷卻在半固態溫度時，鑄鍛複合機在PLC自動控制下，對連接件進行最後的擠壓鍛造成型加工，並保壓至加工完成為止，此時連接件形成一個內層金屬圈和一個外層金屬圈，該內、外兩層金屬圈是由眾多徑向和軸向短小金屬柱相連接，將管件和多功能塞頭參與連接的部位，在三維方向包裹鍛成一體的高強韌連接結構。
- 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的金屬管件優化連接結構的應用，其係用於自行車車架和前叉的連接、用於腳踏式和非腳踏式電動自行車車架和前叉的連接、用於電動或氣動摩托車車架和前叉以及電動汽車車架的連接。
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