一種碳纖維自行車車架一體成型工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，包括3D建模、開模、制作硅膠卷心、裁紗、卷料、成型、精加工和膠合等步驟。本碳纖維自行車車架一體成型工藝一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，不需將自行車車架的各部件單獨(dú)生產(chǎn)，而是通過3D建模后，通過模具進(jìn)行一體成型，既克服了傳統(tǒng)工藝中各碳纖維部件連接處強(qiáng)度偏弱的問題，又可以提高生產(chǎn)效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于自行車生產(chǎn)
，具體涉及一種碳纖維自行車車架一體成型工藝。
技術(shù)介紹
碳纖維作為一種新興增強(qiáng)纖維，不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，其比重不到鋼的1/4，但強(qiáng)度卻非常高，且耐蝕性出類拔萃，是制備高檔自行車尤其競賽用自行車車架最為理想的材料之一。目前碳纖維自行車車架的主流制作方法是通過碳纖維預(yù)浸布包覆后經(jīng)模壓成型來制得，即采用分段固化成型的方法生產(chǎn)，然后再將各段連接,一般做法是分為前三角架、上叉、下叉、勾爪等4個(gè)部件，即碳纖維車架是分別由前三角模、上叉模、下叉模、勾爪模分成4次成型出的各碳纖維部件后再膠合成整車，這種車架的缺點(diǎn)是接頭部位強(qiáng)度不高易發(fā)生斷裂，此外成型步驟繁復(fù)，生產(chǎn)效率低。存在車架強(qiáng)度差、工藝流程長、生產(chǎn)效率低、人工工時(shí)多、成本高等技術(shù)問題。中國專利申請CN201410820487.8公開了一種碳纖維自行車車架生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝對車架五通位置設(shè)置骨架，使車架五通成型更可靠，成型后的五通連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，但是依舊存在成型步驟復(fù)雜，生產(chǎn)效率低等問題。中國專利申請CN201310565647.4公開了一種碳纖維車架的制作方法及成型模具，使用碳纖維車架一體成型的方法提高了生產(chǎn)效率高，但是該專利申請依舊需要先將上管、頭管、下管、五通、座管等部件單獨(dú)開模以后組裝成一個(gè)整體，然后再固化成型，生產(chǎn)步驟依舊繁復(fù)，而且各個(gè)部件的連接處依舊會(huì)存在強(qiáng)度偏弱的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的旨在提供一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，不需將自行車車架的各部件單獨(dú)生產(chǎn)，而是通過3D建模后，通過模具進(jìn)行一體成型，既克服了傳統(tǒng)工藝中各碳纖維部件連接處強(qiáng)度偏弱的問題，又可以提高生產(chǎn)效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，包含以下步驟：S1、3D建模：根據(jù)自行車車架成品的要求建立3D模型，并標(biāo)注自行車車架的裝配尺寸；S2、開模：根據(jù)步驟S1中建好的自行車車架3D模型，開設(shè)與自行車車架相對應(yīng)的模具；S3、制作硅膠卷心：使用步驟S2中制作的模具壓制硅膠粗胚，然后依照模具各點(diǎn)的尺寸和結(jié)構(gòu)計(jì)算對應(yīng)部位的尺寸，根據(jù)計(jì)算好的尺寸將壓制好的硅膠粗胚進(jìn)行削切和修整；S4、裁紗：使用裁紗機(jī)按照步驟S1中設(shè)計(jì)好的自行車車架尺寸對碳纖維紗布進(jìn)行裁剪；S5、卷料：使用步驟S4中裁剪好的碳纖維紗布將步驟S3中制作好的硅膠卷心進(jìn)行卷料，卷料完成后將硅膠卷心取出并裝上尼龍氣袋和氣嘴；S6、成型：將步驟S5中的碳纖維車架卷料放入成型模具中，在溫度為130-180攝氏度的條件下熱壓成型；S7、精加工：抽出步驟S6中成型好的粗胚中的尼龍氣袋和氣嘴，并對粗胚表面進(jìn)行打磨和鉸孔；S8、膠合：將步驟S7中經(jīng)過精加工后的碳纖維車架中需要膠合金屬件的部位進(jìn)行膠合以及裝配好要裝配的配件。優(yōu)選的，所述步驟S3中使用的硅膠為有機(jī)硅膠，硅膠卷心壓制的溫度為130-180攝氏度，成型壓力為0.5-1MPa。優(yōu)選的，所述步驟S4中碳纖維紗布裁剪過程中，當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于拉伸受力時(shí)，則裁剪碳纖維橫向角度為5-45度的紗布；當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于剪切受力時(shí)，則裁剪碳纖維橫向角度為45-90度的紗布；當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于補(bǔ)強(qiáng)剪切口時(shí)，則裁剪碳纖維橫向角度為45度的紗布；當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于補(bǔ)強(qiáng)剛性時(shí)，則裁剪碳纖維橫向角度為0度的紗布。優(yōu)選的，所述步驟S5中，裝載氣嘴時(shí)，先將氣嘴浸漬在在潤滑劑中，硅膠卷心取出后快速將浸漬在潤滑劑中的氣嘴裝入粗胚中。優(yōu)選的，所述步驟S6中，卷料放入成型模具前，先測定成型模具的升溫曲線以及匹配卷料的升溫曲線，根據(jù)成型模目的升溫曲線和充入卷料尼龍氣袋內(nèi)樹脂的玻璃化溫度點(diǎn)來確定卷料成型程式，確定成型程式后將卷料入模，卷料依程式成型和冷卻。更優(yōu)選的，在卷料依程式成型的過程中，當(dāng)樹脂達(dá)到玻璃化溫度點(diǎn)時(shí)用瞬間高壓動(dòng)擊卷料預(yù)成型體。優(yōu)選的，所述步驟S8中，根據(jù)碳纖維車架中需要膠合金屬件的后加工方式選擇不同類型的膠水，金屬件和碳纖維車架粘合后不需要經(jīng)過高溫烘烤，選擇DP460型雙液低溫膠；金屬件和碳纖維車架粘合后需要經(jīng)過高溫烘烤，選擇E-214型單液高溫膠。本專利技術(shù)的有益效果在于：1)本碳纖維自行車車架一體成型工藝，不需將自行車車架的各部件單獨(dú)生產(chǎn)，而是通過3D建模后，通過模具進(jìn)行一體成型，既克服了傳統(tǒng)工藝中各碳纖維部件連接處強(qiáng)度偏弱的問題，又可以提高生產(chǎn)效率；2)本碳纖維自行車車架一體成型工藝只需開設(shè)一種車架整體模具，模具開設(shè)的數(shù)量少，相對于傳統(tǒng)工藝中需要開設(shè)三角模、上叉模、下叉模、勾爪模等多種模具，成本低；3)本碳纖維自行車車架一體成型工藝在卷料過程中根據(jù)自行車車架部件受力方式的不同選擇不同角度的碳纖維紗布，可以有效增強(qiáng)自行車車架的整體強(qiáng)度。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的工藝流程框圖；具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。實(shí)施例：一種碳纖維自行車車架一體成型工藝。如圖1所示，一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，包含以下步驟：S1、3D建模：根據(jù)自行車車架成品的要求建立3D模型，并標(biāo)注自行車車架的裝配尺寸；S2、開模：根據(jù)步驟S1中建好的自行車車架3D模型，開設(shè)與自行車車架相對應(yīng)的模具；S3、制作硅膠卷心：使用步驟S2中制作的模具壓制硅膠粗胚，然后依照模具各點(diǎn)的尺寸和結(jié)構(gòu)計(jì)算對應(yīng)部位的尺寸，根據(jù)計(jì)算好的尺寸將壓制好的硅膠粗胚進(jìn)行削切和修整；S4、裁紗：使用裁紗機(jī)按照步驟S1中設(shè)計(jì)好的自行車車架尺寸對碳纖維紗布進(jìn)行裁剪；S5、卷料：使用步驟S4中裁剪好的碳纖維紗布將步驟S3中制作好的硅膠卷心進(jìn)行卷料，卷料完成后將硅膠卷心取出并裝上尼龍氣袋和氣嘴；S6、成型：將步驟S5中的碳纖維車架卷料放入成型模具中，在溫度為130-180攝氏度的條件下熱壓成型；S7、精加工：抽出步驟S6中成型好的粗胚中的尼龍氣袋和氣嘴，并對粗胚表面進(jìn)行打磨和鉸孔；S8、膠合：將步驟S7中經(jīng)過精加工后的碳纖維車架中需要膠合金屬件的部位進(jìn)行膠合以及裝配好要裝配的配件。在上述技術(shù)方案中，本生產(chǎn)工藝中只需根據(jù)自行車車架成品的3D模型開設(shè)一種整體模具，然后在模具中一次注入硅膠，制作需要碳纖維紗布包裹的卷心，相比傳統(tǒng)工藝中需要開設(shè)三角模、上叉模、下叉模、勾爪模等多種模具制作不同部件的卷心相比，既省去了大筆開設(shè)模具的費(fèi)用，而且簡化了工藝步驟，提高了生產(chǎn)效率。步驟S5中選擇熱壓成型的溫度為130-180攝氏度，優(yōu)選為150攝氏度，可以使得模具中的環(huán)氧樹脂快速玻璃化，提高卷料成型的質(zhì)量。本實(shí)施例中，所述步驟S3中使用的硅膠為有機(jī)硅膠，硅膠卷心壓制的溫度為160攝氏度，成型壓力為0.6MPa，實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)硅膠卷心在溫度為160攝氏度，壓力為0.6MPa的工藝條件下成型時(shí)產(chǎn)生的毛刺最少。本實(shí)施例中，所述步驟S4中碳纖維紗布裁剪過程中，當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于拉伸受力時(shí)，則裁剪碳纖維橫向角度為5-45度的紗布；當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的部位用于剪切受力時(shí)，則裁剪碳纖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，其特征在于，包含以下步驟：S1、3D建模：根據(jù)自行車車架成品的要求建立3D模型，并標(biāo)注自行車車架的裝配尺寸；S2、開模：根據(jù)步驟S1中建好的自行車車架3D模型，開設(shè)與自行車車架相對應(yīng)的模具；S3、制作硅膠卷心：使用步驟S2中制作的模具壓制硅膠粗胚，然后依照模具各點(diǎn)的尺寸和結(jié)構(gòu)計(jì)算對應(yīng)部位的尺寸，根據(jù)計(jì)算好的尺寸將壓制好的硅膠粗胚進(jìn)行削切和修整；S4、裁紗：使用裁紗機(jī)按照步驟S1中設(shè)計(jì)好的自行車車架尺寸對碳纖維紗布進(jìn)行裁剪；S5、卷料：使用步驟S4中裁剪好的碳纖維紗布將步驟S3中制作好的硅膠卷心進(jìn)行卷料，卷料完成后將硅膠卷心取出并裝上尼龍氣袋和氣嘴；S6、成型：將步驟S5中的碳纖維車架卷料放入成型模具中，在溫度為130?180攝氏度的條件下熱壓成型；S7、精加工：抽出步驟S6中成型好的粗胚中的尼龍氣袋和氣嘴，并對粗胚表面進(jìn)行打磨和鉸孔；S8、膠合：將步驟S7中經(jīng)過精加工后的碳纖維車架中需要膠合金屬件的部位進(jìn)行膠合以及裝配好要裝配的配件。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳纖維自行車車架一體成型工藝，其特征在于，包含以下步驟：S1、3D建模：根據(jù)自行車車架成品的要求建立3D模型，并標(biāo)注自行車車架的裝配尺寸；S2、開模：根據(jù)步驟S1中建好的自行車車架3D模型，開設(shè)與自行車車架相對應(yīng)的模具；S3、制作硅膠卷心：使用步驟S2中制作的模具壓制硅膠粗胚，然后依照模具各點(diǎn)的尺寸和結(jié)構(gòu)計(jì)算對應(yīng)部位的尺寸，根據(jù)計(jì)算好的尺寸將壓制好的硅膠粗胚進(jìn)行削切和修整；S4、裁紗：使用裁紗機(jī)按照步驟S1中設(shè)計(jì)好的自行車車架尺寸對碳纖維紗布進(jìn)行裁剪；S5、卷料：使用步驟S4中裁剪好的碳纖維紗布將步驟S3中制作好的硅膠卷心進(jìn)行卷料，卷料完成后將硅膠卷心取出并裝上尼龍氣袋和氣嘴；S6、成型：將步驟S5中的碳纖維車架卷料放入成型模具中，在溫度為130-180攝氏度的條件下熱壓成型；S7、精加工：抽出步驟S6中成型好的粗胚中的尼龍氣袋和氣嘴，并對粗胚表面進(jìn)行打磨和鉸孔；S8、膠合：將步驟S7中經(jīng)過精加工后的碳纖維車架中需要膠合金屬件的部位進(jìn)行膠合以及裝配好要裝配的配件。2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維自行車車架一體成型工藝，其特征在于：所述步驟S3中使用的硅膠為有機(jī)硅膠，硅膠卷心壓制的溫度為130-180攝氏度，成型壓力為0.5-1MPa。3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維自行車車架一體成型工藝，其特征在于：所述步驟S4中碳纖維紗布裁剪過程中，當(dāng)裁剪的碳纖維紗布包裹的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王冬宏，
申請(專利權(quán))人：佛山市南海盟特復(fù)合材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44