注塑自行車架及其製備方法

2023-05-04 12:19:51

注塑自行車架及其製備方法
【專利摘要】本發明提供注塑自行車架及其製備方法，注塑自行車架是通過注塑方法一體成型製備得到的，其包括前梁和後梁，所述前梁的前端設有頭管，其一側的表面上設有若干剎車線安裝槽；前梁和後梁的匯合處設有座管和與座管相垂直的中軸；所述後梁由對稱設置的兩部分組成，各部分的尾部均設有後輪安裝槽，其與所述剎車線安裝槽同一側的表面上設有剎車安裝槽。該車架選用的材質為尼龍6+65％玻璃纖維或者尼龍6+30％碳纖維，通過摸索注塑工藝，最終得到了合格的產品。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬於自行車零部件及其製備【技術領域】，尤其是涉及一種注塑自行車架及其 製備方法。 注塑自行車架及其製備方法

【背景技術】
[0002] 近些年來，隨著環保低碳概念的深入人心，越來越多的人們重新開始騎上自行車 來往於大街小巷。我國去年生產自行車產量大約為1. 3億輛，佔全球生產總量的63%。天 津2013的自行車生產總量佔全國的44. 3%大約為4632萬輛，而形狀美觀，外形漂亮，即符 合自行車騎行的力學要求、材質又輕的高端自行車為299萬輛，預計2014高端自行車400 萬輛，2015高端自行車550萬輛，2016高端自行車800萬輛，2017高端自行車1200萬輛。
[0003] 但是由於產生工藝的原因，自行車的生產還停留在手工和機械之間。生產過程需 要大量人工操作，所以自行車存在著生產效率低，加工成本高的特點。採用傳統生產工藝生 產一輛自行車架大概需要13道大流程，130多道小流程。生產一輛自行車架需要如此繁瑣 的流程，是因為自行車架的材質為金屬，從而決定了生產工藝的複雜性。
[0004] 現如今有很多高分子複合材料研製成功，並且在汽車產品的應用上取得了非常大 的突破，如，汽車進氣管、汽車前端模塊、汽車輪轂等等重要受力部件都成功實現了以塑代 鋼。
[0005] 自行車可否以一種高分子複合材料為原料，通過注塑工藝製備得到，來代替現有 的金屬材質成為了一個新的課題。


【發明內容】

[0006] 本發明根據自行車架的特性和功能性，以及注塑成型工藝對產品的要求，設計了 一款塑膠和金屬混合的自行車架，該車架能夠達到金屬自行車架的力學要求。
[0007] 因此，本發明的第一個目的是提供注塑自行車架，所述注塑自行車架是通過注塑 方法一體成型製備得到的，其包括前梁和後梁，所述前梁的前端設有頭管，其一側的表面上 設有若干剎車線安裝槽；前梁和後梁的匯合處設有座管和與座管相垂直的中軸；所述後梁 由對稱設置的兩部分組成，各部分的尾部均設有後輪安裝槽，其與所述剎車線安裝槽同一 側的表面上設有剎車安裝槽。
[0008] 作為優選的方案，所述前梁為"工"字型結構。
[0009] 作為優選的方案，所述座管和中軸內埋有金屬材質的座管和中軸。
[0010] 作為優選的方案，金屬材質的座管和中軸垂直焊接在一起。
[0011] 本發明的第二個目的是提供注塑自行車車架的製備方法，採用的技術方案是：
[0012] 採用單螺杆注塑機，所用原料為尼龍6+65%玻璃纖維或者尼龍6+30%碳纖維，制 備方法包括如下步驟：
[0013] 首先將金屬座管和中軸垂直焊接在一起，形成金屬鑲件，然後將金屬鑲件放置到 模具中；通過模溫機控制模具的溫度為75-100°C ;設定注塑機的熔料溫度為220-3KTC ; 注塑壓力分三段，第一段壓力為 95-145bar，速度 55-70 %，位置 72-86mm;第二段壓力 105-132bar，速度 52-78 %，位置 15-52mm ;第三段壓力 70-145bar，速度 40-75 %，位置 Omm ; 注塑完成後，經保壓、冷卻、開模、頂出、取件工序即可得到注塑自行車架。
[0014] 作為優選的方案，所述金屬鑲件放置到模具中前，先進行烘烤加溫至75-85°C。
[0015] 作為優選的方案，熔料溫度分為五段，第一段300-3KTC，第二段310-320°C，第三 段 270-300°C，第四段 250-270°C，第五段 220-230°C。
[0016] 作為優選的方案，設定注射時間為20-30S ;保壓時間為10-30S，冷卻時間為 80-150s〇
[0017] 本發明具有的優點和積極效果是：該注塑方法改變了傳統自行車的製造方法，從 原來自行車架生產的13道大工序130多項小工序壓縮到了如下所示的工序：模具製造-安 裝模具-注塑-保壓-冷卻-開模-頂出-取件-包裝-待貼標，大大簡化了生產步驟，縮 短了加工流程；此外，由於自行車架是通過模具一體注塑成型得到的，所以產品的精度得到 提1?，質量更加穩定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是自行車架的整體結構示意圖。
[0019] 圖2是自行車架的俯視結構示意圖。
[0020] 圖3是圖2的A-A向視圖。
[0021] 圖4是圖2的B-B向視圖。
[0022] 圖中：1_前梁；2-後梁；3-頭管；4-後輪安裝槽；5-剎車安裝槽；
[0023] 6-剎車線安裝槽；7-中軸；8-座管。

【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細說明。
[0025] 傳統的自行車架設計都是採用前三角和後三角，用圓管型金屬材料焊接而成，本 發明的自行車架改變了傳統的自行車架設計風格，採用一體式設計。請參考圖1-3,注塑自 行車架，其包括前梁1和後梁2,所述前梁1的前端設有頭管3,其一側的表面上設有若干剎 車線安裝槽6 ;前梁1和後梁2的匯合處設有座管8和與座管8相垂直的中軸7 ;所述後梁 2由對稱設置的兩部分組成，各部分的尾部均設有後輪安裝槽4,其與所述剎車線安裝槽6 同一側的表面上設有剎車安裝槽5。
[0026] 為了更好的增強自行車的強度，在座管8和中軸7的內部埋有金屬材質的座管和 中軸，且二者垂直焊接在一起後放置在注塑機的模具內，注塑後其表面覆蓋一層高分子注 塑材料。
[0027] 從圖4可以看出，前梁1為"工"字形結構，其代替了傳統的圓形管材的設計，造型 既新穎又美觀，又能減輕車身的重量。
[0028] 實施例1
[0029] 該注塑自行車架採用的是PA6+65 %玻璃纖維高分子複合材料，該材料購自廣州金 發科技股份有限公司，製備注塑自行車架時採用單螺杆注塑機，首先將金屬材質的座管和 中軸垂直焊接在一起，形成金屬鑲件，然後將金屬鑲件烘烤加溫至80°C後放置到模具中； 通過模溫機控制模具的溫度為l〇〇°C ;設定注塑機的熔料溫度為220-3KTC，具體的，熔料 溫度分為五段，分別為第一段310°C，第二段310°C，第三段270°C，第四段250°C，第五段 220°C ;注塑壓力分三段，第一段壓力為140bar，速度70%，位置74mm;第二段壓力130bar， 速度55%，位置50mm ;第三段壓力140bar，速度70%，位置0mm ;設定注射時間為28. 2s，注 塑完成後，保壓11. 2s、冷卻80s後，經開模、頂出、取件、包裝、待貼標等工序即可得到注塑 自行車架。
[0030] 實施例2
[0031] 該注塑自行車架採用的是PA6+30%碳纖維纖維高分子複合材料，該材料為普通 市售產品，製備注塑自行車架時採用單螺杆注塑機，首先將金屬材質的座管和中軸垂直焊 接在一起，形成金屬鑲件，然後將金屬鑲件放置到模具中；通過模溫機控制模具的溫度為 75-95°C ;設定注塑機的熔料溫度為230-3KTC，具體的，熔料溫度分為五段，分別為第一 段310°C，第二段320°C，第三段295°C，第四段270°C，第五段230°C ;熔料之前先將原料在 125°C條件下烘烤4小時；注塑壓力分三段，第一段壓力為95bar，速度60 %，位置85mm ;第 二段壓力1 l〇bar，速度75%，位置18mm ;第三段壓力75bar，速度45%，位置0mm ;設定注射 時間為20s，注塑完成後，保壓25s、冷卻150s後，經開模、頂出、取件、包裝、待貼標等工序即 可得到注塑自行車架。
[0032] 通過該方法製備得到的自行車架經國家自行車電動自行車質量監督檢驗中心檢 測，檢測依據為EN14765:2005《兒童自行車-安全要求和試驗方法》，檢測結果如下：
[0033] 檢測 標準要求 標準樣本單位檢驗結果單項 項目 條款大小 判斷 將質量為22. 5kg的重錘自 120mm的高度落下，應無能見 畫丨 符:合6 〇 的裂紋或損壞，永久變形應< 20mm。 車架-4. 9 n=l--合格 在鞍管上緊固一 30kg的質量， 將組合件繞後軸轉，至位於後 軸正上方時讓組合件自由落 _ Λ mm 符合5. 0 下兩次，應無能見的裂紋或損 壞，永久變形應小於等於 2 Oram。
[0034] 以上對本發明的2個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施 例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進 等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。
【權利要求】
1. 注塑自行車架，其特徵在於：所述注塑自行車架是通過注塑方法一體成型製備得到 的，其包括前梁（1)和後梁（2)，所述前梁（1)的前端設有頭管（3)，其一側的表面上設有若 幹剎車線安裝槽（6);前梁（1)和後梁（2)的匯合處設有座管（8)和與座管（8)相垂直的 中軸⑵；所述後梁⑵由對稱設置的兩部分組成，各部分的尾部均設有後輪安裝槽（4)，其 與所述剎車線安裝槽（6)同一側的表面上設有剎車安裝槽（5)。
2. 根據權利要求1所述的注塑自行車架，其特徵在於：所述前梁（1)為"工"字型結構。
3. 根據權利要求1或2所述的注塑自行車架，其特徵在於：所述座管⑶和中軸（7)內 埋有金屬材質的座管和中軸。
4. 根據權利要求3所述的注塑自行車架，其特徵在於：金屬材質的座管和中軸垂直焊 接在一起。
5. 注塑自行車架的製備方法，其特徵在於，採用單螺杆注塑機，所用原料為尼龍 6+65 %玻璃纖維或者尼龍6+30 %碳纖維，製備方法包括如下步驟： 首先將金屬座管和中軸垂直焊接在一起，形成金屬鑲件，然後將金屬鑲件放置到模具 中；通過模溫機控制模具的溫度為75-100°C ;設定注塑機的熔料溫度為220-3KTC ;注塑壓 力分三段，第一段壓力為95-145bar，速度55-70%，位置72-86mm ;第二段壓力105-132bar， 速度52-78 %，位置15-52mm ;第三段壓力70-145bar，速度40-75 %，位置0mm ;注塑完成後， 經保壓、冷卻、開模、頂出、取件工序即可得到注塑自行車架。
6. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：所述金屬鑲件放置到模具中前，先進 行烘烤加溫至75-85 °C。
7. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：熔料溫度分為五段，第一段 300-3KTC，第二段 310-320°C，第三段 270-300°C，第四段 250-270°C，第五段 220-230°C。
8. 根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：設定注射時間為20-30s ;保壓時間 為10-30s，冷卻時間為80-150s。
【文檔編號】B29C45/78GK104118513SQ201410355638
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】石樹森 申請人:聯威（天津）碳纖維複合材料科技有限公司