一种一体式前叉防凹成型装置及其生产的前叉的制作方法

1.本发明属于前叉生产技术领域，具体是指一种一体式前叉防凹成型装置及其生产的前叉。


背景技术：

2.自行车和电动自行车的前轮处一般都是用简单的叉式结构作为支撑机架，前叉也是车身的重要组成部件，现有的自行车的前叉一般是由粗的直管和细的折弯两部分焊接而成，这种叉架主要存在以下问题：a：工艺繁琐，需要经过截取、折弯、打磨、焊接等步骤；b：产品不美观，焊接处多且焊道复杂；c：承载能力较弱，由于两种材料连接处为锐角，使用时易产生应力集中，容易疲劳、老化、甚至折断；d：生产成本高、效率低。
3.因此，本发明重点提出了一种外形美观的、通过一根管材直接成型的、过渡面平缓圆滑的、承载能力强的一种一体式前叉防凹成型装置及其生产的前叉。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种外形美观的、通过一根管材直接成型的、过渡面平缓圆滑的、承载能力强的一种一体式前叉防凹成型装置及其生产的前叉；将一根粗钢管的底部一分为二，然后通过折弯、挤压成型的方式使其拉伸和形变，生成一种结构简单、材料成本低、轮廓圆滑、承载能力强、外形美观的一体式前叉。
5.一体式前叉虽然优点多，但是折弯时容易向内凹陷是目前的生产技术面临的最大的难题，一旦发生较大的内凹，则承载能力会急剧下降，一体式前叉的优势也将大幅度缩小，因此若要保证挤压过程中不发生凹陷，从内部进行支撑是一个可行性较高的方案；一体式前叉在弧形折弯部和支叉架平直部闭合之前，能够很轻易地将内部的支撑结构从切割分离槽处放进去，但是成型后如何取出是人们急需解决的技术难题；从这个角度出发，弧形折弯部处的内部支撑既要足够硬（保证支撑的强度和效果），又要足够软（成型之后能够取出），这是现有技术中面临的一个巨大矛盾。
6.本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种一体式前叉防凹成型装置，包括柔性预紧型防凹内支撑装置、分步顶撑调节驱动机构、分体式自导向折弯模具、液压式折弯驱动机构和分步成型联动机构，所述柔性预紧型防凹内支撑装置设于分体式自导向折弯模具中，柔性预紧型防凹内支撑装置具有从内部支撑、防止压合过程中产品凹陷的作用，所述分步顶撑调节驱动机构设于柔性预紧型防凹内支撑装置上，分步顶撑调节驱动机构具有手动调节双向支撑的作用，所述液压式折弯驱动机构对称设于分体式自导向折弯模具上，分体式自导向折弯模具具有从外部限制产品外形的作用，液压式折弯驱动机构具有驱动模具合模的作用，所述分步成型联动机构对称设于分体式自导向折弯模具上，分步成型联动机
构具有控制外部折弯模具和内部折弯模具联动的作用。
7.进一步地，所述柔性预紧型防凹内支撑装置包括柔性双向预紧机构、平移式推拉连杆机构和底部顶撑调节机构，所述柔性双向预紧机构滑动设于分体式自导向折弯模具中，柔性双向预紧机构具有支撑弧形折弯部的内部，并且能够从中取出的作用，所述平移式推拉连杆机构设于柔性双向预紧机构上，平移式推拉连杆机构在底部顶撑调节机构的驱动下，能够同步靠近或者远离，所述底部顶撑调节机构设于平移式推拉连杆机构上。
8.作为优选地，所述柔性双向预紧机构包括圆柱型内支撑杆、导向金属棒和双向预紧支撑环，所述圆柱型内支撑杆滑动设于分体式自导向折弯模具中，所述圆柱型内支撑杆的一端设有内撑杆中心孔，所述导向金属棒卡合设于内撑杆中心孔中，导向金属棒具备一定的柔性（弹性）、具有支撑双向预紧支撑环的作用，所述导向金属棒和圆柱型内支撑杆固接，所述导向金属棒的另一端设有金属棒铰接头，所述双向预紧支撑环上设有支撑环中心环，所述双向预紧支撑环通过支撑环中心环阵列设于导向金属棒上，双向预紧支撑环的外径略小于弧形折弯部的内径，保证柔性双向预紧机构能够顺利地从一体式前叉本体中取出。
9.作为本发明的进一步优选，所述平移式推拉连杆机构包括平移式铰接头、推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二，所述平移式铰接头上设有平移头单铰接部，所述平移式铰接头通过平移头单铰接部转动设于金属棒铰接头上，所述平移式铰接头上设有平移头双铰接部，所述推拉驱动连杆一转动设于平移头双铰接部的一端，所述推拉驱动连杆二转动设于平移头双铰接部的另一端，推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二呈对称布置，保证平移式铰接头在调节时横向进行滑移，推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二为一次性使用的零件，在成型完成之后需要剪断。
10.作为本发明的进一步优选，所述底部顶撑调节机构包括升降式螺母、半管形底部支撑座和调节螺柱本体，所述升降式螺母上对称设有螺母耳台，所述推拉驱动连杆一的另一端转动设于螺母耳台上，所述升降式螺母上设有螺母内螺纹，所述半管形底部支撑座上对称设有支撑座铰接部，所述推拉驱动连杆二的另一端转动设于支撑座铰接部上，所述半管形底部支撑座上设有支撑座圆台，所述半管形底部支撑座在支撑座圆台上设有支撑座内螺纹，所述调节螺柱本体上设有螺纹分界圆台，所述调节螺柱本体在螺纹分界圆台的两侧分别设有正螺纹部和反螺纹部，所述正螺纹部和螺母内螺纹螺纹连接，所述反螺纹部和支撑座内螺纹螺纹连接，由于正螺纹部和反螺纹部的螺纹方向相反，因此在调节螺柱本体旋转时，相对于调节螺柱本体，升降式螺母和半管形底部支撑座能够同步靠近或者远离螺纹分界圆台，所述调节螺柱本体上设有方形夹持部。
11.进一步地，所述分步顶撑调节驱动机构包括调节杆支撑盘、旋转调节杆和旋转驱动杆，所述调节杆支撑盘卡合设于分体式自导向折弯模具上，所述调节杆支撑盘上设有支撑盘镂空格，支撑盘镂空格具有避位作用，用于剪断推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二的工具能够从其中伸入，所述旋转调节杆转动设于旋转调节杆中，所述旋转调节杆的一端设有调节杆内方圆台，所述方形夹持部卡合设于调节杆内方圆台中，所述旋转调节杆的另一端设有调节杆圆孔，所述旋转驱动杆卡合设于调节杆圆孔中。
12.进一步地，所述分体式自导向折弯模具包括一体式前叉本体、顶部固定模具、外部折弯模具和内部折弯模具，所述柔性预紧型防凹内支撑装置位于一体式前叉本体中，一体
式前叉本体为一体成型的结构，并且在折弯处具有平滑的过度，既能节省材料、简化工序，还能避免应力集中、降低焊接要求、延长使用寿命、提高美观性；所述调节杆支撑盘卡合设于一体式前叉本体的端部，所述顶部固定模具卡合设于一体式前叉本体上，所述内部折弯模具卡合设于一体式前叉本体中，所述外部折弯模具卡合滑动设于内部折弯模具上，所述圆柱型内支撑杆设于外部折弯模具上。
13.进一步地，所述液压式折弯驱动机构包括液压缸支座、合模液压缸本体和液压缸端部支架，所述液压缸支座对称设于顶部固定模具上，所述合模液压缸本体卡合设于液压缸支座中，所述液压缸端部支架卡合设于外部折弯模具中，所述液压缸端部支架上对称设有支架圆孔，所述合模液压缸本体的推杆从支架圆孔中穿过。
14.进一步地，所述分步成型联动机构包括直角基座一、直角基座二、伸缩套筒、伸缩杆和高模量预紧弹簧，所述直角基座一设于外部折弯模具上，所述直角基座二设于内部折弯模具上，所述伸缩套筒设于直角基座一上，所述伸缩杆设于直角基座二上，所述伸缩杆卡合滑动设于伸缩套筒中，所述高模量预紧弹簧的一端设于直角基座一上，所述高模量预紧弹簧的另一端设于直角基座二上。
15.其中，所述导向金属棒为弹性金属材质。
16.进一步地，本方案还公开了一种一体式前叉防凹成型装置生产的前叉，包括主体叉架部和位于中心位置的、切割产生的切割分离槽，在主体叉架部的底部对称设有弧形折弯部，在弧形折弯部的底部设有支叉架平直部，主体叉架部和弧形折弯部之间设有用于过渡的叉架斜坡变形部。
17.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：（1）通过圆柱型内支撑杆能够从内部对支叉架平直部处进行支撑，防止挤压时凹陷，由于支叉架平直部是平直的，因此圆柱型内支撑杆在成型结束之后能够顺利地取出；（2）通过可以双向完全的柔性双向预紧机构能够从内部分别对弧形折弯部的顶部和底部进行支撑，防止模具挤压的时候，弧形折弯部处发生凹陷；（3）通过底部顶撑调节机构和平移式推拉连杆机构对导向金属棒的曲率进行调整，从而控制双向预紧支撑环的支撑部位；（4）由于弧形折弯部的直径是小于圆柱型内支撑杆的直径的，并且可以在弧形折弯部中小幅度摆动，因此双向预紧支撑环能够从弧形折弯部中顺利取出；（5）方形夹持部卡合在调节杆内方圆台中的时候，二者之间存在一定的预紧力与摩擦力，因此在剪断推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二之后，底部顶撑调节机构依然能够连接在分步顶撑调节驱动机构上；（6）通过顶部固定模具、外部折弯模具和内部折弯模具的挤压限位，能够从外部对一体式前叉本体的轮廓进行限定；（7）外部折弯模具和内部折弯模具设计为依次挤压的形式，因此双向预紧支撑环的上下支撑也不需要同时进行，使得双向预紧支撑环的直径可以设计的小于弧形折弯部的内径，避免了双向预紧支撑环卡死在弧形折弯部中的情况；（8）通过分步成型联动机构能够连接外部折弯模具和内部折弯模具，在使用同一组驱动装置的情况下，对两个运动同时进行驱动，简化了结构、节约了成本；（9）由于推拉驱动连杆一和推拉驱动连杆二是对称分布的，因此调节螺柱本体在
转动时，平移式铰接头仅能发生水平方向的横移，更有利于对零件的运动进行控制，防止卡死。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的立体图；图2为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的主视图；图3为图2中沿着剖切线a-a的剖视图；图4为图3中沿着剖切线b-b的剖视图；图5为图3中沿着剖切线c-c的剖视图；图6为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的柔性预紧型防凹内支撑装置的结构示意图；图7为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的分步顶撑调节驱动机构的结构示意图；图8为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的分体式自导向折弯模具的结构示意图；图9为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的液压式折弯驱动机构的结构示意图；图10为本发明提出的一种一体式前叉防凹成型装置的分步成型联动机构的结构示意图；图11为图3中ⅰ处的局部放大图；图12为图3中ⅱ处的局部放大图；图13为图6中ⅲ处的局部放大图；图14为一体式前叉本体的成形前示意图；图15为一体式前叉本体的成形后示意图。
19.其中，1、柔性预紧型防凹内支撑装置，2、分步顶撑调节驱动机构，3、分体式自导向折弯模具，4、液压式折弯驱动机构，5、分步成型联动机构，6、柔性双向预紧机构，7、平移式推拉连杆机构，8、底部顶撑调节机构，9、圆柱型内支撑杆，10、导向金属棒，11、双向预紧支撑环，12、平移式铰接头，13、推拉驱动连杆一，14、推拉驱动连杆二，15、升降式螺母，16、半管形底部支撑座，17、调节螺柱本体，18、内撑杆中心孔，19、金属棒铰接头，20、支撑环中心环，21、平移头单铰接部，22、平移头双铰接部，23、螺母内螺纹，24、螺母耳台，25、支撑座圆台，26、支撑座内螺纹，27、支撑座铰接部，28、螺纹分界圆台，29、正螺纹部，30、反螺纹部，31、方形夹持部，32、调节杆支撑盘，33、旋转调节杆，34、旋转驱动杆，35、支撑盘镂空格，36、调节杆内方圆台，37、调节杆圆孔，38、一体式前叉本体，39、顶部固定模具，40、外部折弯模具，41、内部折弯模具，42、主体叉架部，43、切割分离槽，44、弧形折弯部，45、支叉架平直部，46、叉架斜坡变形部，47、液压缸支座，48、合模液压缸本体，49、液压缸端部支架，50、支架圆孔，51、直角基座一，52、直角基座二，53、伸缩套筒，54、伸缩杆，55、高模量预紧弹簧。
20.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.如图1所示，本发明提出了一种一体式前叉防凹成型装置，包括柔性预紧型防凹内支撑装置1、分步顶撑调节驱动机构2、分体式自导向折弯模具3、液压式折弯驱动机构4和分步成型联动机构5，柔性预紧型防凹内支撑装置1设于分体式自导向折弯模具3中，柔性预紧型防凹内支撑装置1具有从内部支撑、防止压合过程中产品凹陷的作用，分步顶撑调节驱动机构2设于柔性预紧型防凹内支撑装置1上，分步顶撑调节驱动机构2具有手动调节双向支撑的作用，液压式折弯驱动机构4对称设于分体式自导向折弯模具3上，分体式自导向折弯模具3具有从外部限制产品外形的作用，液压式折弯驱动机构4具有驱动模具合模的作用，分步成型联动机构5对称设于分体式自导向折弯模具3上，分步成型联动机构5具有控制外部折弯模具40和内部折弯模具41联动的作用。
24.如图1、图8所示，分体式自导向折弯模具3包括一体式前叉本体38、顶部固定模具39、外部折弯模具40和内部折弯模具41，柔性预紧型防凹内支撑装置1位于一体式前叉本体38中，一体式前叉本体38为一体成型的结构，并且在折弯处具有平滑的过度，既能节省材料、简化工序，还能避免应力集中、降低焊接要求、延长使用寿命、提高美观性；调节杆支撑盘32卡合设于一体式前叉本体38的端部，顶部固定模具39卡合设于一体式前叉本体38上，内部折弯模具41卡合设于一体式前叉本体38中，外部折弯模具40卡合滑动设于内部折弯模具41上，圆柱型内支撑杆9设于外部折弯模具40上。
25.如图1、图3、图4、图6、图11、图12、图13所示，柔性预紧型防凹内支撑装置1包括柔性双向预紧机构6、平移式推拉连杆机构7和底部顶撑调节机构8，柔性双向预紧机构6滑动设于分体式自导向折弯模具3中，柔性双向预紧机构6具有支撑弧形折弯部44的内部，并且能够从中取出的作用，平移式推拉连杆机构7设于柔性双向预紧机构6上，平移式推拉连杆机构7在底部顶撑调节机构8的驱动下，能够同步靠近或者远离，底部顶撑调节机构8设于平移式推拉连杆机构7上；柔性双向预紧机构6包括圆柱型内支撑杆9、导向金属棒10和双向预紧支撑环11，圆柱型内支撑杆9滑动设于分体式自导向折弯模具3中，圆柱型内支撑杆9的一端设有内撑杆中心孔18，导向金属棒10卡合设于内撑杆中心孔18中，导向金属棒10具备一定的柔性（弹性）、具有支撑双向预紧支撑环11的作用，导向金属棒10和圆柱型内支撑杆9固接，导向金属棒10的另一端设有金属棒铰接头19，双向预紧支撑环11上设有支撑环中心环20，双向预紧支撑环11通过支撑环中心环20阵列设于导向金属棒10上，双向预紧支撑环11的外径略小于弧形折弯部44的内径，保证柔性双向预紧机构6能够顺利地从一体式前叉本体38中取出；平移式推拉连杆机构7包括平移式铰接头12、推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14，平移式铰接头12上设有平移头单铰接部21，平移式铰接头12通过平移头单铰接部
21转动设于金属棒铰接头19上，平移式铰接头12上设有平移头双铰接部22，推拉驱动连杆一13转动设于平移头双铰接部22的一端，推拉驱动连杆二14转动设于平移头双铰接部22的另一端，推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14呈对称布置，保证平移式铰接头12在调节时横向进行滑移，推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14为一次性使用的零件，在成型完成之后需要剪断；底部顶撑调节机构8包括升降式螺母15、半管形底部支撑座16和调节螺柱本体17，升降式螺母15上对称设有螺母耳台24，推拉驱动连杆一13的另一端转动设于螺母耳台24上，升降式螺母15上设有螺母内螺纹23，半管形底部支撑座16上对称设有支撑座铰接部27，推拉驱动连杆二14的另一端转动设于支撑座铰接部27上，半管形底部支撑座16上设有支撑座圆台25，半管形底部支撑座16在支撑座圆台25上设有支撑座内螺纹26，调节螺柱本体17上设有螺纹分界圆台28，调节螺柱本体17在螺纹分界圆台28的两侧分别设有正螺纹部29和反螺纹部30，正螺纹部29和螺母内螺纹23螺纹连接，反螺纹部30和支撑座内螺纹26螺纹连接，由于正螺纹部29和反螺纹部30的螺纹方向相反，因此在调节螺柱本体17旋转时，相对于调节螺柱本体17，升降式螺母15和半管形底部支撑座16能够同步靠近或者远离螺纹分界圆台28，调节螺柱本体17上设有方形夹持部31。
26.如图1、图7所示，分步顶撑调节驱动机构2包括调节杆支撑盘32、旋转调节杆33和旋转驱动杆34，调节杆支撑盘32卡合设于分体式自导向折弯模具3上，调节杆支撑盘32上设有支撑盘镂空格35，支撑盘镂空格35具有避位作用，用于剪断推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14的工具能够从其中伸入，旋转调节杆33转动设于旋转调节杆33中，旋转调节杆33的一端设有调节杆内方圆台36，方形夹持部31卡合设于调节杆内方圆台36中，旋转调节杆33的另一端设有调节杆圆孔37，旋转驱动杆34卡合设于调节杆圆孔37中。
27.如图1、图3、图5、图9所示，液压式折弯驱动机构4包括液压缸支座47、合模液压缸本体48和液压缸端部支架49，液压缸支座47对称设于顶部固定模具39上，合模液压缸本体48卡合设于液压缸支座47中，液压缸端部支架49卡合设于外部折弯模具40中，液压缸端部支架49上对称设有支架圆孔50，合模液压缸本体48的推杆从支架圆孔50中穿过。
28.如图1、图2、图3、图10所示，分步成型联动机构5包括直角基座一51、直角基座二52、伸缩套筒53、伸缩杆54和高模量预紧弹簧55，直角基座一51设于外部折弯模具40上，直角基座二52设于内部折弯模具41上，伸缩套筒53设于直角基座一51上，伸缩杆54设于直角基座二52上，伸缩杆54卡合滑动设于伸缩套筒53中，高模量预紧弹簧55的一端设于直角基座一51上，高模量预紧弹簧55的另一端设于直角基座二52上。
29.导向金属棒10为弹性金属材质。
30.如图14、图15所示，通过一种一体式前叉防凹成型装置生产的前叉，包括主体叉架部42和位于中心位置的、切割产生的切割分离槽43，在主体叉架部42的底部对称设有弧形折弯部44，在弧形折弯部44的底部设有支叉架平直部45，主体叉架部42和弧形折弯部44之间设有用于过渡的叉架斜坡变形部46。
31.具体使用时，首先用户需要将切割完成的一体式前叉本体38固定在顶部固定模具39中，然后将一体式前叉本体38的底部分岔；然后驱动合模液压缸本体48回缩，一体式前叉本体38在柔性预紧型防凹内支撑装置1的顶撑之下卡合滑动于外部折弯模具40和圆柱型内支撑杆9之间；在合模液压缸本体48回缩的时候，由于分步成型联动机构5的存在，外部折弯模具
40的挤压运动会超前于内部折弯模具41的挤压，当方形夹持部31初步卡合到调节杆内方圆台36中之后，通过扭转旋转驱动杆34的方式带着旋转调节杆33和调节螺柱本体17旋转，使升降式螺母15和半管形底部支撑座16靠近；此时平移式铰接头12在推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14的推动下朝向外侧扩张，同时具有增大导向金属棒10的曲率半径的趋势，进而使双向预紧支撑环11顶撑住弧形折弯部44的外侧；继续回缩合模液压缸本体48，在双向预紧支撑环11和顶部固定模具39的双重挤压下完成弧形折弯部44的外侧的成型；然后反向扭转旋转驱动杆34，通过旋转调节杆33带着调节螺柱本体17转动，使升降式螺母15和半管形底部支撑座16相互远离，此时半管形底部支撑座16从弧形折弯部44的顶部内侧提供支撑，防止挤压过程中凹陷，同时平移式铰接头12在推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14的作用下相互靠近，同时具有减小导向金属棒10的曲率半径的趋势，进而使双向预紧支撑环11顶撑住弧形折弯部44的内侧；继续回缩合模液压缸本体48，此时弧形折弯部44已经运动到极限位置，通过内部折弯模具41和双向预紧支撑环11对弧形折弯部44的内侧进行挤压成型，完成一体式前叉本体38的加工。
32.加工完成之后，将工具从支撑盘镂空格35中伸入主体叉架部42的内部，将推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14剪断（下次更换新的推拉驱动连杆一13和推拉驱动连杆二14），然后通过伸长合模液压缸本体48的方式将柔性双向预紧机构6和圆柱型内支撑杆9从支叉架平直部45中取出，底部顶撑调节机构8则跟随分步顶撑调节驱动机构2一起被取出。
33.以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
36.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。