碳纤维车架的制作方法及成型模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纤维车架的制作方法。本发明还涉及一种制作碳纤维车架使用的成型模具。
【背景技术】
[0002]树脂基碳纤维复合材料的密度仅为钢密度的1/5，但其拉伸模量却可以达到高强钢的1.5倍以上。目前，高档碳纤维山地车架质量普遍低于铝合金、钛合金山地车架，而刚度却更大，提高了车手的踩踏效率，节省了体力。目前的碳纤维车架都采用分段固化成型的方法生产，然后再将各段连接，一般做法是分为前三角架、上叉、下叉、勾爪等4个部件，即碳纤维车架是分别由前三角模、上叉模、下叉模、勾爪模分成4次成型出的各碳纤维部件后再胶合成整车，这种车架的缺点是接头部位强度不高易发生断裂，此外成型步骤繁复，生产效率低。存在车架强度差、工艺流程长、生产效率低、人工工时多、成本高等技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是提供一种碳纤维车架的制作方法以及制作碳纤维车架的成型模具，尤其适合用于生产一体成型的碳纤维自行车。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:碳纤维车架的制作方法，包括以下步骤:
[0005]步骤一，用碳纤维和环氧树脂制作预浸布；
[0006]步骤二，根据车架不同部位的结构将预浸布裁剪为预浸布片；
[0007]步骤三，将布片按不同方向和次序分层铺设在芯轴上，形成多个车架部件；
[0008]步骤四，在车架内穿入气袋；
[0009]步骤五，将多个车架部件组合成整体车架；
[0010]步骤六，将整体车架放入成型模具中固化成型。
[0011]进一步的，所述多个车架部件包括头管、上管、下管、座管、上叉、下叉和钩爪。
[0012]进一步的，所述在车架内穿入气袋的具体步骤包括:
[0013]穿入第一气袋，将第一气袋依次穿过右上叉、右钩爪、右下叉、五通、下管，并从头管的一端穿出，第一气袋的充气端伸出头管；
[0014]穿入第二气袋，将第二气袋依次穿过左上叉、左钩爪、左下叉、五通、下管，并从头管的一端穿出，第二气袋的充气端伸出头管；
[0015]穿入第三气袋，将第三气袋依次穿过上管、头管、下管、五通、座管，第三气袋的充气端伸出座管。
[0016]进一步的，所述步骤五，将多个车架部件组合成整体车架的具体操作方法为在已穿入气袋的各车架部件的连接处缠绕至少一层预浸布片。
[0017]进一步的，所述固化成型步骤包括对成型模具的加热以使环氧树脂融化；向第一气袋、第二气袋和第三气袋内充气，在气压下使车架按照模腔的形状成型。
[0018]进一步的，所述对成型模具加热的温度约为150°C，加热时间为30?60min。
[0019]本发明还提供一种在上述制作过程中使用的成型模具，包括上模、下模和中间模，所述中间模设置于上模和下模之间，所述上模和下模均设有按照自行车车架结构连接于一体的前三角模腔、上叉模腔、下叉模腔和钩爪模腔，所述中间模设有上叉模腔、下叉模腔和钩爪膜腔，设置于上模的模腔、下模的模腔和中间模的模腔在合模后形成一整体车架模腔，上模和下模均设有使外界与模腔连通的气道。
[0020]进一步的，所述上模包括钢质表面层、钢质模腔壁层和夹在钢质表面层和钢质模腔壁层之间的铝质芯层；所述下模包括钢质表面层、钢质模腔壁层和夹在钢质表面层和钢质模腔壁层之间的铝质芯层；所述中间模包括上、下两层钢质模腔壁层和夹在上、下钢质模腔壁层之间的铝质芯层。
[0021]进一步的，所述上模厚度为100?200mm，下模厚度为100?200mm，钢质表面层厚度为10?30mm,钢质模腔壁层厚度为10?30mm。
[0022]进一步的，所述前三角模腔包括头管模腔、上管模腔、下管模腔、五通模腔和座管模腔，所述气道包括两条头管气道和一条座管气道；所述头管气道和座管气道均由上模气道和下模气道组成；所述头管气道与头管模腔连通，座管气道与座管模腔连通。
[0023]本发明具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，碳纤维车架一体成型，具有车架强度高、生产效率高、工艺流程短、加工成本低、人工工时短等优点。
【附图说明】
[0024]图1是本发明的碳纤维车架的制作方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，本发明碳纤维车架的制作方法，包括以下步骤:
[0026]步骤一，用碳纤维和环氧树脂制作预浸布；
[0027]步骤二，根据车架不同部位的结构将预浸布裁剪为预浸布片；
[0028]步骤三，将布片按不同方向和次序分层铺设在芯轴上，形成多个车架部件；
[0029]步骤四，在车架内穿入气袋；
[0030]步骤五，将多个车架部件组合成整体车架；
[0031]步骤六，将整体车架放入成型模具中固化成型。
[0032]多个车架部件包括头管、上管、下管、座管、上叉、下叉和钩爪。
[0033]在车架内穿入气袋的具体步骤包括:
[0034]穿入第一气袋，将第一气袋依次穿过右上叉、右钩爪、右下叉、五通、下管，并从头管的一端穿出，第一气袋的充气端伸出头管；
[0035]穿入第二气袋，将第二气袋依次穿过左上叉、左钩爪、左下叉、五通、下管，并从头管的一端穿出，第二气袋的充气端伸出头管；
[0036]穿入第三气袋，将第三气袋依次穿过上管、头管、下管、五通、座管，第三气袋的充气端伸出座管。
[0037]步骤五，将多个车架部件组合成整体车架的具体操作方法为在已穿入气袋的各车架部件的连接处缠绕至少一层预浸布片。
[0038]固化成型步骤包括对成型模具的加热以使环氧树脂融化；向第一气袋、第二气袋和第三气袋内充气，在气压下使车架按照模腔的形状成型。
[0039]对模具加热的温度为100?200°C，加热时间为30?60min，加热的温度和时间根据具体情况而定，其决定因素包括成型模具的厚度、材质的导热系数等。
[0040]碳纤维预浸布可以是单向预浸布或者是编织预浸布，在使用单向预浸布时