一种非金属自行车骨架结构及其制造方法与流程

本发明涉及一种非金属自行车骨架结构及其制造方法，该方法克服了传统复合材料车架制造成本高、生产效率低的缺点，所制作的车架结构简单、强度高重量轻、并可大幅度降低复合材料车架的制造成本；同时，该方法能够快速复制，非常适合工业化大批量生产。该方法属于自行车车架制作技术领域。

背景技术：

自行车是短途出行非常方便的交通工具，也是时尚、绿色的健康运动方式，得到了广大消费者的喜爱。车架是自行车整车的核心部件，也称为自行车的“灵魂”，其重量、性能、成本决定了自行车的档次。

市场上通常用于自行车车架的材料有碳钢、铝合金、钛合金以及树脂基复合材料四种。常规的碳钢、铝合金自行车车架虽然价格便宜，但重量较大；而钛合金的高价格难以让普通消费者接受。树脂基复合材料因具有可设计性强、材料选择多样化、重量轻、比强度比刚度高等突出优点，被广泛应用于自行车车架的制造。但是，常见的复合材料整体车架存在价格昂贵、生产工艺复杂、批量稳定性差、严重依赖熟练工人、生产周期长、维修不便等缺点，成为制约复合材料整体车架进一步推广应用的障碍。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种非金属自行车骨架结构及其制造方法，整个自行车车架采用非金属接头和非金属管插接组合的方式制作，该种制作方法可获得较低的车架成本、较高的车架强度和较好的车架外形，相对来讲车架尺寸更为精确，并解决了现有复合材料车架生产成本高、生产工艺复杂、批量稳定性差、严重依赖熟练工人、生产周期长、维修不便等问题。本发明中的自行车车架为自行车的接头和管结构，其中接头包括构成自行车行驶功能的部件，如与金属轴接触的金属嵌套等。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

提供一种非金属自行车车架结构，包括管梁和接头；所述的管梁为纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂中的一种或几种，接头为纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂制作；所述的管梁端部与接头插接；接头上形成有凸出部，所述的管梁端部套插在所述凸出部上形成稳固连接。管梁端部中空部分被凸出部填充，即管梁端部给管梁提供内部的支撑，抑制了管梁端部在受力情况下的变形，且管梁内壁和接头凸出部之间为胶连接。

进一步的，所述的凸出部包括凸柱和环台，凸柱直径与管梁内径相适应，环台外径与管梁外径相同。管梁套在凸出部外部，使得连接部位平整美观。

进一步的，所述接头包括头管接头、座管接头、五通接头和后叉钩接头。

进一步的，所述管梁包括斜梁管、座管、立叉管和平叉管。

特别的，在接头上开有布线通路，布线通路一端出线口在接头外壁面，另一端出线口在凸出部，所述布线通路与管梁中空腔连通，用于布置闸线、电线、控制线或信号线。

进一步的，所述出线口位置开有圆弧槽，用于为线限位和导向。

进一步的，在所述的接头上开有通气孔，用于平衡管梁内外的气压。考虑到整体外观效果，排气孔孔径应尽量小一点。

还提供一种非金属自行车车架结构的制造方法，包括管梁制备和接头制备，具体步骤如下：

步骤一、将碳纤维尼龙注塑料注入到提前设计好的钢制接头模具中进行注塑成型得到接头(根据设计要求提前布置相应嵌件)，所述碳纤维尼龙注塑料中的碳纤维为短切纤维；由碳纤维预浸料卷绕或碳纤维预浸液态环氧树脂后拉挤成型得到管梁；

步骤二、利用组装工装将接头和管梁按顺序固定在工装上，并在所有需要连接的接头凸台和管梁内壁涂抹结构胶，管梁内壁涂抹深度与接头对应凸台一致，需涂抹均匀；

进一步的，步骤二之前，用丙酮擦洗管梁内壁和接头凸出部，达到清洗的目的，去除表面附着的脱模剂及油脂。

进一步的，注塑时一体形成通线通路，所述布线通路在连接管梁后能够与管梁中空腔连通，用于布置闸线、电线、控制线或信号线。

更进一步的，在清洗之前，对管梁内壁和接头凸出部进行粗糙化处理，提高胶连接效果。

更具体的是，胶厚度为0.1-0.2mm，快速将复合材料管插入车架接头凸台上。

本发明技术所带来的优点是：1.车架接头和管件可低成本快速制造；2.插接位置设置了30-40mm的粘接凸台，能够提供足够的粘接强度；3.粘接凸台带有1-5°的锥度，可使结构胶均匀铺开，方便接头与管定位；4.接头通用性和互换性较强，根据不同尺寸车架的要求，可搭配出不同尺寸的车架规格，为车架多样化提供了条件，克服现有车架单一不通用的缺点；5.整个车架分解为独立的几部分，可单独由专业厂家加工，降低成型难度，有利于提高成品率；6.车架接头与管采用了结构胶粘接成型，静强度和疲劳性能更加可靠；7.车架组装过程已经校正相应尺寸，无需像传统工艺后期还需校正尺寸。

附图说明

图1为车架整体结构示意图；

图2为头管接头结构示意图；

图3为通线孔放大示意图；

图4为通气孔放大示意图；

其中：1-管梁、2-接头、3-出线口、4-圆弧槽、5-通气孔、6-金属嵌件

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

如图1至3所示，提供一种非金属自行车车架结构，包括管梁和接头；所述管件采用纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂中的一种或几种制作，所述车架接头采用纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂制作；所述的管梁端部与接头插接；接头上形成有凸出部，所述的管梁端部套插在所述凸出部上形成稳固连接。管梁端部中空部分被凸出部填充，即管梁端部给管梁提供内部的支撑，抑制了管梁端部在受力情况下的变形，且管梁内壁和接头凸出部之间为胶连接；所述的凸出部包括凸柱和环台，凸柱直径与管梁内径相适应，环台外径与管梁外径相同；管梁套在凸出部外部，使得连接部位平整美观；所述接头包括头管接头、座管接头和五通接头；所述管梁包括斜梁管、座管、立叉管和平叉管。

还提供一种非金属自行车车架结构的制造方法，包括管梁制备和接头制备，具体步骤如下：

步骤一、将碳纤维尼龙注塑料注入到提前设计好的钢制接头模具中进行注塑成型得到接头(根据设计要求提前布置相应嵌件)，所述碳纤维尼龙注塑料中的碳纤维为短切纤维；由碳纤维预浸料卷绕或碳纤维预浸液态环氧树脂后拉挤成型得到管梁；

步骤二、利用组装工装将接头和管梁按顺序固定在工装上，并在所有需要连接的接头凸台和管梁内壁涂抹结构胶，管梁内壁涂抹深度与接头对应凸台一致，需涂抹均匀；

进一步的，步骤二之前，用丙酮擦洗管梁内壁和接头凸出部，达到清洗的目的，去除表面附着的脱模剂及油脂。

进一步的，注塑时一体形成通线通路，所述布线通路在连接管梁后能够与管梁中空腔连通，用于布置闸线、电线、控制线或信号线。

更进一步的，在清洗之前，对管梁内壁和接头凸出部进行粗糙化处理，提高胶连接效果。

更具体的是，胶厚度为0.1-0.2mm，快速将复合材料管插入车架接头凸台上。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种非金属自行车车架结构及其制造方法，包括以下步骤：制备车架配件，车架配件包括车架接头和管件，所述车架接头采用纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂制作，包括头管接头、座管接头、五通接头和后叉钩接头；所述管件采用纤维增强工程塑料、热固或热塑树脂中的一种或几种制作，包括斜梁管、座管、立叉管、平叉管；(2)车架配件表面处理；(3)车架接头与管粘接；(4)对车架进行涂装。整个车架采用了管接头式的成型方法，而且材料轻质高强，采用此方法制作的车架重量轻、结构强，具有更高的尺寸精度，适合大批量低成本生产。

技术研发人员：张元晋;刘克健;益小苏;仝建峰;张旭锋;陈旭
受保护的技术使用者：中航复材（北京）科技有限公司
技术研发日：2017.10.19
技术公布日：2018.04.06