一种整体成型碳纤维自行车架工艺及应用的制作方法

本发明属于车架加工工艺技术领域，涉及一种整体成型碳纤维自行车架工艺及应用。

背景技术：

近年来随着保护环境和全民健身的理念深入人心，环保、健康的自行车出行也越来越受到广大人民群众的喜爱。复合材料自行车以其具有重量轻、比强度高、造型多样、吸震性好、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代金属类自行车，广泛应用于各类中高档自行车的生产。为了最大程度的提升自行车骑行性能，全复合材料自行车从设计上不断地完善，各组配件如把手、立管、前叉、座管柱都进行创新式优化设计，针对目前自行车架生产工艺，现有生产厂商都使用自行车分解卷制成型工艺，再经过加工胶合组接出整台自行车架，此工艺虽然前段的卷制和成型简单易做，但整体工艺实属复杂且在加工胶合工序中容易使产品经过机械加工，损伤碳纤维，使碳纤维无法发挥其连续性的强度优势，所以针对现有工艺，进行四个步骤的改良，创新出整体成型碳纤维自行车架工艺，实现工艺简单化，并且发挥碳纤维的连续性优势，做到自行车架真正意义的整体性。

技术实现要素：

本发明针对传统车机生产工艺中存在的问题提出一种新型的整体成型碳纤维自行车架工艺及应用。

为了达到上述目的，本发明是采用下述的技术方案实现的：

一种整体成型碳纤维车架工艺,步骤为，根据产品图设计消失模模具，制作一体式消失模，在消失模表面喷涂胶薄膜后静置和/或烘干得到胶膜，消失模和胶膜合称为芯模，在芯模表面利用裁剪好的碳纤维布按照叠层设计要求卷制得到整体自行车架，再进行成型得到碳纤维自行车架。

作为优选，所述消失模材料为eps（聚苯乙烯泡沫）。

作为优选，所述消失模表面喷涂乳胶薄膜的厚度为0.3-2.5mm，喷涂次数为1-9次。

作为优选，所述消失模表面喷涂乳胶薄膜的厚度为1.5mm，喷涂次数为5次。

作为优选，所述消失模表面所涂的胶为乳胶、尼龙、硅胶中的任意一种。

作为优选，所述卷制得到的一体式车架包括头管、上管、下管、立管、五通、后上叉、后下叉、勾爪。

本发明提供上述工艺制得的前后三角一体式结构碳纤维车架。

上述工艺可以根据自行车、童车、小轮车等领域对车架的需求而进行设计，原理是相同的，只是大小和强度要求不同，根据具体需求，可以设计符合要求的芯模，进而得到应用在不同领域的前后三角一体式结构碳纤维车架。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1.本发明通过制作芯模，再进行碳纤维自行车架一体卷制、成型，有效保证了碳纤维的连续性，使得碳纤维复合材料能够发挥出其性能优势。

2.本发明工艺减少了自行车架生产工序，节约生产成本。

3.本发明工艺减少了自行车架机械加工和胶合的工序，使碳纤维性能保持稳定。采用本工艺制得的自行车架在相同重量的前提下强度得到显著提高。

附图说明

图1为一体式消失模示意图。

图2为芯模示意图。

图3为整体成型碳纤维自行车架结构示意图。

各附图标记为：1消失模，2芯模，3车架。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，

如图1-3所示，以自行车车架为例，本实施例提供整体成型碳纤维自行车架工艺具体制作步骤。

首先针对设计的自行车架3，根据设计图纸，通过强度计算、碳纤维复合材料叠层设计，计算出自行车架3各部位壁厚，再扣除1.5mm的乳胶薄膜厚度，最终设计出消失模1形状。通过开模后，使用eps（聚苯乙烯泡沫粒子）制作出一体式消失模1，如图1所示。然后把一体式消失模1表面打磨平顺，使用液态乳胶使用喷洒方式进行制膜，通过多次喷洒(本实施例喷涂5次)，保证表面乳胶膜均匀密封无漏气，晾干后则为芯模2，如图2所示。使用芯模2利用裁剪好的碳纤维布按照叠层设计要求卷制出自行车架3，卷制出来的碳纤维自行车架3包含头管、上管、下管、立管、五通、后上叉、后下叉、勾爪等完整自行车架3。通过模具进行整体成型，成型后的产品就是碳纤维自行车架3，如图3所示。芯模2在车架3成型后会变小，可通过车架3头管、五通、座管的孔直接倒出。此车架3符合现有工艺胶合完成后的车架3所有的强度及物性要求，做表面上色后可直接骑乘或进行市场销售。

其中，图1为一体式消失模1可定型产品造型，图2为芯模2，作用是定型产品造型进行卷制和内膜成型施压产品，使产品得以固化。

工艺步骤：

产品图—芯模2支撑件（消失模1）设计—消失模模具设计—用eps制作消失模1—芯模2制作（在消失模1基础上喷涂乳胶）—卷制车架3（使用芯模2）—成型。

通过将本实施例制备的碳纤维自行车架3在相同重量前提下对强度数据进行检测,发现采用本实施例工艺制得的碳纤维自行车架3强度得到了大幅度提高，检测结果如表1所示。

表1实施例1碳纤维自行车架与传统碳纤维自行车架重量强度检测结果

从表1数据可以看出，实施例1制得的碳纤维自行车架3在重量略低于传统工艺得到的碳纤维自行车架的前提下，落锤冲击（212mm）和前段冲击（200mm）测试均通过，且实施例1制得的碳纤维自行车架3头管极限强度达到342kgf，比传统工艺得到的碳纤维自行车架头管极限强度296kgf，提高了16%；实施例1制得的碳纤维自行车架3座管极限强度达到452kgf，比传统工艺得到的碳纤维自行车架座管极限强度376kgf提高了20%。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于,本实施例中乳胶膜厚度为0.3mm；喷涂乳胶次数为1次；经检测，使用此工艺，芯模的主要材料可大幅度减少，芯模成本可以降低，所制得的产品重量相同的基础上，头管极限强度提高了15.4%,座管极限强度提高了18.9%，和实施例1接近一致。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于,本实施例中乳胶膜厚度为2.5mm；喷涂乳胶次数为9次；经检测，使用此工艺，芯模的主要材料增加，芯模制作的成功率大幅度增加，所制得的产品重量相同的基础上，头管极限强度提高了15.8%,座管极限强度提高了19.3%，和实施例1接近一致。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于,本实施例中乳胶膜厚度为2.3mm；喷涂乳胶次数为8次；经检测，使用此工艺，芯模的主要材料增加，芯模制作的成功率大幅度增加，所制得的产品重量相同的基础上，头管极限强度提高了16.3%,座管极限强度提高了19.9%，和实施例1接近一致。

需要说明的是，上述工艺可以根据自行车、童车、小轮车等领域对车架的需求而进行设计，原理是相同的，只是大小和强度要求不同，根据具体需求，可以设计符合要求的芯模，进而得到应用在不同领域的前后三角一体式结构碳纤维车架。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。