注塑自行车架及其制备方法

注塑自行车架及其制备方法
【专利摘要】本发明提供注塑自行车架及其制备方法，注塑自行车架是通过注塑方法一体成型制备得到的，其包括前梁和后梁，所述前梁的前端设有头管，其一侧的表面上设有若干刹车线安装槽；前梁和后梁的汇合处设有座管和与座管相垂直的中轴；所述后梁由对称设置的两部分组成，各部分的尾部均设有后轮安装槽，其与所述刹车线安装槽同一侧的表面上设有刹车安装槽。该车架选用的材质为尼龙6+65％玻璃纤维或者尼龙6+30％碳纤维，通过摸索注塑工艺，最终得到了合格的产品。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于自行车零部件及其制备【技术领域】，尤其是涉及一种注塑自行车架及其 制备方法。 注塑自行车架及其制备方法

【背景技术】
[0002] 近些年来，随着环保低碳概念的深入人心，越来越多的人们重新开始骑上自行车 来往于大街小巷。我国去年生产自行车产量大约为1. 3亿辆，占全球生产总量的63%。天 津2013的自行车生产总量占全国的44. 3%大约为4632万辆，而形状美观，外形漂亮，即符 合自行车骑行的力学要求、材质又轻的高端自行车为299万辆，预计2014高端自行车400 万辆，2015高端自行车550万辆，2016高端自行车800万辆，2017高端自行车1200万辆。
[0003] 但是由于产生工艺的原因，自行车的生产还停留在手工和机械之间。生产过程需 要大量人工操作，所以自行车存在着生产效率低，加工成本高的特点。采用传统生产工艺生 产一辆自行车架大概需要13道大流程，130多道小流程。生产一辆自行车架需要如此繁琐 的流程，是因为自行车架的材质为金属，从而决定了生产工艺的复杂性。
[0004] 现如今有很多高分子复合材料研制成功，并且在汽车产品的应用上取得了非常大 的突破，如，汽车进气管、汽车前端模块、汽车轮毂等等重要受力部件都成功实现了以塑代 钢。
[0005] 自行车可否以一种高分子复合材料为原料，通过注塑工艺制备得到，来代替现有 的金属材质成为了一个新的课题。


【发明内容】

[0006] 本发明根据自行车架的特性和功能性，以及注塑成型工艺对产品的要求，设计了 一款塑胶和金属混合的自行车架，该车架能够达到金属自行车架的力学要求。
[0007] 因此，本发明的第一个目的是提供注塑自行车架，所述注塑自行车架是通过注塑 方法一体成型制备得到的，其包括前梁和后梁，所述前梁的前端设有头管，其一侧的表面上 设有若干刹车线安装槽；前梁和后梁的汇合处设有座管和与座管相垂直的中轴；所述后梁 由对称设置的两部分组成，各部分的尾部均设有后轮安装槽，其与所述刹车线安装槽同一 侧的表面上设有刹车安装槽。
[0008] 作为优选的方案，所述前梁为"工"字型结构。
[0009] 作为优选的方案，所述座管和中轴内埋有金属材质的座管和中轴。
[0010] 作为优选的方案，金属材质的座管和中轴垂直焊接在一起。
[0011] 本发明的第二个目的是提供注塑自行车车架的制备方法，采用的技术方案是：
[0012] 采用单螺杆注塑机，所用原料为尼龙6+65%玻璃纤维或者尼龙6+30%碳纤维，制 备方法包括如下步骤：
[0013] 首先将金属座管和中轴垂直焊接在一起，形成金属镶件，然后将金属镶件放置到 模具中；通过模温机控制模具的温度为75-100°C ;设定注塑机的熔料温度为220-3KTC ; 注塑压力分三段，第一段压力为 95-145bar，速度 55-70 %，位置 72-86mm;第二段压力 105-132bar，速度 52-78 %，位置 15-52mm ;第三段压力 70-145bar，速度 40-75 %，位置 Omm ; 注塑完成后，经保压、冷却、开模、顶出、取件工序即可得到注塑自行车架。
[0014] 作为优选的方案，所述金属镶件放置到模具中前，先进行烘烤加温至75-85°C。
[0015] 作为优选的方案，熔料温度分为五段，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] 作为优选的方案，设定注射时间为20-30S ;保压时间为10-30S，冷却时间为 80-150s〇
[0017] 本发明具有的优点和积极效果是：该注塑方法改变了传统自行车的制造方法，从 原来自行车架生产的13道大工序130多项小工序压缩到了如下所示的工序：模具制造-安 装模具-注塑-保压-冷却-开模-顶出-取件-包装-待贴标，大大简化了生产步骤，缩 短了加工流程；此外，由于自行车架是通过模具一体注塑成型得到的，所以产品的精度得到 提1?，质量更加稳定。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1是自行车架的整体结构示意图。
[0019] 图2是自行车架的俯视结构示意图。
[0020] 图3是图2的A-A向视图。
[0021] 图4是图2的B-B向视图。
[0022] 图中：1_前梁；2-后梁；3-头管；4-后轮安装槽；5-刹车安装槽；
[0023] 6-刹车线安装槽；7-中轴；8-座管。

【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
[0025] 传统的自行车架设计都是采用前三角和后三角，用圆管型金属材料焊接而成，本 发明的自行车架改变了传统的自行车架设计风格，采用一体式设计。请参考图1-3,注塑自 行车架，其包括前梁1和后梁2,所述前梁1的前端设有头管3,其一侧的表面上设有若干刹 车线安装槽6 ;前梁1和后梁2的汇合处设有座管8和与座管8相垂直的中轴7 ;所述后梁 2由对称设置的两部分组成，各部分的尾部均设有后轮安装槽4,其与所述刹车线安装槽6 同一侧的表面上设有刹车安装槽5。
[0026] 为了更好的增强自行车的强度，在座管8和中轴7的内部埋有金属材质的座管和 中轴，且二者垂直焊接在一起后放置在注塑机的模具内，注塑后其表面覆盖一层高分子注 塑材料。
[0027] 从图4可以看出，前梁1为"工"字形结构，其代替了传统的圆形管材的设计，造型 既新颖又美观，又能减轻车身的重量。
[0028] 实施例1
[0029] 该注塑自行车架采用的是PA6+65 %玻璃纤维高分子复合材料，该材料购自广州金 发科技股份有限公司，制备注塑自行车架时采用单螺杆注塑机，首先将金属材质的座管和 中轴垂直焊接在一起，形成金属镶件，然后将金属镶件烘烤加温至80°C后放置到模具中； 通过模温机控制模具的温度为l〇〇°C ;设定注塑机的熔料温度为220-3KTC，具体的，熔料 温度分为五段，分别为第一段310°C，第二段310°C，第三段270°C，第四段250°C，第五段 220°C ;注塑压力分三段，第一段压力为140bar，速度70%，位置74mm;第二段压力130bar， 速度55%，位置50mm ;第三段压力140bar，速度70%，位置0mm ;设定注射时间为28. 2s，注 塑完成后，保压11. 2s、冷却80s后，经开模、顶出、取件、包装、待贴标等工序即可得到注塑 自行车架。
[0030] 实施例2
[0031] 该注塑自行车架采用的是PA6+30%碳纤维纤维高分子复合材料，该材料为普通 市售产品，制备注塑自行车架时采用单螺杆注塑机，首先将金属材质的座管和中轴垂直焊 接在一起，形成金属镶件，然后将金属镶件放置到模具中；通过模温机控制模具的温度为 75-95°C ;设定注塑机的熔料温度为230-3KTC，具体的，熔料温度分为五段，分别为第一 段310°C，第二段320°C，第三段295°C，第四段270°C，第五段230°C ;熔料之前先将原料在 125°C条件下烘烤4小时；注塑压力分三段，第一段压力为95bar，速度60 %，位置85mm ;第 二段压力1 l〇bar，速度75%，位置18mm ;第三段压力75bar，速度45%，位置0mm ;设定注射 时间为20s，注塑完成后，保压25s、冷却150s后，经开模、顶出、取件、包装、待贴标等工序即 可得到注塑自行车架。
[0032] 通过该方法制备得到的自行车架经国家自行车电动自行车质量监督检验中心检 测，检测依据为EN14765:2005《儿童自行车-安全要求和试验方法》，检测结果如下：
[0033] 检测 标准要求 标准样本单位检验结果单项 项目 条款大小 判断 将质量为22. 5kg的重锤自 120mm的高度落下，应无能见 画丨 符:合6 〇 的裂纹或损坏，永久变形应< 20mm。 车架-4. 9 n=l--合格 在鞍管上紧固一 30kg的质量， 将组合件绕后轴转，至位于后 轴正上方时让组合件自由落 _ Λ mm 符合5. 0 下两次，应无能见的裂纹或损 坏，永久变形应小于等于 2 Oram。
[0034] 以上对本发明的2个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1. 注塑自行车架，其特征在于：所述注塑自行车架是通过注塑方法一体成型制备得到 的，其包括前梁（1)和后梁（2)，所述前梁（1)的前端设有头管（3)，其一侧的表面上设有若 干刹车线安装槽（6);前梁（1)和后梁（2)的汇合处设有座管（8)和与座管（8)相垂直的 中轴⑵；所述后梁⑵由对称设置的两部分组成，各部分的尾部均设有后轮安装槽（4)，其 与所述刹车线安装槽（6)同一侧的表面上设有刹车安装槽（5)。
2. 根据权利要求1所述的注塑自行车架，其特征在于：所述前梁（1)为"工"字型结构。
3. 根据权利要求1或2所述的注塑自行车架，其特征在于：所述座管⑶和中轴（7)内 埋有金属材质的座管和中轴。
4. 根据权利要求3所述的注塑自行车架，其特征在于：金属材质的座管和中轴垂直焊 接在一起。
5. 注塑自行车架的制备方法，其特征在于，采用单螺杆注塑机，所用原料为尼龙 6+65 %玻璃纤维或者尼龙6+30 %碳纤维，制备方法包括如下步骤： 首先将金属座管和中轴垂直焊接在一起，形成金属镶件，然后将金属镶件放置到模具 中；通过模温机控制模具的温度为75-100°C ;设定注塑机的熔料温度为220-3KTC ;注塑压 力分三段，第一段压力为95-145bar，速度55-70%，位置72-86mm ;第二段压力105-132bar， 速度52-78 %，位置15-52mm ;第三段压力70-145bar，速度40-75 %，位置0mm ;注塑完成后， 经保压、冷却、开模、顶出、取件工序即可得到注塑自行车架。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属镶件放置到模具中前，先进 行烘烤加温至75-85 °C。
7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：熔料温度分为五段，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. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：设定注射时间为20-30s ;保压时间 为10-30s，冷却时间为80-150s。
【文档编号】B29C45/78GK104118513SQ201410355638
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】石树森 申请人:联威（天津）碳纤维复合材料科技有限公司