[发明专利]碳纤维自行车车架一体式预型成型工艺

说明书

技术领域

本发明属于自行车生产领域，具体关于一种碳纤维自行车车架一体式预型成型工艺。

背景技术

碳纤维复合材料具有耐腐蚀、强度高、重量轻等诸多优点，被广泛应用到各种产品及零部件中，用于自行车制造可大大减轻整车的重量，目前碳纤维自行车车架的（预型）成型是采用硅胶卷芯对各车架管件进行分段卷料，卷料完成后将硅胶卷芯取出并装上尼龙气袋和气嘴，将卷料连同气袋一起放置于模具型腔内，之后向气袋内充入高压气体并加热模具，固化成型，车架的各个部件比如上管、中管和下管分别单独预成型，然后再在各管件连接处进行胶合包纱补强，另一种方式是同样以硅胶卷芯分段卷料，对车架各部件在成型前通过预型模定位内置风管将各接头套接预型贴纱补强后成型；这两种种卷料成型工艺生产效率低，而且接头部位强度偏弱，需补强达到一定的厚度才能满足强度的要求，这样使车架重量增加；此外，由于自行车车架各管件大小不同以及接头造型各异，用尼龙气袋会有小管内穿大气袋，吹气过程中会造成多余的气袋积压皱折，使车架内表面成型后不同程度出现折痕，造成车架强度的损失。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种碳纤维自行车车架一体式预型成型工艺，通过3D建模一体成型，有效提高生产效率，并且克服了传统工艺分段制作效率低、连接部位强度弱、以及车架内表面因尼龙气袋产生折痕的问题。

为达上述目的，本发明的技术解决方案是：一种碳纤维自行车车架一体式预型成型工艺，包含以下步骤：

①3D建模：根据自行车车架外形、尺寸要求建立3D车架成品模型和3D车架泡沫内芯模型；

②开模：根据步骤①中制作的3D车架成品模型和车架泡沫内芯模型制作相对应的成品模具和内芯模具；

③制作车架泡沫内芯：使用步骤②中的内芯模具制作车架泡沫内芯；

④制作乳胶气袋：在步骤③制作的泡沫内芯上制作一体式乳胶气袋，并在乳胶气袋上设置充气口：

⑤设置离型层：在步骤④的乳胶气袋表面设置离型层。

⑥卷料预型：制作碳纤维预浸料制件，将其包覆在步骤⑤制作的带有乳胶气袋和离型层的泡沫内芯上进行卷料预型；

⑦成型：将步骤⑥中预型的碳纤维制件放入步骤②制作的成品模具中，合模后向乳胶气袋内充入高压气体并加热模具热压成型。

⑧抽芯：步骤⑦碳纤维制件冷却固化成型后将泡沫内芯、乳胶气袋以及离型层从成品中抽离。

所述步骤②的成品模具上预留抽芯口。

所述步骤④是在步骤③制作的泡沫内芯表面均匀的涂上乳胶，凝固后形成乳胶气袋。

所述步骤④是将步骤③制作的泡沫内芯在乳胶溶液中含浸后取出，凝固形成乳胶气袋。

所述的泡沫内芯在乳胶溶液中含浸一次浸胶时间为80秒～90秒，浸胶时间和次数根据乳胶厚度的品质适当调整，之后在在摄氏40度～70度的温度下进行除湿凝固形成乳胶气袋。

所述步骤⑤的离型层是将离型剂涂抹在步骤④的乳胶气袋的表面而形成。

所述步骤⑦碳纤维制件在摄氏145度±5度的温度下进行热压成型。

所述步骤⑦碳纤维制件热压成型条件可根据模具的升温曲线和树脂的Tg点来选择。

采用上述成型工艺，本发明根据自行车车架外观结构造型和尺寸要求建立车架成品模型和泡沫内芯模型，并通过两套模具一体成型自行车车架，从而有效提高工作效率，一体式结构减少了接头补强，克服了传统旧工艺车架管件套接处强度偏弱和二次成型导致变形的问题，增强产品的刚性和稳定性，进而提高产品合格率和使用寿命，特别是本发明在与车架造型一致的泡沫内芯上设置一体式乳胶气袋，并在乳胶气袋的表面设置离型层，以此彻底解决旧工艺车架成品内表面因折痕造成强度偏弱的问题。

附图说明

图1是本发明碳纤维自行车车架泡沫内芯的立体图；

图2是本发明碳纤维自行车车架成型过程示意图；

图3是本发明碳纤维自行车车架成型截面图；

图4是图3的局部放大图；

图5是本发明碳纤维自行车车架成型结构立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明揭示碳纤维自行车车架一体式预型成型工艺，车架包括有上管、中管和下管、连接上管与下管的前管、连接上管和中管的座管、连接中管和下管的五通、以及勾爪，如图1至图4所示，该车架的成型工艺包含以下步骤：

①3D建模：根据自行车车架外形、成品尺寸要求建立3D车架成品模型，以及根据自行车车架的外形和缩放尺寸建立3D车架泡沫内芯模型；