自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)，該加工機構(gòu)核心是在模具型腔的主腔道設(shè)有一其前部插入型腔內(nèi)的用于向型腔注水的水針，在與水針對立方向的另一端，通過溢料管連通有用于容納溢料的溢料腔；主腔道的側(cè)壁還設(shè)有一用于向型腔注入膠料的并且能夠封閉的進膠部件。將水輔成型工藝引入到注塑工藝中，將兩者有機結(jié)合，采用高壓水將產(chǎn)品內(nèi)部多余的膠料逼出型腔，所以構(gòu)件產(chǎn)品冷卻非?？?，可以省去普通注塑工藝的保壓和冷卻程序。并且產(chǎn)品能一次成型，效率大為提高，同時也確保了強度，構(gòu)件的壁厚非常均勻，外形精度也大大提高，車架等具有較多支路的自行車構(gòu)件的造型可以多樣化設(shè)計，重量也更輕。
【專利說明】自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及自行車主體構(gòu)件的加工機構(gòu)，尤其是以注塑方式結(jié)合水輔成型進行加工的機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]車架、前叉、手把、座管等是組成自行車的各個主體構(gòu)件。這些構(gòu)件的制造材料由傳統(tǒng)的鋼材、鋁材，發(fā)展到高分子合成材料玻纖、碳纖，使得自行車正朝著輕量化發(fā)展。但是由于產(chǎn)生工藝的原因，自行車的生產(chǎn)還停留在手工和半機械之間。所以自行車的生產(chǎn)效率低，加工成本高。比如一個200人的自行車架生產(chǎn)工廠，一個月只能生產(chǎn)車架3000件；一件碳纖維車架的材料成本是400元，而加工費卻高達600元。生產(chǎn)工藝的滯后已經(jīng)嚴重的阻礙了自行車的發(fā)展趨勢。
[0003]當然業(yè)內(nèi)工程師們都在不斷的嘗試著新的制造工藝。注塑工藝一直是大家努力的研發(fā)的方向。由于全注塑工藝的產(chǎn)品無空心，膠位太厚就會產(chǎn)生縮水，對產(chǎn)品質(zhì)量造成缺陷。所以，以車架為例，目前采用的自行車架注塑方案基本有3種:
[0004]第一種是將其設(shè)計成左右兩半，然后通過螺絲后期將各部分組裝一起。而這樣設(shè)計的弊端是:1、將低了自行車的強度；2、需要多套注塑模具來生產(chǎn)，提高了成本。3、需要將兩半產(chǎn)品裝配到一起，增加了人工成本。4、需要處理裝配螺絲孔位和產(chǎn)品結(jié)合處的間隙，又一次增加了人工成本。所以生產(chǎn)力不能得到有效的提高。
[0005]第二種是預(yù)埋金屬管到注塑模具內(nèi)，得到金屬和塑膠混合的自行車架。這樣得到的自行車架強度自然沒有問題；生產(chǎn)模具也只需要一套；但是需要先制造金屬管，而且需要在模具上設(shè)計安裝金屬管的定位裝置，這樣一來，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品表面肯定留下了很多固定金屬管的定位孔需要人工再次處理。而且在放金屬管時需要很多時間。
[0006]第三種是將自行車架設(shè)計成多個連接頭和管件。分別用注塑模具生產(chǎn)出來，然后通過粘合劑將各個零件組裝起來得到自行車架。這種方案和第一種方案差不多，同樣是成本過聞，后期組裝復(fù)雜。生廣率不能得到有效提聞。
[0007]其實上述三種方案都是為了解決一個問題，就是使自行車各主體構(gòu)件的件體內(nèi)是中空的，但是沒有解決成本和生產(chǎn)率的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型要解決的問題是在保證自行車是車架、前叉、手把、座管等各主體構(gòu)件的件體內(nèi)是中空等質(zhì)量前提下，如何進一步提高加工效率。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)，包括，一模具，其內(nèi)部具有與構(gòu)件形狀仿形的型腔；該型腔包括一條與構(gòu)件的主管路對應(yīng)的主腔道，主腔道對應(yīng)構(gòu)件主管路開口處的一端的端面中心處設(shè)有一其前部插入型腔內(nèi)的用于向型腔注水的水針，水針還設(shè)有一用于控制其開合的閥針；
[0010]主腔道在與水針對立方向的另一端，通過溢料管連通有用于容納溢料的溢料腔；[0011]主腔道的側(cè)壁還設(shè)有一用于向型腔注入膠料的并且能夠封閉的進膠部件。
[0012]優(yōu)選的，進膠部件需要位于臨近水針的位置；這樣的安排是更利于膠料更早的能將水針先包裹起來，而只有水針已經(jīng)被包起來后才可以注水。
[0013]優(yōu)選的，進膠部件20采用閥針熱嘴；避免膠料回流。
[0014]優(yōu)選的，水針插入型腔內(nèi)的前部長度大于等于40_，這樣可以避免因水壓大而漏水的情況；水針的直徑最小為14mm,水針出水口的直徑設(shè)計為2mm至5mm之間，較佳的是
3.2mm ;經(jīng)水針注入型腔的水的水壓為15-30兆帕每平方毫米，流速為25升-30升/分。
[0015]優(yōu)選的，溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
[0016]進一步，所述構(gòu)件為前叉，模具的型腔還包括兩條對應(yīng)前叉的連接支撐前車輪的支路的支路腔(11、12)，主腔道在與水針對立方向的另一端，經(jīng)每條支路腔在支路腔的末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(31、32 );每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
[0017]進一步，所述構(gòu)件為車架，模具的型腔還包括對應(yīng)從主管路延伸分出連接前叉連接管的多條支路的支路腔和連接支撐后車輪的多條支路的支路腔，每條支路腔在其末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(42、43、44、45、46、47)，每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
[0018]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:因為是采用高壓水將產(chǎn)品內(nèi)部多余的膠料逼出型腔，所以構(gòu)件產(chǎn)品冷卻非?？欤梢允∪テ胀ㄗ⑺芄に嚨谋汉屠鋮s程序。并且產(chǎn)品能一次成型，不需要通過二次加工，生產(chǎn)出來可以直接進行噴涂工藝，效率大為提高，同時由于沒有任何接頭，外加所用材料為玻纖+PP或碳纖+PP，纖維長度在12-25mm之間，因此強度也沒有問題。構(gòu)件的壁厚非常均勻，并且壁厚也可以通過調(diào)節(jié)注水的水壓、流速、水針開口大小等來調(diào)整，不僅方便還進一步提高了車架的強度穩(wěn)定性。另外，由于是一體一次成型，所以構(gòu)件的外形精度可以大大提高，可以控制在正負0.2mm，而行業(yè)內(nèi)的公差是正負2mm ο
[0019]車架等具有較多支路的自行車構(gòu)件的造型可以多樣化設(shè)計；生產(chǎn)效率高，每副車架的生產(chǎn)時間可以控制在60秒以內(nèi)；通過水輔工藝和注塑工藝生產(chǎn)出來的自行車架非常的輕，一輛16寸的自行車架可以控制的600克以下，而目前最輕的碳纖維自行車架是1800克。
[0020]所以本實用新型可以提高自行車的生產(chǎn)效率，降低自行車的生產(chǎn)成本，改變自行車的生產(chǎn)工藝。加快自行車發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是以制作“車把”為例的構(gòu)件加工機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖2是以制作“座管”為例的構(gòu)件加工機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖3是以制作“前叉”為例的構(gòu)件加工機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖4是以制作“車架”為例的構(gòu)件加工機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體內(nèi)容做詳細說明。[0026]本實用新型的核心創(chuàng)新是將水輔成型工藝引入到注塑工藝中，將兩者有機結(jié)合，使自行車各主體構(gòu)件的均為一體化成型，并且大大縮短了加工時間。
[0027]通過對車架、前叉、手把、座管等這些自行車的主體構(gòu)件的結(jié)構(gòu)特點分析可知，共同點是各自都有一條主管路，比如車架的主管路即為用于連接座管的座管連接管，而座管和手把的主管路就是其本體；有的還帶有多條支路，比如車架，其從主管路延伸分出連接前叉連接管的多條支路和連接支撐后車輪的多條支路，而前叉則從其主管路延伸分出兩條連接支撐前車輪的支路。
[0028]針對上述結(jié)構(gòu)特點，本實用新型的自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)的主要組成部分包括，一模具，其內(nèi)部具有與構(gòu)件形狀仿形的型腔；
[0029]該型腔包括一條與構(gòu)件的主管路對應(yīng)的主腔道10，主腔道對應(yīng)構(gòu)件主管路開口處的一端的端面中心處設(shè)有一其前部插入型腔內(nèi)的用于向型腔注水的水針30，水針還設(shè)有一用于控制其開合的閥針；
[0030]主腔道在與水針對立方向的另一端，通過溢料管連通用于容納溢料的溢料腔；
[0031]主腔道的側(cè)壁還設(shè)有一用于向型腔注入膠料的并且能夠封閉的進膠部件。優(yōu)選的，進膠部件需要位于臨近水針的位置，這樣的安排是更利于膠料更早的能將水針先包裹起來，而只有水針已經(jīng)被包起來后才可以注水。
[0032]優(yōu)選的，進膠部件20采用閥針熱嘴，避免膠料回流。
[0033]優(yōu)選的，水針插入型腔內(nèi)的前部長度至少需要40mm，這樣可以避免因水壓大而漏水的情況；水針的最小直徑需要14_，水針出水口的直徑設(shè)計為3.2mm。經(jīng)水針注入型腔的水的水壓為15-30兆帕每平方毫米，流速為25升-30升/分。
[0034]優(yōu)選的，溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
[0035]而本實用新型的制作方法核心內(nèi)容就是:由注塑機先通過進膠部件對模具型腔內(nèi)注入高溫熔化的膠料，當膠料填充量占型腔的80%?100%之間或80%或100%時，關(guān)閉進膠部件停止向型腔注膠；然后開啟水針向型腔注入高壓水，同時使與水針對立方向的主腔道另一端的溢料管保持通暢(即如果該溢料管設(shè)有閥針，則將閥針開啟)，高壓水加速推動膠料的流動，使主腔道中心需要掏空的位置的膠料通過溢料管排出到型腔外的溢料腔內(nèi)；當膠料排出到需求狀態(tài)后，關(guān)閉水針；再經(jīng)一定的冷卻時間后，開模取產(chǎn)品。
[0036]注入型腔內(nèi)的膠料，其外圍部分先會冷卻一些，由于注料時間較短，中心的膠料還保持著較佳的流動性，而水針被膠料包圍在中間，從水針噴出的高壓水只會沖走中心的膠料，并且，會朝著開啟的溢料管涌出，因此，可以形成中空的管路。另外，如果存在支路腔，則通過對不同支路腔的溢料管分批次開啟和關(guān)閉，可以控制水流走向，也能維持應(yīng)有的水壓強度。
[0037]因為是采用高壓水將產(chǎn)品內(nèi)部多余的膠料逼出型腔，所以構(gòu)件產(chǎn)品冷卻非常快，可以省去普通注塑工藝的保壓和冷卻程序。并且產(chǎn)品能一次成型，不需要通過二次加工，生產(chǎn)出來可以直接進行噴涂工藝，效率大為提高，同時由于沒有任何接頭，外加所用材料為玻纖+PP或碳纖+PP，纖維長度在12-25mm之間，因此強度也沒有問題。構(gòu)件的壁厚非常均勻，并且壁厚也可以通過調(diào)節(jié)注水的水壓、流速、水針開口大小等來調(diào)整，不僅方便還進一步提高了車架的強度穩(wěn)定性。另外，由于是一體一次成型，所以構(gòu)件的外形精度可以大大提高，可以控制在正負0.2mm，而行業(yè)內(nèi)的公差是正負2mm。[0038]上述內(nèi)容是以加工只具有主管路而沒有支路的構(gòu)件的情形進行說明的，例如如圖1所示的制作車把的和如圖2所示的制作座管的加工機構(gòu)，模具只有對應(yīng)車把或座管主管路的主腔道10，主腔道10 —端通入水針30，另一端連通溢料腔1，進膠部件20的位置非常臨近水針30。
[0039]由于只有主腔道沒有對應(yīng)支路的支腔道，進膠部件20給模具型腔注入膠料只需型腔填充量達到80%即可關(guān)閉，注膠時間對應(yīng)制作車把僅需6秒，對應(yīng)制作管座則僅需5秒。打開水針30開始注水，對應(yīng)制作車把僅需6秒后即可關(guān)閉水針，對應(yīng)制作座管僅需5秒后即可關(guān)閉水針。然后再過5秒后即可開模取構(gòu)件產(chǎn)品。因此，車把成型僅需17秒，座管成型僅需15秒。由于車把和座管只有一條管道即主管路，所以可以不需要在溢料管處設(shè)閥針，由水針即可控制構(gòu)件的壁厚。
[0040]而圖3和圖4分別給出了具有支路的前叉和車架這兩種構(gòu)件的加工機構(gòu)的組成情況，前叉和車架除了有主管路，還從其主管路延伸分出有多條支路；
[0041]如圖3所示，對應(yīng)制作前叉的加工機構(gòu)中，模具的型腔除了有對應(yīng)主管路的主腔道10，還包括兩條對應(yīng)前叉的連接支撐前車輪的支路的支路腔(11、12)，主腔道在與水針對立方向的另一端，經(jīng)每條支路腔在支路腔的末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(31、32);每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針40。溢料管處的閥針40還起到配合水針調(diào)節(jié)構(gòu)件產(chǎn)品壁厚的作用。
[0042]制作前叉時，進膠部件給型腔填充膠料，時間達到8秒時，型腔填充量達到80%。關(guān)閉進料部件停止給型腔填充，然后打開水針30開始注水，并同時打開支路腔末端的溢料管的閥針，6秒后關(guān)閉水針，再經(jīng)10秒冷卻時間后開模取產(chǎn)品。整個產(chǎn)品成型時間只需24秒。
[0043]如圖4所示，對應(yīng)制作車架的加工機構(gòu)中，模具的型腔除了有對應(yīng)主管路(即用于套裝座管的“座管連接管”)的主腔道10，還包括對應(yīng)從主管路延伸分出連接前叉連接管的多條支路的支路腔和連接支撐后車輪的多條支路的支路腔，每條支路腔在其末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(42、43、44、45、46、47)，每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針40。
[0044]正如上文中所述，對于存在多條支路腔的情況，可以通過對不同支路腔對應(yīng)的溢料腔所屬的溢料管的閥針分批次開啟和關(guān)閉，不僅可以控制水流走向，還能維持應(yīng)有的水壓沖刷強度。
[0045]而分批次的規(guī)則是先開距離水針較遠的支路腔對應(yīng)的溢料腔所屬的溢料管的閥針，然后將其關(guān)閉，同時開啟距離水針較近的。這樣做的好處能盡量利用膠料的冷卻時間差。
[0046]因此，制作車架這種具有較多支路的方法則相應(yīng)有所調(diào)整:
[0047]進膠部件20給模具型腔填充膠料，時間為到23秒時，型腔填充量到100% ;然后停止給型腔填充膠料；打開水針30開始注水，并同時打開水針對立方向的主腔道另一端的溢料管的閥針(即如圖4所示溢料腔41所對應(yīng)的閥針)，經(jīng)2秒后，關(guān)閉該閥針，同時打開距離水針較遠的支路腔對應(yīng)的溢料腔(42、43、44)所屬的溢料管的閥針；再經(jīng)5秒后，關(guān)閉該批閥針，同時打開距離水針較近的支路腔對應(yīng)的溢料腔(45、46、47)所屬的溢料管的閥針；再經(jīng)7秒后關(guān)閉該批閥針；再經(jīng)5秒后關(guān)閉水針，10秒后開模取產(chǎn)品。整個產(chǎn)品成型成型只需要52秒。[0048]由于采用了上述加工結(jié)構(gòu)和方法，車架等具有較多支路的自行車構(gòu)件的造型可以多樣化設(shè)計；生產(chǎn)效率高，每副車架的生產(chǎn)時間可以控制在60秒以內(nèi)；通過水輔工藝和注塑工藝生產(chǎn)出來的自行車架非常的輕，一輛16寸的自行車架可以控制的600克以下，而目前最輕的碳纖維自行車架是1800克。
[0049]所以本實用新型可以提高自行車的生產(chǎn)效率，降低自行車的生產(chǎn)成本，改變自行車的生產(chǎn)工藝。加快自行車發(fā)展。
[0050]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本實用新型范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.自行車主體構(gòu)件加工機構(gòu)，其特征在于:包括，一模具，其內(nèi)部具有與構(gòu)件形狀仿形的型腔；該型腔包括一條與構(gòu)件的主管路對應(yīng)的主腔道，主腔道對應(yīng)構(gòu)件主管路開口處的一端的端面中心處設(shè)有一其前部插入型腔內(nèi)的用于向型腔注水的水針，水針還設(shè)有一用于控制其開合的閥針； 主腔道在與水針對立方向的另一端，通過溢料管連通有用于容納溢料的溢料腔； 主腔道的側(cè)壁還設(shè)有一用于向型腔注入膠料的并且能夠封閉的進膠部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機構(gòu)，其特征在于:進膠部件位于臨近水針的位置，進膠部件采用閥針熱嘴，溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機構(gòu)，其特征在于:水針插入型腔內(nèi)的前部長度至少為40mm ;水針的直徑最小為14mm,水針出水口的直徑2mm至5mm之間；經(jīng)水針注入型腔的水的水壓為15-30兆帕每平方毫米，流速為25升-30升/分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機構(gòu)，其特征在于:所述構(gòu)件為前叉，模具的型腔還包括兩條對應(yīng)前叉的連接支撐前車輪的支路的支路腔(11、12)，主腔道在與水針對立方向的另一端，經(jīng)每條支路腔在支路腔的末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(31、32);每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工機構(gòu)，其特征在于:所述構(gòu)件為車架，模具的型腔還包括對應(yīng)從主管路延伸分出連接前叉連接管的多條支路的支路腔和連接支撐后車輪的多條支路的支路腔，每條支路腔在其末端各通過一溢料管連通一用于容納溢料的溢料腔(42、43、.44、45、46、47 )，每個溢料管還設(shè)有一用于控制其開合的閥針。
【文檔編號】B29C45/57GK203580050SQ201320704493
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李 杰, 古顯欽, 鎮(zhèn)方勇 申請人:天津國豐模具有限公司