一种一体碳纤维前叉及预制成型工艺
阅读说明：本技术 一种一体碳纤维前叉及预制成型工艺 (Integrated carbon fiber front fork and prefabricating and forming process ) 是由 杨军云 韩彬彬 范毅 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明适用于自行车制造的技术领域,公开了一种一体碳纤维前叉及预制成型工艺。本发明提供的一种一体碳纤维前叉,包括叉肩和连接在叉肩一侧的竖管,叉肩和竖管一体成型。叉肩内设置有PU壳A和PU壳B,在PU壳A和PU壳B之间设有隔板；叉肩和竖管均为碳纤维结构。并通过在PU壳A和PU壳B的表面铺设碳纤维片的方式使成型的碳纤维内设有隔板。使自行车可以承受更大的正面撞击力。(The invention is applicable to the technical field of bicycle manufacturing, and discloses an integrated carbon fiber front fork and a prefabricating and forming process. The invention provides an integrated carbon fiber front fork which comprises a fork shoulder and a vertical pipe connected to one side of the fork shoulder, wherein the fork shoulder and the vertical pipe are integrally formed. A PU shell A and a PU shell B are arranged in the fork shoulder, and a partition plate is arranged between the PU shell A and the PU shell B; the fork shoulder and the vertical pipe are both of carbon fiber structures. And a clapboard is arranged in the formed carbon fiber in a mode of paving carbon fiber sheets on the surfaces of the PU shell A and the PU shell B. The bicycle can bear larger frontal impact force.)
技术领域
本发明涉及自行车制造的技术领域，特别涉及一种一体碳纤维前叉及预制成型工艺。
背景技术
自行车的种类多样，包括公路自行车、山地自行车、电动自行车以及电动三轮车等，随着人们环保意识的不断提高以及电动车技术的不断发展和成熟，电动自行车、电动三轮车已经成为人们出行的主要交通工具，山地自行车和公路自行车等功能性较强的自行车也越来越受到人们的喜爱。其中，在自行车中，离不开前叉制造工艺。
目前前叉制造采用气袋成型工艺，如图1所示，气袋成型工艺最大的弊端是碳纤维因为气袋走线杂乱，造成碳纤维没有办法做到平直延申，从而减弱了碳纤维前叉的强度。为满足强度只能通过增加碳纤维的厚度来满足其抗冲击力。
前叉的另一种制造工艺为一体内置PU壳采用的整体壳，如图2所示，使碳纤维能延伸的更加平顺，但由于自行车在行驶时受到撞击，会使前叉叉肩平台单方向受力，容易造成碳纤维单方向断裂，从而影响产品强度，目前也只能通过增加产品厚度来进行解决。
公开号为CN102529111A的发明专利公开了一体式自行车前叉的制作方法，其特征在于：运用能构成碳纤维复合材料自行车前叉外形的前叉骨上模A、前叉骨下模C、勾叉镶块模B 组成的分体组合式整体外模，以及与该外模匹配的乳胶内胆辅助模D，以碳纤维预浸料进行一体化铺层和充填；并通过压力气源进行充气，使充填在模具内的碳纤维材料形成一体化的无接缝自行车前叉构件。此专利的前叉结构无法应对自行车行驶时收到的撞击力，导致前叉容易单方向断裂。
公开号为CN101786329A公开了本发明公开了一种强化碳纤维自行车组件的成型方法，适用于制造一自行车组件, 并包括以下步骤:利用发泡材料制作一中空薄壁的芯轴,该芯轴具有至少-形成于表面的成型槽。将一离形层设登于该芯轴表面,再将一碳纤维材料绕设于该离形层表面.将一气袋置入该芯轴内,用以撑张定位该芯轴。将该气袋充气,并对该碳纤维材料与该芯轴进行加温与加压，使该碳纤维材料硬化成型。取出该气袋与该芯轴,此时硬化成型后的碳纤维材料即成为该自行车组件。该自行车组件为中空，并具有至少一形成于其内周面且对应于该成型槽的补强肋条。该发明采用的是单个壳体的方式进行制作自行车前叉，虽然工艺有相似部分，当单个壳体的中间无法制得隔板，强度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种一体碳纤维前叉，通过在叉肩内设置PU壳A和PU壳B使前叉成型时内置有碳纤维加强隔板，其旨在解决现有技术中自行车受到正面装置易断裂的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种一体碳纤维前叉，包括叉肩和连接在所述叉肩一侧的竖管，所述叉肩和所述竖管一体成型；所述叉肩内设置有PU壳A和PU壳B，在所述PU壳A和PU壳B之间设有碳纤维加强隔板；所述叉肩和所述竖管均为碳纤维结构。
作为优选，在所述叉肩远离竖管的一侧一体成型有叉钩。
为制造上述一体碳纤维前叉，本发明提供了一种一体碳纤维前叉预制成型工艺，通过对工艺的改进，其旨在制造一种提高自行车前叉强度以及优化的成型工艺。
为实现上述目的，本发明提出了一种一体碳纤维前叉，预制成型工艺，包括以下步骤：
a）、选择与叉肩结构相匹配的PU壳A和PU壳B；
b）、用碳纤维沿着PU壳A的形状进行铺层，铺若干层后完成；
c）、用碳纤维沿着PU壳B的形状进行铺层，铺若干层后完成；
d）、将铺层好以后的PU壳A（3）和PU壳B（4）进行重叠放置，使PU壳A（3）和PU壳B（4）连同包覆在外面的碳纤维合成一个整体；
e）、铺层好以后的PU壳A和PU壳B与叉钩连接处都设置有渐层，铺层好以后的PU壳A和PU壳B与竖管连接处都设置有渐层；
f）、在铺层好以后的PU壳A和PU壳B、竖管中预埋气袋；
g）、通过碳纤维将铺层好以后的PU壳A和PU壳B、竖管、叉钩包覆成一体得到碳纤维前叉的预制品；
h）、在气袋上连接接气风嘴后将预制品放入模具中；
i）、将放有产品的模具放入成型炉台上，气袋里面接入气后进行加热固化后得到碳纤维前叉；
j）、对碳纤维前叉进行打磨、烤漆得到成品。
与现有技术相比，本发明提供的一种一体碳纤维前叉及预制成型工艺的有益效果为：
1、 叉肩内设置有碳纤维加强隔板，提高了前叉整体的强度，可以承受更高的正面冲击力，不容易断裂，碳纤维加强隔板在铺层PU壳A和PU壳B的时候已形成，一体化程度高。
2、 PU壳A和PU壳B内置在叉肩内，也具有一定的缓冲作用。
3、 通过将碳纤维片铺在PU壳A和PU壳B上，有一定的形状，铺层工艺较简单。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是本发明采用气袋成型工艺的结构示意图。
图2是本发明采用内置PU壳成型工艺的结构示意图。
图3是本发明实施例的一种一体碳纤维前叉的成型工艺的结构示意图。
图中：1、叉肩；11、碳纤维加强隔板；2、竖管；3、PU壳A；4、PU壳B。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图3，本发明实施例提供一种一体碳纤维前叉，包括叉肩1和连接在叉肩1一侧的竖管2，叉肩1和竖管2一体成型。叉肩1内设置有PU壳A3和PU壳B4，在PU壳A3和PU壳B4之间设有碳纤维加强隔板11；叉肩1和竖管2均为碳纤维结构。碳纤维加强隔板11其加强整体的碳纤维的强度的作用，使自行车可以承受更大的正面撞击力。
在一可选的实施例中，在叉肩1远离竖管2的一侧一体成型有叉钩。碳纤维前叉的外壳结构可以采用公告号为CN203864887U公开的车前叉结构。
制造上述的一体碳纤维前叉，包括以下步骤：
a）、选择与叉肩1结构相匹配的PU壳A3和PU壳B4。选用不同的PU壳A和PU壳B制造出来的叉肩形状也不同，可以按照情况进行选择。
b）、用碳纤维沿着PU壳A3的形状进行铺层，铺若干层后完成。将碳纤维的材料按产品形状及强度要求进行材料的角度设计及裁切，材料按产品形状裁切成多片，通过小片的碳纤维片进行铺设，整体精度更好。
c）、用碳纤维沿着PU壳B4的形状进行铺层，铺若干层后完成。
d）、将铺层好以后的PU壳A（3）和PU壳B（4）进行重叠放置，使PU壳A（3）和PU壳B（4）连同包覆在外面的碳纤维合成一个整体。PU壳A和PU壳B的结构如图3所示。将PU壳A和PU壳B弯曲部分靠近，因在铺PU壳A和PU壳B的时候外表面就有碳纤维，组合在一起的时候PU壳A和PU壳B之间有碳纤维碳纤维加强隔板，一体化程度高。
e）、铺层好以后的PU壳A3和PU壳B4与叉钩连接处都设置有渐层，铺层好以后的PU壳A3和PU壳B4与竖管2连接处都设置有渐层。PU壳A3和PU壳B4的上下两侧均有渐层，上端用于连接竖管2，下端用于连接叉钩，预留渐层后，后期可以更好的将各个部分连接起来。
f）、在铺层好以后的PU壳A3和PU壳B4、竖管2中预埋气袋。
g）、通过碳纤维将铺层好以后的PU壳A3和PU壳B4、竖管2、叉钩包覆成一体得到碳纤维前叉的预制品；
h）、在气袋上连接接气风嘴后将预制品放入模具中。模具为普通制造模具即可，可以是制造公告号为CN203864887U或者是CN101786329A的专利中公开的前叉的模具。
i）、将放有产品的模具放入成型炉台上，气袋里面接入气后进行加热固化后得到碳纤维前叉。气袋里面充满气后，使碳纤维保持膨胀状态，不会在加热过程中收缩。
j）、对碳纤维前叉进行打磨、烤漆得到成品。
在一可选的实施例中，步骤b和步骤c中铺层数为1-5层。一般在实际制造中选择两层。
在一可选的实施例中，步骤i中的加热温度为130-180℃；加热时间为25-40分钟。在实际制造中选择加热温度150℃和加热时间为35分钟可以得到最好前叉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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