專利名稱：乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復合材料成型工藝，具體涉及乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前 叉的模具以及使用這種模具制備一體式前叉的方法。
背景技術(shù)：
較之傳統(tǒng)金屬材料，復合材料擁有眾多優(yōu)異的性能，例如質(zhì)量輕、比強度高、良好 的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)秀的化學穩(wěn)定性，因此其應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛，制作工藝也趨于成熟。而根 據(jù)產(chǎn)品最終用途和結(jié)構(gòu)的不同，也應(yīng)運而生了許多成型工藝。自行車前叉通過有上下兩組滾珠軸承的前叉合件與車架相聯(lián)接，前叉在車架上可 以靈活轉(zhuǎn)動，并能承擔一定的重力和沖擊力，目前市場上的復合材料自行車廣泛使用的是 如圖1所示的分段式前叉10，由叉骨11和鉤爪12組合而成，制作這種分段式前叉需要制作 鉤爪和叉骨的粗胚，然后分別進行加工、最后將其膠合成型；兩者的連接大多數(shù)情況下是使 用膠合劑膠合固定組裝成型，受力時連接處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中；膠合時由于叉骨的內(nèi)徑要 大于鉤爪的外徑，而膠合劑是液態(tài)的，具有一定的流動性，所以膠合成型后容易發(fā)生偏差。

發(fā)明內(nèi)容
針對分段式制作前叉的缺點，為了有效改善分段式前叉鉤爪位置易發(fā)生偏移、后 道加工復雜、生產(chǎn)效率低等問題，本發(fā)明提供乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的 模具以及使用這種模具制備一體式前叉的方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具，所述前叉模具由一個叉骨模具 和兩個鉤爪模具連接而成，所述叉骨模具為Y形，其兩個尾端上設(shè)有可連接鉤爪模具的連 接機構(gòu)，還包括一形狀與叉骨模具相適應(yīng)的Y形乳膠內(nèi)膽，在使用狀態(tài)下兩個鉤爪模具分 別與叉骨模具的尾端連接，Y形乳膠內(nèi)膽位于模具中。所述叉骨模具由叉骨上模和叉骨下模相扣而成。所述Y形乳膠內(nèi)膽的兩個頭端呈封閉狀，其尾端呈開口狀，使用狀態(tài)下其開口狀 尾端伸出前叉模具外部。乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的方法，包括如下步驟1)將預(yù)浸料裁切成需要的規(guī)格，準備前叉模具，準備Y形乳膠內(nèi)膽；2)在叉骨上模和叉骨下模中進行預(yù)浸料鋪層，在叉骨下模頭端處從第二層開始預(yù) 浸料伸出模具，用于和鉤爪模具搭接，在叉骨下模兩側(cè)也伸出模具用于包裹Y形乳膠內(nèi)膽 以及和上模搭接，在叉骨上模中使用同樣的方法進行預(yù)浸料鋪層；預(yù)浸料鋪層完成后將Y 形乳膠內(nèi)膽置于叉骨下模中，將叉骨上模和叉骨下模合上組裝成叉骨模具，乳膠內(nèi)膽的尾 端露出模具；3)將裁切好的預(yù)浸料貼附在鉤爪模具內(nèi)側(cè)，把叉骨模具頭端露出的預(yù)浸料貼附在 鉤爪模具內(nèi)側(cè)，再在鉤爪模具內(nèi)填充BMC團料(所述BMC材料是BulkMolding Compounds
3的縮寫，即團狀模塑料，國內(nèi)常稱作不飽和聚酯團狀模塑料，其主要原料由GF(短切玻璃纖 維)、UP (不飽和樹脂)、MD (填料)以及各種添加劑經(jīng)充分混合而成的團狀預(yù)浸料)，然后 將鉤爪模具合上，并將鉤爪模具和叉骨模具組合成前叉模具；4)將組合后的前叉模具置于硫化機內(nèi)加溫加壓，所述溫度為150°C，壓強為6MPa， 同時往乳膠內(nèi)膽內(nèi)充壓強為1.6MPa的空氣，45分鐘后成型，開模取出產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果是，組合兩套模具裝置，第一套模具裝置用于叉骨的制作，第二 套模具裝置用于左右兩個鉤爪的制作，成型時將左右兩個鉤爪模具安裝在叉骨成型模具 上，在鉤爪鋪層時，則可以拆卸下來，方便其鋪層；用這種方法制作而成的前叉，是連續(xù)的一 體式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)線條光滑流暢，無接縫處，結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定、標準化程度高、鉤爪部分無偏移 偏差，同時更節(jié)省了為粘合兩部分而所做的修改整理的繁瑣工序，提高效率節(jié)省人工。


圖1為分段式前叉叉骨和鉤爪分體與組裝后的示意圖；圖2為本發(fā)明所制備的一體式前叉示意圖；圖3為本發(fā)明所用的前叉模具截面示意圖；圖4為本發(fā)明所用的Y形乳膠內(nèi)膽示意圖；圖中，10.分段式前叉，11.叉骨，12.鉤爪，20. —體式前叉，21.分叉處，22.叉骨
頭端，31.叉骨上模，32.叉骨下模，33.鉤爪模具，41.乳膠內(nèi)膽尾端，42.乳膠內(nèi)膽頭端。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具 體圖示，進一步闡述本發(fā)明。制作前先進行準備工作，包括原料準備，預(yù)浸料準備，Y形乳膠內(nèi)膽準備，模具準 備，模具清理，機臺預(yù)熱等。制作時，先在模具表面涂抹一層脫模劑(本實例中，選用漢高 Frekote 55-NC脫模劑)，以保證產(chǎn)品成型后能順利脫模。首先，在叉骨下模32中進行預(yù)浸料鋪層(使用東麗TORAYA預(yù)浸料，牌號 P3252S-12/33，為士60°兩層單向織物)，鋪層方式按照預(yù)先設(shè)計的鋪層結(jié)構(gòu)進行，由于前 叉本身屬于異形結(jié)構(gòu)，其不同位置對于力學性能的要求不同，所以各部分鋪層數(shù)量存在較 大的差異，模具對應(yīng)于如圖2中一體式前叉20的分叉處21的鋪層數(shù)可達數(shù)十層，而叉骨與 鉤爪搭接的叉骨頭端22處僅需六層左右。鋪層時應(yīng)將預(yù)浸料壓緊壓實，避免氣泡產(chǎn)生。在 模具對應(yīng)于叉骨頭端22處從第二層開始(不算最外層表觀料)應(yīng)伸出模具適當距離，用于 和鉤爪部分搭接，兩側(cè)也應(yīng)伸出一定距離用于包裹乳膠內(nèi)膽以及和上模搭接，對叉骨上模 31采用相同方法鋪層。然后，將Y形乳膠內(nèi)膽置于叉骨下模3中，Y形乳膠內(nèi)膽形狀如圖4 所示，乳膠內(nèi)膽頭端42呈封閉狀，乳膠內(nèi)膽尾端41呈開口狀，乳膠內(nèi)膽入模后，尾端41將 適當露出模具用以連接氣嘴，對內(nèi)膽充氣，達到對模具內(nèi)側(cè)物料施壓的作用。將兩側(cè)多余的 預(yù)浸料片包裹到乳膠內(nèi)膽上，再合上叉骨模具。其次，將裁切好的預(yù)浸料貼附在鉤爪模具33內(nèi)側(cè)，只貼外觀料(即只貼一層)，對 模具左右兩部分進行相同操作，將鉤爪模具33置于與叉骨模具組合的位置，把叉骨模具中 露出的搭接部分預(yù)浸料貼附在鉤爪模具33內(nèi)側(cè)，再在鉤爪模具33內(nèi)填充適量的BMC團料，BMC團料可使用預(yù)浸料邊角料自制，成分為碳纖短纖，樹脂含量60 %左右，選用環(huán)氧樹脂， 填充好BMC后，將鉤爪模具合上，并將鉤爪模具和叉骨模具進行裝配組合。最后，將組合后的前叉模具置于硫化機內(nèi)，加壓加溫，成型壓力6MPa，成型溫度 150°C，成型時間45分鐘，乳膠內(nèi)膽內(nèi)沖空氣，壓強1. 6MPa，完成成型工序后，待模具冷卻后 開模，取出產(chǎn)品。這種一體成型的前叉去除了中間的打磨連接等工序，節(jié)省了人工和時間，而鉤爪 部分利用廢料填充內(nèi)部，又節(jié)省了成本，一體式成型使得產(chǎn)品的精度更高，更穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)線 條光滑流暢，產(chǎn)品更美觀。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本專利的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本專利不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
權(quán)利要求
乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具，其特征在于，所述前叉模具由一個叉骨模具和兩個鉤爪模具連接而成，所述叉骨模具為Y形，其兩個尾端上設(shè)有可連接鉤爪模具的連接機構(gòu)，還包括一形狀與叉骨模具相適應(yīng)的Y形乳膠內(nèi)膽，在使用狀態(tài)下兩個鉤爪模具分別與叉骨模具的尾端連接，Y形乳膠內(nèi)膽位于模具中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具，其特征在 于，所述叉骨模具由叉骨上模和叉骨下模相扣而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具，其特征在 于，所述Y形乳膠內(nèi)膽的兩個頭端呈封閉狀，其尾端呈開口狀，使用狀態(tài)下其開口狀尾端伸 出前叉模具外部。
4.乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的方法，其特征在于，包括如下步驟1)將預(yù)浸料裁切成需要的規(guī)格，準備前叉模具，Y形乳膠內(nèi)膽；2)在叉骨上模和叉骨下模中進行預(yù)浸料鋪層，在叉骨下模頭端處從第二層開始預(yù)浸料 伸出模具，用于和鉤爪模具搭接，在叉骨下模兩側(cè)也伸出模具用于包裹Y形乳膠內(nèi)膽以及 和上模搭接，在叉骨上模中使用同樣的方法進行預(yù)浸料鋪層；預(yù)浸料鋪層完成后將Y形乳 膠內(nèi)膽置于叉骨下模中，將叉骨上模和叉骨下模合上組裝成叉骨模具，乳膠內(nèi)膽的開口狀 尾端伸出模具外；3)將裁切好的預(yù)浸料貼附在鉤爪模具內(nèi)側(cè)，把叉骨模具頭端露出的預(yù)浸料貼附在鉤爪 模具內(nèi)側(cè)，再在鉤爪模具內(nèi)填充BMC團料后將鉤爪模具合上，并將鉤爪模具和叉骨模具組 合成前叉模具；4)將組合后的前叉模具置于硫化機內(nèi)加溫加壓，所述溫度為150°C，壓強為6MPa，同時 往乳膠內(nèi)膽內(nèi)充壓強為1. 6MPa的空氣，45分鐘后成型，開模取出產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了乳膠內(nèi)膽輔助預(yù)浸料模壓制備一體式前叉的模具及方法，適用于復合材料自行車前叉的制作；制作時準備可相互拆卸組合的兩套模具裝置，第一套模具用于叉骨的鋪層，第二套模具裝置用于左右兩個鉤爪的鋪層，完成鋪層后，將乳膠內(nèi)膽置于叉骨下模中，將模具組裝后，上機臺同時成型，冷卻脫模后獲得一體式前叉產(chǎn)品；較之分段式前叉，一體式前叉連續(xù)性更好，省去分段式前叉制作中，后道膠合加工等一系列工序，并且由于采用一體式結(jié)構(gòu)，可有效避免分段式中，鉤爪和叉骨結(jié)合處力學性能上存在的差異，以及尺寸上易產(chǎn)生偏差等缺點，具有良好的尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學性能。
文檔編號B29L31/30GK101973130SQ20101026561
公開日2011年2月16日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者周新樂, 朱家強, 王明, 羅劍嵐, 趙鵬飛 申請人:上海晉飛復合材料科技有限公司