專利名稱：減震自行車架的前、后三角連接頭及其制造工藝和模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車架，具體涉及減震自行車架的前、后三角連接頭及其制造工藝
和模具。
背景技術(shù)：
自行車是一種既經(jīng)濟(jì)又便利的交通工具，目前已經(jīng)遍及世界的每個角落。隨著科 技的不斷進(jìn)步，各種新型減震結(jié)構(gòu)以及鎂合金等新材料的廣泛應(yīng)用，使得自行車的性能有 了很大的提高，出現(xiàn)了各種高性能的減震自行車。 減震自行車架是減震自行車的關(guān)鍵部件，一般由前三角和后三角兩個主要部分組 成，其中前三角主要用于支撐前輪和把手，后三角主要用來支撐后輪。根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)主要 分為硬尾自行車架、軟尾自行車架和全減震自行車架等幾種。后三角沒有減震裝置，直接用 金屬管材焊接而成的自行車架稱為硬尾自行車架，這種自行車架具有重量輕，無蹬踏損失 等優(yōu)點(diǎn)，而且價格也相對比較便宜，但是由于后三角的減震程度差，因此在比較崎嶇的路面 上以較高的速度行駛時后輪穩(wěn)定性不高，甚至可能出現(xiàn)后輪被顛離開地面而導(dǎo)致失控的現(xiàn) 象。全減震自行車架帶有完全獨(dú)立的減震結(jié)構(gòu)和種類繁多的減震器，具有良好的減震效果， 但是價格昂貴，并且維護(hù)成本較高。軟尾自行車架是介于硬尾自行車架和全減震自行車架 之間的一種自行車架，通過被動阻尼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)類似后減震器的效果，這種自行車架有較好 的舒適性并且價格適中，因此成為了當(dāng)今減震自行車架的主流。 目前高檔減震自行車架的主要材料是鎂合金。圖1是一種軟尾自行車架的結(jié)構(gòu)示 意圖，圖中，后三角11上設(shè)有阻尼減震塊12，前三角16和阻尼減震塊12之間通過減震連接 頭14連接在一起，通過阻尼減震塊12實(shí)現(xiàn)減震緩沖。減震連接頭14的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包 括一個圓筒形的外套筒21和焊接在其一端的端蓋22，端蓋22的中心處設(shè)有一螺紋孔23， 外套筒21的一端焊接在前三角16的立管15上，端蓋22通過螺栓13將該連接頭14與阻尼 減震塊12連接在一起。對于鎂合金連接頭而言，由于鎂合金的塑性差、變形困難，因此現(xiàn)有 鎂合金連接頭的加工工藝流程為銑弧口 -一鋸切斷 一一 鋸切端蓋料 一一 焊接——攻 絲，可見上述加工方法工藝復(fù)雜、加工難度大，特別是在銑外套筒的弧形凹槽時，由于外套 筒較短，在銑床上無法夾持，必需首先在一根長圓管的一端銑出與中管相配的弧口，隨后再 將銑好弧口的管子拿到鋸床上，根據(jù)零件的尺寸鋸切，最后將端蓋與外套筒焊接為一體。
通過上面的加工工藝流程可以看出，現(xiàn)有鎂合金減震連接頭的加工工藝復(fù)雜，制 造難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決鎂合金減震連接頭的加工工藝復(fù)雜，制造難度 大的問題。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種減震自行車架的 前、后三角連接頭，該連接頭由鎂合金一次擠壓成型，其具有一端封閉的圓筒狀接頭本體，
3接頭本體的開口端具有與自行車架前三角立管的外圓柱面相適配的弧形凹槽，封閉端的中 心處設(shè)有一螺紋通孔。 作為該連接頭的改進(jìn)方案，接頭本體封閉端內(nèi)表面的中心處設(shè)有凸臺。 本發(fā)明還提供了上述連接頭的制造模具，包括下模組件、上模組件和外模組件， 所述下模組件包括下模板、內(nèi)芯、下模和下加熱套，下模的上部呈上小下大的臺階
軸狀且臺階面為與連接頭開口端的形狀相適配的上凸弧面，下模頂面的中心處設(shè)有圓形凹
坑，下模的底端外側(cè)面上設(shè)有第一環(huán)形凸緣，內(nèi)芯呈上小下大的臺階軸狀，內(nèi)芯置于下模內(nèi)
且其上端穿出下模的頂面，下模置于下加熱套內(nèi)且其上部穿出下加熱套的頂面，下加熱套
與下模板螺接固定； 所述上模組件包括上模板、模柄和上模，模柄設(shè)有軸向通孔且底部外側(cè)面設(shè)有第 二環(huán)形凸緣，模柄自下而上嵌裝在上模板上且模柄的底面與上模板的底面平齊，上模呈圓 柱狀且下端設(shè)有第三圓形凸緣，上模底面的中心處設(shè)有與內(nèi)芯上部相適配的盲孔且盲孔的 深度與連接頭的高度相同； 所述外模組件包括外模和上加熱套，外模的頂端設(shè)有第四環(huán)形凸緣并沿軸向設(shè)有 外模臺階軸孔，上加熱套設(shè)有與外模外側(cè)面相適配的上加熱套臺階通孔，上加熱套套裝在 外模的外側(cè)面上且與上模板螺接固定，上模上部自下而上依次從外模和模柄穿出，上模上 的第三圓形凸緣的上表面與外模臺階軸孔的臺階面相抵且內(nèi)芯的上端與上模底面上的盲 孔正對。 在上述模具的技術(shù)方案中，上、下加熱套內(nèi)設(shè)有恒溫加熱管，且恒溫加熱管的加熱 溫度為320 360°C。 所述上模、外模和下模的材質(zhì)為合金工具鋼，上、下加熱套的材質(zhì)為低碳鋼。
本發(fā)明還提供了上述連接頭的制造工藝，包括以下步驟 A10、分別將減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具安裝在液壓壓力機(jī)上， 其中下模組件固定在液壓壓力機(jī)的工作平臺上，上模組件和外模組件固定在液壓壓力機(jī)移 動滑塊上； A20、啟動液壓壓力機(jī)，使移動滑塊停留在裝料工位； A30、上、下加熱套分別通電加熱模具并保持至320 360°C ; A40、將根據(jù)連接頭重量下料的圓筒狀鎂合金原料，在電阻爐中加熱到320 360°C。 A50、將加熱后的鎂合金原料套裝在下模組件中的內(nèi)芯上，啟動液壓壓力機(jī)，使移 動滑塊下移至預(yù)備工位，此時下模組件中內(nèi)芯的上部插入到上模組件中上模底面上的盲孔 內(nèi)； A60、液壓壓力機(jī)的移動滑塊繼續(xù)下移將連接頭一次擠壓成型； A70、液壓壓力機(jī)的移動滑塊上移至卸料工位，這一過程中，液壓壓力機(jī)的導(dǎo)料桿
與上模組件中上模的頂面相抵，從而隨上模板的上移將成型的連接頭推出外模。 本發(fā)明采用密閉型腔的模具一次擠壓成型制造連接頭，在擠壓成型過程中原料承
受的是三向壓應(yīng)力，有利于塑性變形并提高機(jī)械性能，擠壓成型后無需機(jī)械加工，提高了產(chǎn)
品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并降低了成本。


圖1為現(xiàn)有的軟尾自行車架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為目前減震自行車架的前、后三角連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明提供的減震自行車架的前、后三角連接頭的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明提供的減震自行車架的前、后三角連接頭制造模具結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為下模組件分解結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為上模、外模組件分解結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種鎂合金減震自行車架的前、后三角連接頭，采用獨(dú)特的密閉模具，一次擠壓成型，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了原材料，降低了成本，同時也提高了該連接頭力學(xué)性能。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作出詳細(xì)的說明。 圖3為本發(fā)明提供的減震自行車架的前、后三角連接頭的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該連接頭由鎂合金一次擠壓成型，其具有一端封閉的圓筒狀接頭本體31，接頭本體31的開口端32具有與自行車架前三角立管的外圓柱面相適配的弧形凹槽，封閉端33的中心處設(shè)有螺紋通孔34且內(nèi)表面上設(shè)有軸向圓形凸臺35。接頭本體開口端32處的弧形凹槽與自行車架前三角立管焊接在一起，封閉端33通過螺栓將接頭本體31與阻尼減震塊連接在一起。由于接頭本體封閉端33的內(nèi)表面上設(shè)有軸向圓形凸臺35，這樣，在原料質(zhì)量相同的情況下上，增加了螺紋通孔的有效長度，從而提高了接頭本體31的連接強(qiáng)度。
眾所周知，鎂合金的塑性差、變形困難，因此上述減震自行車架的前、后三角連接頭需借助專用制造模具擠壓成型，本發(fā)明提供了該制造模具，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括下模組件、上模組件和外模組件。 圖5是該制造模具下模組件的分解結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖4和圖5所示，下模組件包括下模板41、內(nèi)芯44、下模43和下加熱套42，內(nèi)芯44呈上小下大的臺階軸狀，下模43沿軸向設(shè)有與內(nèi)芯44外圓周面相適配的臺階通孔433，內(nèi)芯44自下而上穿裝在下模43的臺階通孔433內(nèi)且內(nèi)芯44的上端441穿出下模43的頂面，下模43的底端外側(cè)面上設(shè)有第一環(huán)形凸緣434，下加熱套42上設(shè)有與下模43底部相適配的臺階通孔421，下模43自下而上穿裝在下加熱套42內(nèi)且下模43的上部穿出下加熱套42的頂面，下模43的上部呈上小下大的臺階軸狀，該臺階軸的臺階面432為與連接頭開口端的形狀相適配的上凸弧面，下模43頂面的中心處設(shè)有圓形凹坑431，該圓形凹坑431用于在連接頭成型時形成封閉端內(nèi)表面上的軸向圓形凸臺。下加熱套42的外形呈方形，四個角部設(shè)有通孔，固定螺栓分別穿過上述四個通孔將其固定在下模板41的上表面上，并通過臺階通孔421的臺階面將下模43緊壓在下模板41上，同時下模43通過臺階通孔433將內(nèi)芯42緊壓在下模板41上。本發(fā)明所采用的固定方式，只須固定下加熱套42就同時固定了下模43和內(nèi)芯42，模具裝卸非常方便，大大提高了生產(chǎn)效率。 圖6為上模、外模組件分解結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖4和圖6，上模組件包括上模板45、模柄46和上模47，模柄46設(shè)有軸向通孔461且底部外側(cè)面設(shè)有第二環(huán)形凸緣462，上模板45上設(shè)有與模柄46的外側(cè)面相適配的臺階通孔451，模柄46自下而上穿裝在上模板45的
5臺階通孔451內(nèi)且模柄45的底面與上模板45的底面平齊，上模47呈圓柱狀且下端設(shè)有第 三圓形凸緣471，上模47底面的中心處設(shè)有與內(nèi)芯42上部相適配的盲孔472，盲孔472的 深度與連接頭的高度相同，即內(nèi)芯42在盲孔472中的移動距離等于擠壓連接頭的行程。外 模組件包括外模50和上加熱套48，外模50的頂端設(shè)有第四環(huán)形凸緣501且沿軸向設(shè)有上 小下大的外模臺階軸孔502，上加熱套48上設(shè)有與外模52外側(cè)面相適配的上加熱套臺階 通孔481，上加熱套48呈方形，其四個角部分別設(shè)有通孔，上加熱套48套裝在外模50的外 側(cè)面上且通過四個固定螺栓將其固定在上模板45的底面上，上模47上部自下而上依次從 外模50和模柄46中穿出，上模47上的第三圓形凸緣471的上表面與外模臺階軸孔502的 臺階面相抵且內(nèi)芯42的上端與上模47底面上的盲孔471正對。模柄45的上端用于裝夾 在液壓壓力機(jī)的滑塊上，在擠壓成型的過程中，內(nèi)芯42的上部可以沿上模47上的盲孔471 上下移動，一方面起到導(dǎo)向的作用，另一方面也起到限位的作用，即當(dāng)液壓壓力機(jī)擠壓到位 時，內(nèi)芯42的頂面剛好與上模47上的盲孔471的底面相抵，這樣，液壓壓力機(jī)的壓力就由 內(nèi)芯42承載并傳遞給液壓壓力機(jī)的工作平臺，從而保護(hù)成型的連接頭不再承受壓力。
上、下加熱套48、42內(nèi)分別設(shè)有恒溫加熱管49，且恒溫加熱管49的加熱溫度為 320 360°C。由于鎂合金塑性較差，因此整個擠壓過程中，原料必須恒溫保持在320 360°C ，通過上、下加熱套48、42將下模43和外模50加熱并保持恒溫，從而保證了鎂合金連 接頭擠壓成型的成品率。 在上述制造模具中，上模47、外模50和下模43的材質(zhì)為合金工具鋼，例如鉻鋼，因 為它們的主要作用是擠壓鎂合金，因此選取高硬度的材料，然而，高硬度材料的脆性較大， 容易開裂，為了避免上模47、外模50和下模43的開裂，外模50和下模43的外側(cè)面上分別 套裝有上、下加熱套48、42， 一方面起到對原料的加熱作用，另一方面也對外模50和下模43 起到保護(hù)作用。上、下加熱套48、42的材質(zhì)選用的是低碳鋼，低碳鋼具有良好的塑性，環(huán)抱 在外模50和下模43的外側(cè)面上，能起到很好的保護(hù)作用。 本發(fā)明提供的減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具結(jié)構(gòu)合理、裝卸方便， 只需固定上、下加熱套48、42，并分別通過臺階軸、孔實(shí)現(xiàn)整個模具的快速緊固，生產(chǎn)效率 高。 綜上所述，由于鎂合金塑性較差，利用普通鍛造很難成型，本發(fā)明提供的制造模具 采用密閉的型腔(由上模、下模、外模和內(nèi)芯組成)，連接頭在成型過程中承受的是三向壓 應(yīng)力，即上、下和四周均承受擠壓使材料處于塑性狀態(tài)，有利于塑性變形并提高材料的機(jī)械 性能，一次擠壓就可以形成所需要的零件的外形，無需進(jìn)行機(jī)械加工，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生 產(chǎn)效率。
本發(fā)明還提供了上述連接頭的制造工藝，包括以下步驟 A10、分別將減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具安裝在液壓壓力機(jī)上， 其中下模組件固定在液壓壓力機(jī)的工作平臺上，上模組件和外模組件固定在液壓壓力機(jī)移 動滑塊上； A20、啟動液壓壓力機(jī)，使移動滑塊停留在裝料工位； A30、上、下加熱套分別通電加熱模具并保持至320 360°C ; A40、加熱上、下加熱套的同時，將根據(jù)連接頭重量下料的圓筒狀鎂合金原料，在電 阻爐中加熱到320 360°C。
A50、將加熱后的鎂合金原料套裝在下模組件中的內(nèi)芯上，啟動液壓壓力機(jī)，使移 動滑塊下移至預(yù)備工位，此時下模組件中內(nèi)芯的上部插入到上模組件中上模底面上的盲孔 內(nèi)； A60、液壓壓力機(jī)的移動滑塊繼續(xù)下移將連接頭一次擠壓成型； A70、液壓壓力機(jī)的移動滑塊上移至卸料工位，這一過程中，液壓壓力機(jī)的導(dǎo)料桿
與上模組件中上模的頂面相抵，從而隨上模板的上移將成型的連接頭推出外模。 應(yīng)用本發(fā)明提供的制造模具和制造工藝生產(chǎn)鎂合金連接頭，具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)簡化了生產(chǎn)工藝，提高了生產(chǎn)效率，有利于批量生產(chǎn)。
(2)無切削加工，一次成型，節(jié)省原材料。
(3)鎂合金連接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在相同連接強(qiáng)度下，比原產(chǎn)品減輕件重量。
(4)由于簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)省了原材料，所以降低了成本。 (5)由于鎂合金連接頭結(jié)構(gòu)合理，并且通過擠壓成型，其零件內(nèi)部全部為塑性變形 組織，相對以往的焊接件而言，提高了零件的力學(xué)性能。 (6)制造模具采用密閉式的型腔，且恒溫加熱，零件在成型過程中，承受的是三向 壓應(yīng)力，使材料處于塑性狀態(tài)，有利于塑性變形。
(7)制造模具結(jié)構(gòu)合理，只須螺接上、下加熱套，因此，模具裝卸方便，提高了生產(chǎn)效率。 本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié) 構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
減震自行車架的前、后三角連接頭，其特征在于該連接頭由鎂合金一次擠壓成型，其具有一端封閉的圓筒狀接頭本體，接頭本體的開口端具有與自行車架前三角立管的外圓柱面相適配的弧形凹槽，封閉端的中心處設(shè)有一螺紋通孔。
2. 如權(quán)利要求1所述的減震自行車架的前、后三角連接頭，其特征在于接頭本體封閉 端內(nèi)表面的中心處設(shè)有凸臺。
3. 減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具，其特征在于包括下模組件、上模組件 和外模組件，所述下模組件包括下模板、內(nèi)芯、下模和下加熱套，下模的上部呈上小下大的臺階軸狀 且臺階面為與連接頭開口端的形狀相適配的上凸弧面，下模頂面的中心處設(shè)有圓形凹坑， 下模的底端外側(cè)面上設(shè)有第一環(huán)形凸緣，內(nèi)芯呈上小下大的臺階軸狀，內(nèi)芯置于下模內(nèi)且 其上端穿出下模的頂面，下模置于下加熱套內(nèi)且其上部穿出下加熱套的頂面，下加熱套與 下模板螺接固定；所述上模組件包括上模板、模柄和上模，模柄設(shè)有軸向通孔且底部外側(cè)面設(shè)有第二環(huán) 形凸緣，模柄自下而上嵌裝在上模板上且模柄的底面與上模板的底面平齊，上模呈圓柱狀 且下端設(shè)有第三圓形凸緣，上模底面的中心處設(shè)有與內(nèi)芯上部相適配的盲孔且盲孔的深度 與連接頭的高度相同；所述外模組件包括外模和上加熱套，外模的頂端設(shè)有第四環(huán)形凸緣并沿軸向設(shè)有外模 臺階軸孔，上加熱套設(shè)有與外模外側(cè)面相適配的上加熱套臺階通孔，上加熱套套裝在外模 的外側(cè)面上且與上模板螺接固定，上模上部自下而上依次從外模和模柄穿出，上模上的第 三圓形凸緣的上表面與外模臺階軸孔的臺階面相抵且內(nèi)芯的上端與上模底面上的盲孔正 對。
4. 如權(quán)利要求3所述的減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具，其特征在于上、 下加熱套內(nèi)設(shè)有恒溫加熱管，且恒溫加熱管的加熱溫度為320 360°C。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具，其特征在于 所述上模、外模和下模的材質(zhì)為合金工具鋼，上、下加熱套的材質(zhì)為低碳鋼。
6. 減震自行車架的前、后三角連接頭的制造工藝，其特征在于包括以下步驟 A10、分別將減震自行車架的前、后三角連接頭的制造模具安裝在液壓壓力機(jī)上，其中下模組件固定在液壓壓力機(jī)的工作平臺上，上模組件和外模組件固定在液壓壓力機(jī)移動滑 塊上；A20、啟動液壓壓力機(jī)，使移動滑塊停留在裝料工位； A30、上、下加熱套分別通電加熱模具并保持至320 360°C ;A40、將根據(jù)連接頭重量下料的圓筒狀鎂合金原料，在電阻爐中加熱到320 36(TC。 A50、將加熱后的鎂合金原料套裝在下模組件中的內(nèi)芯上，啟動液壓壓力機(jī)，使移動滑 塊下移至預(yù)備工位，此時下模組件中內(nèi)芯的上部插入到上模組件中上模底面上的盲孔內(nèi)； A60、液壓壓力機(jī)的移動滑塊繼續(xù)下移將連接頭一次擠壓成型；A70、液壓壓力機(jī)的移動滑塊上移至卸料工位，這一過程中，液壓壓力機(jī)的導(dǎo)料桿與上 模組件中上模的頂面相抵，從而隨上模板的上移將成型的連接頭推出外模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減震自行車架的前、后三角連接頭及其制造工藝和模具。該連接頭由鎂合金一次擠壓成型，制造模具包括下模組件、上模組件和外模組件，下模組件包括下模板、內(nèi)芯、下模和下加熱套，內(nèi)芯置于下模內(nèi)，下模置于下加熱套內(nèi)，下加熱套與下模板螺接固定；上模組件包括上模板、模柄和上模，模柄自下而上嵌裝在上模板內(nèi)，外模組件包括外模和上加熱套，上加熱套套裝在外模的外側(cè)面上且與上模板螺接固定，上模上部自下而上依次從外模和模柄穿出。本發(fā)明采用密閉型腔的模具一次擠壓成型制造連接頭，在擠壓成型過程中原料承受的是三向壓應(yīng)力，有利于塑性變形并提高機(jī)械性能，擠壓成型后無需機(jī)械加工，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并降低了成本。
文檔編號B21C29/00GK101723039SQ20091025985
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者于克儒, 孫大仁, 董維超 申請人:唐山亨利車料有限公司