一种电动自行车前车架整体成型装置及方法与流程

1.本发明涉及铝合金大型薄壁复杂结构件的成型技术领域，特别是涉及一种电动自行车前车架整体成型装置及方法。


背景技术：

2.电动自行车前车架是自行车的关键结构，其形状复杂、壁厚只有2-4mm，但不均匀；其内腔形状复杂，整体成型非常困难，现有技术普遍采用6061铝合金管或锻件焊接而成。这种焊接前车架存在焊接缺陷难免、焊接接头性能薄弱、有安全隐患的问题，焊接过程存在环境污染严重、生产效率低的问题。现有技术也有将下管和电机吊架整体铸造成型，但必须使用砂芯来成型电池仓、下管的空腔，使工序增多、成本高、生产效率低，且造成了严重的固废污染。因此目前亟需一种新型的电动自行车前车架整体成型的装置及方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种电动自行车前车架整体成型装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够避免使用砂芯铸造电动车前车架的污染问题和生产效率低的问题，并且能够使成型的产品质量得到保证。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电动自行车前车架整体成型装置，包括：
5.模具本体，所述模具本体包括模腔，所述模腔内设有金属芯；
6.保温炉，所述保温炉设置于所述模具本体的底部，所述保温炉内填充有铝合金液；
7.升液部，所述升液部包括沿竖直方向设置的升液管，所述升液管的顶端伸入至所述模腔内，所述升液管的底端伸入所述保温炉内，且所述升液管的底端低于所述铝合金液的液面；
8.气压输入部，所述气压输入部包括气压管，所述气压管的输出端伸入至所述保温炉内，且所述气压管的输出端高于所述铝合金液的液面。
9.优选的，所述金属芯包括弯头芯、电池仓芯、左直管芯、右直管芯、线孔芯以及电机吊架芯，所述左直管芯和所述右直管芯可拆卸连接于所述电池仓芯的左右两侧，所述弯头芯、所述左直管芯、所述右直管芯以及所述线孔芯之间两两相互接触。
10.优选的，所述模具本体包括上模和下模，所述上模和所述下模合模后形成所述模腔。
11.优选的，所述下模与所述保温炉之间设有保温层，所述保温层贯穿开设有穿孔，所述升液管穿设于所述穿孔内。
12.优选的，所述气压管上安装有流量调节阀。
13.优选的，所述气压管由所述保温炉的顶端伸入，且所述气压管伸入所述保温炉内的部分沿竖直方向设置。
14.一种电动自行车前车架整体成型方法，包括以下步骤：
15.步骤一：金属芯推进到位，将金属芯的各部分归置于模腔内；
16.步骤二：合模；
17.步骤三：气压充型，向保温炉内充气增压，推动铝合金液进入并充满模腔；
18.步骤四：气压凝固，继续向保温炉内充气增压，并保持一段时间，使得铝合金液凝固、补缩，以得到工件；
19.步骤五：卸压，铝合金液回流至保温炉内，工件在模腔内静置一段时间；
20.步骤六：松模抽芯；
21.步骤七：开模取件。
22.优选的，所述步骤三中，向保温炉内充气增压时，在2～10秒内使保温炉内的气压增至0.05～0.2mpa。
23.优选的，所述步骤四中，向保温炉内充气增压时，在2～5秒内使保温炉内的气压增至0.10～0.60mpa，保持60～120秒。
24.优选的，所述步骤五中，工件在模腔内静置60～150秒。
25.本发明公开了以下技术效果：首先将成型过程中需使用的金属芯归置于模腔内，之后使模具本体合模，在成型过程中采用气压充型与气压凝固，在密闭的保温炉内填充铝合金液，而后由气压管通入气态工作介质，使炉内气压增高，在气压的作用下，铝合金液通过升液管的底口引入，并沿着升液管上行，最终压入至模具本体的模腔内直至充满，完成气压充型工作，气压管再此通入气态工作介质加压，进而对充满模腔的铝合金液继续施加气压，保持一段时间，使铝合金液在气压作用下实现凝固和补缩，完成气压凝固工作，最后卸压，并冷却至一定温度后，开模抽芯取件，得到自行车前车架。本发明提高了生产效率与工艺出品率，同时能够保障产品质量，并且省去了制作砂芯的工艺，无废砂污染，环保清洁。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明电动自行车前车架整体成型装置的主视图；
28.图2为本发明金属芯归置后的结构俯视图；
29.图3为本发明制得工件的结构示意图；
30.图4为实施例2中升液管的结构示意图；
31.图5为实施例2中保温层的结构示意图；
32.其中，1为右直管芯，2为左直管芯，3为弯头芯，4为线孔芯，5为电机吊架芯，6为电池仓芯，7为上模，8为下模，9为升液管，10为气压管，12为保温炉，13为铝合金液，14为流量调节阀，15为保温层，16为穿孔，17为内管，18为外管，19为支撑柱，20为保温棉，21为防护套，22为连接孔，23为柔性凸起。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.实施例1
36.参照图1-2，本发明提供一种电动自行车前车架整体成型装置，包括：
37.模具本体，模具本体包括模腔，模腔内设有金属芯，金属芯形状与前车架的内腔一致，材料为模具钢，将金属芯各部分归置于模腔内；
38.保温炉12，保温炉12设置于模具本体的底部，保温炉12内填充有铝合金液13，由铝合金液13作为制备工件(产品)的原材料，铝合金液13包括现有技术中各种可与6061焊接的铸造铝合金；
39.升液部，升液部包括沿竖直方向设置的升液管9，升液管9的顶端伸入至模腔内，升液管9的底端伸入保温炉12内，且升液管9的底端低于铝合金液13的液面，当气态工作介质输入保温炉12内时，炉内气压增大，使得铝合金液13沿着升液管9的底口向上流动至模腔，并将模腔充满；
40.气压输入部，气压输入部包括气压管10，气压管10的输出端伸入至保温炉12内，且气压管10的输出端高于铝合金液13的液面，气压管10外接压力泵，用于输入气态工作介质至保温炉12内增压，气态工作介质包括氩气、氮气或压缩空气，其压力0～0.6mpa。
41.本装置使用时，首先将成型过程中需使用的金属芯归置于模腔内，之后使模具本体合模，在成型过程中采用气压充型与气压凝固，在密闭的保温炉12内填充铝合金液13，而后由气压管10通入气态工作介质，使炉内气压增高，在气压的作用下，铝合金液13通过升液管9的底口引入，并沿着升液管9上行，最终压入至模具本体的模腔内直至充满，完成气压充型工作，气压管10再此通入气态工作介质加压，进而对充满模腔的铝合金液13继续施加气压，保持一段时间，使铝合金液13在气压作用下实现凝固和补缩，完成气压凝固工作，最后卸压，并冷却至一定温度后，开模抽芯取件，得到自行车前车架，即工件，参见图3。
42.进一步优化方案，金属芯包括弯头芯3、电池仓芯6、左直管芯2、右直管芯1、线孔芯4以及电机吊架芯5，弯头芯3、左直管芯2、右直管芯1以及线孔芯4之间两两相互接触，左直管芯2和右直管芯1可拆卸连接于电池仓芯6的左右两侧，电池仓芯6与左直管芯2和右直管芯1之间是可拆卸斜面连接，并随着电池仓芯6的水平运动，左右直管芯沿与电池仓芯6运动方向垂直的水平线运动，实现抽芯与置芯。
43.弯头芯3由模具钢制成，一端与抽芯机构相连，由抽芯机构带动推进或抽出，另一端为垂直面，与左直管芯2接触；
44.左直管芯2与弯头芯3接触的一端为垂直面，与电池仓芯6接触的一端为斜面，斜面上设有燕尾结构，通过燕尾结构与电池仓芯6连为一体，当电池仓芯6垂直运动时，左直管芯2在燕尾结构的带动下作水平抽出和推进；右直管芯1右端为垂直面，与线孔芯4紧密接触，右直管芯1左端与电池仓芯6接触的面为斜面，斜面上设有燕尾结构，通过燕尾结构与电池仓芯6连为一体，当电池仓芯6垂直运动时，右直管芯1在燕尾结构的带动下作水平抽出和推进；
45.线孔芯4左端面与右直管芯1紧密贴合，右端面为带有燕尾结构的斜面，与电机吊架芯5左端面贴合，并在电机吊架芯5水平抽出与推进时，做水平运动抽出与推进；
46.电机吊架芯5的形状与电机吊架的内腔一致，可以沿与吊架弧垂直方向向外水平抽出与推进。
47.进一步优化方案，模具本体包括上模7和下模8，上模7和下模8合模后形成模腔。上模7与下模8各开有四个前车架的半模腔和两组内浇道，前车架半模腔围绕升液管9布置，内浇道数量为4～8个，形状为扁梯形，以升液管9为中心，辐射状布置，一端与升液管9或直浇道相连通，另一端与前车架的电机吊架半模腔相连通，其厚度2～8mm。升液管9的数量对应设置1～3个，内直径为70～100mm，上端与内浇道或直浇道相连，下端伸入保温炉12的铝合金液面以下。
48.进一步优化方案，下模8与保温炉12之间设有保温层15，保温层15贯穿开设有穿孔16，升液管9穿设于穿孔16内，保温层15由保温材料制成，防止升液管9散失温度导致铝合金液13提前凝固的问题出现。
49.进一步优化方案，气压管10上安装有流量调节阀14，用于调节气态工作介质的通入量。
50.进一步优化方案，气压管10由保温炉12的顶端伸入，且气压管10伸入保温炉12内的部分沿竖直方向设置，使得气压管10通入的气态工作介质直接对铝合金液面提供垂直方向的压力。
51.一种电动自行车前车架整体成型方法，包括以下步骤：
52.步骤一：金属芯推进到位，将金属芯的各部分归置于模腔内，其中，弯头芯3对应的抽芯机构带动弯头芯3复位；电池仓芯6复位，同时带动左直管芯2和右直管芯1水平运动到位，分别与电池仓芯6和线孔芯4接触；电机吊架芯5推进复位，同时带动线孔芯4水平运动复位，弯头芯3、左直管芯2和右直管芯1、电池仓芯6、线孔芯4以及电机吊架芯5，两两紧密接触；
53.步骤二：合模，上模7下行与下模8贴合压紧，压力500～2000kn；
54.步骤三：气压充型，向保温炉12内充气增压，在2～10秒内使炉内气压增至0.05～0.2mpa，推动铝合金液13进入模腔并充满；
55.步骤四：气压凝固，继续向保温炉12内充气增压，在2～5秒内使炉内气压增至0.10～0.60mpa，并保持60～120秒；气压作用下铝合金液13凝固，并推动铝合金液13补缩，以得到工件；
56.步骤五：卸压，升液管9内铝合金液13回流炉内，工件在模腔内保持60～150秒；
57.步骤六：松模抽芯，解除对金属芯各部分的锁紧，弯头芯3对应的抽芯机构带动弯头芯3抽出；电池仓芯6抽出，同时带动左直管芯2和左直管芯1水平运动进入电池仓，电机吊架芯5抽出，同时带动线孔芯4水平运动抽出，弯头芯3、左直管芯2和左直管芯1、电池仓芯6、线孔芯4以及电机吊架芯5与前车架脱离；
58.步骤七：开模取件，开合模机构解除压力，带动上模7向上运动，顶出前车架，切割内浇道，得到自行车前车架。
59.上述成型方法的生产效率高，每小时产量可达48～64件，其工艺出品率高达70％以上，比现有铸造方法提高30个百分点，并且省去了制备砂芯工序，无废砂污染，环保清洁，
同时制成的产品外观光洁，尺寸精确，性能优异。
60.实施例2
61.参照图4-5，与上述实施例1的不同之处在于，升液管9为两层式结构，包括内管17和外管18，内管17套设于外管18内，且内管17与外管18之间通过多个支撑住19进行固定，内管17与外管18之间留有空隙，空隙内填充有保温棉20，配合外部的保温层15，实现双重保温作用，并且内管17和外管18的设计能够提高其保护性能，防止单一管出现泄漏导致铝合金液13外泄的问题，若内管17出现损坏泄漏的现象，则铝合金液13至多烧损保温棉20，但仍有外管18保护，不影响正常工作，而若外管18出现损坏泄漏的现象，则不妨碍内管17输送铝合金液13。
62.外管18的外侧面包覆有防护套21，防护套21由防滑橡胶制成，提高其与穿孔16之间的摩擦力，同时穿孔内壁固定有多个柔性凸起23，在外管18的外侧面的对应位置开设连接孔22，升液管9穿过穿孔16时，使得柔性凸起23对应插入连接孔22，能够大幅提高连接的稳固性。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。
64.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。