[发明专利]金属管件的优化连接结构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属管件连接技术领域，具体是一种用于各类车架管件的高强韧连接结构及其实现方法。 

背景技术

世界目前在轻型机动或非机动车辆制造业，为追求节能减排和轻量化，大多选用轻质金属空心薄壁管材，通过焊接工艺连接成车架或其它产品，这种连接优点是设备简易、投资少、产品款式变新快，缺点是连接强度和韧性大幅下降，存在安全隐患。究其原因：是焊缝为铸态粗晶组织，易产生夹渣、缩孔、裂纹及参与连接的管件体积太小等问题，它破坏了无缝管件原来高强韧的锻态细晶组织。此外，焊接只能在相同材质间进行，无法在同一车架内采用两种不同材质管件进行焊接，从而获得多种优异性能。这在金属自行车车架和前叉制造业最充分、全面暴露出铝合金、镁合金、钛合金和不锈钢车架或前叉管件间的焊接诸多弊病；为解决上述问题，近几十年来，世界相关业者进行了许多替代焊接的实验和研发工作。 

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN86106439，公开（公告）日1987.04.08，公开了一种自行车和类似装置的车架连接部包括短管衬套、连接零件、粘结剂和环状夹套。短管衬套包括管座、短管和环状台肩。短管伸出管座，环状台肩位于管座和短管之间；连接零件有管状端部，带环状端面，压配合在短管上；粘结剂把管状端部与短管粘结在一起；环状夹套装在端面和台肩之间的短管上。夹套包括内端和外端。内端包括第一凸起部，它沿圆周面延伸，和管座接近台肩处搭接；外端包括第二凸起部，具有中凹锥面；和连接零件的端面搭接与配合。该技术在自行车架前三角每个连接点使用了短管衬套、环状夹套、连接零件和粘结剂等多个零件才完成一个连接点的连接，虽解决了焊接车架前三角连接强度差，在同一车架内可使用二种不同材质构件难题，但该结构复杂、零件多、成本高、外形不美观、增加了车架重量、粘结剂易老化、还无法解决车架的上叉和下叉的连接问题，发明至今仍未见业界应用。 

中国专利文献号CN86101907公开（公告）日1986.12.17，公开了一种自行车架和自行车，该技术包括由上杆和下杆连接起来的坐椅杆和车头，并整体地用轻金属或合金，特别是镁铸成。至少下杆，最好还有坐椅杆被铸成有开放的截面，接着被第二铸件封闭，用黏接 剂固定于开放截面上，最好再加机械性连接。机械性连接用倾斜布置在铸件长度方向上的嵌合件获得。上杆和下杆被结构桥在车头和坐椅杆之间的地连接。下杆连接在坐椅杆的中点。该技术采用镁合金一体铸出自行车架的上杆、下杆、坐椅杆和车头，其下杆和座椅杆铸有大C型开放截面，并用铸有小C型截面盖板用粘接剂封接；车架其余的成对后上叉和下叉、连接桥和轴颈等零部件，同样是用镁合金一体铸岀和用粘接剂加机械性辅助连接，完成车架连接加工；车架各部份金属厚度是5mm。这种铸件粘接总装车架的结构优点是：抗扭和抗弯能力强，参与连接的金属体积大，刚性好。不足之处是：模具投资大、各铸件很难控制配合间隙均匀、粘接剂老化等问题；这种生产方式很难适应目前车架市场要求尺寸和款式快速变化的难题。 

发明内容

本发明针对现有金属管件焊接工艺易产生夹渣、缩孔、裂纹、连接强度和韧性大幅下降和连接体积太小等问题；提供一种金属管件的优化连接结构及其实现方法：它采用在管件末端周边设有径向通孔，并在该管末端内孔塞入一个多功能塞头；先将已塞入塞头的一支或多支管件，作为连接件的镶嵌件，预先置放在连接件下铸锻模的相应位置紧固后合模，然后在铸锻复合机的PLC控制下，对连接件型腔进行层流充型加工时，注入连接件型腔的金属流体，可通过管件的径向通孔和塞头轴向通孔流入塞头凹槽，当连接件经挤压锻造完工后，形成内层与外层两个金属圈，将待接管和塞头的连接部位，在三维方向包裹锻成一体的连接结构，从而完成连接件与管件的高强韧连接。由于自行车车架和前叉各管件的连接难度、复杂程度和高强韧要求都比其它轻型车的车架要高得多，因此本发明重点是解决自行车车架和前叉各管件的高强韧连接难题。 

本发明的上述技术问题，通过下述技术方案得以解决： 

本发明涉及一种金属管件的优化连接结构，包括：管件、置于管件末端内孔的多功能塞头和连接管件的连接件。 

所述的管件在连接部位的周边设有径向通孔，通孔的中心连线与管件端面平行； 

所述的多功能塞头包括：位于末端的堵塞体、位于中端的凹槽或通孔以及位于顶端的相连的大、小定位台阶，其中：大台阶外端面设有轴向通孔或通槽与凹槽相通，并设有与连接件内孔相交的相贯线圆弧面；