1、目錄一、 公司簡介公司簡介自行車定義自行車組成三、碳纖維自行車產品的趨勢碳纖維的來源碳纖維的定義及分類碳纖維產品生產流程車架設計與制作工藝輪圈輪組設計技術和生產工藝物性測試能量六、獲獎情況1.1公司簡介一、公司簡介行升公司源于西班牙的運動自行車品牌 WIEL，2010 年進入國內市 場開始全面運作，同年成立行升公司負責 WIEL 品牌在亞洲區域的運營。行升公司暨 WIEL 運動品牌為國內的騎行人群帶來“專業運動生活 化”的健康騎行觀念和“專業裝備生活化”的應用標準。我們提供的每臺產品都在遵循技術、質量、功能三者并且重的前提下 努力尋找專業與生活休閑應用的契合點。行升公司（ WIEL ）聯合大陸

2、 地區的頂尖專業廠商開發與制造產品， 應用諸多專利技術使產品更契合 亞洲人群的需求特點。我們以關于騎行運動和自行車 產品的深刻理解在國內 市場中穩步發 展，在帶給消費者和運動市場更多新選擇的同時也帶動了商業伙伴逐步 發展壯大，不斷為行業發展做出貢獻。我們繼承國際品牌的技術與觀念，扎根國內市場，滿懷熱忱的希在國內騎行運動領域繼續締造輝煌。 成為專業騎行運動與器材向生活化轉變的推動者。三、碳纖維自行車的趨勢碳纖維的來源1897年愛迪生經過纖維素的炭化，在不損壞纖維素結構的情況下，第一次制造 出碳絲2050年代，19961700噸。其中聚丙烯氰基纖維占 85%其余是瀝青基纖維，由于聚丙烯氰纖維作 原

3、料，其生產工藝比較簡單，產品力學性能優良，因此得到了大舉發展；瀝青基纖 維由于原料豐富，價格便宜，在民用工業方面獲得很好的推廣使用。一、碳纖維的定義碳纖維是由含碳量較高，在熱處理進程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩定氧 化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的一種纖維狀碳材料。二、碳纖維分類： 按制作原料分：、纖維素基（人造絲基）、聚丙烯氰基、瀝青基（各向同性、各向導性中間）按制造方法和條件分：、碳纖維（8001600度時得到的碳纖維）、石墨纖維（20003000度時得到的碳纖維）、活性炭纖維、氣象生長纖維按力學性能分為通用型和高性能型 。1000 兆帕白（MPa100GP 左右。高性能型碳纖維又

4、分為高強型（2000MPa 250GPa 和高模型（300GP 以上）。強度大于4000MPa 450GP 2%。48K48K,60K,120K,360K, 480K 1K、3K、6K 12K 24K。三、碳纖維的分類型號通常所說的K 數指的是碳纖維束里面單絲的根數，碳纖維單絲的直徑是一樣的。KK1K1000根單絲。同理，3K3000根。碳纖維的K1K,3K，6K,12K,24K,48K1K的碳絲目前市場價是最貴的，因為制作工藝很麻煩。下圖為3K碳纖維布。一般意義上說的抗拉強度都是指單絲的抗拉強度， 與碳纖維絲的型號有關，比 如說T200,T300,T700 3.5Gpa.T700 抗拉強4.

5、9Gpa, 可以囊括K，3K, 6K, 12K, 24K, T700 12K 的，碳絲型號一樣的話，12K 3K 的抗拉強度高，同樣K數的，T700T300T200。一、碳纖維的制造：碳纖維可經過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來制取。其產生的步驟為：A 預氧化：在空氣中加熱，維持在 200-300 度數十至數百分鐘。預氧化的目的為 使聚丙烯腈的線型分子鏈轉化為耐熱的梯型結構，以使其在高溫碳化時不熔不燃而 保持纖維狀態。我們自行車行業使用的碳纖維都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得 的。將聚丙烯腈細絲置于500 C烤箱內烘烤，脫去氫，使碳原子排成鏈狀。B 碳化：在惰性氣氛中加熱至 1

6、200-1600 度，維持數分至數十分鐘，在此溫度下， 其中的雜質(大部分是氮)被濾出，剩下的簡直是純的碳元素；所用的惰性氣體可以 是高純的氮氣、氬氣或氦氣，但一般多用高純氮氣。C 石墨化：再在惰性氣氛(一般為高純氬氣)加熱至 2000-3000 度，維持數秒至 數十秒鐘；這樣就生成的碳纖維。其高強度的原因是在最后的熱處理進程中，碳原 子以非常強大的力接合在一起，形成一系列像蜂窩或細鐵絲網那樣的六角體。二、碳纖維的性能碳纖維材料與其他加固材料關于比：抗拉強度：高強度的碳纖維的抗拉強度可達到3000-4000Mpa要比鋼大4多。碳纖維是已知的具有最高抗拉強度的材料之一。即使在難以置信的高張力作用

7、下， 碳纖維也不會伸長或斷裂。彈性模量：碳纖維復合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。疲勞強度：碳纖維復合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應 力作用30%- 40%維內力再分配的可能性，復合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度70%80%并且在損壞前有變形顯著的征兆。1/2，還不到鋼 鐵的1/416 倍，比鋁合金大 12 倍。)異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖 維比重小，因此有很高的比強度。碳纖維有極好的纖度(纖度的表示法之一是 9000米長的纖維的克數)，一 般僅約0.6300KG/MM2優異性能

8、。目前簡直沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優異性 能。碳纖維材料制作的車架等自行車部件，優點是很鮮明的，其超強的硬度比等重下的鋼材硬數十倍，也擺脫了以前用金屬材質時無法避免的金屬疲勞問題，再 加上重輕，碳纖維材料以前多應用于航天、F1 賽車和高精尖的工業中。它融入到自行車領域后，得到了很多專業人士的好評，因為它契合自行車車架的重要原則：輕、耐用、有彈性。碳纖維產品的優點碳纖維作為一種高科技材料使用在自行車上是最近十年的事情。 嚴格來說碳纖維布并且不是單純的碳元素，而是碳元素經過編織加工后利用環氧樹脂粘和加固的一 種混合物。一般來講，碳纖維作為自行車的材料擁有以下幾個特點：極輕的重量：900

9、克左右的碳纖維公路架已經到處可見了。由于碳的質量僅 有克/立方厘米，所以制作800g左右的車架已經不在是夢想。吸收沖擊性能好。碳纖維可以有效的吸收震動，并且且保持很好的剛性。這種特點得它成為很好的競賽級的材料。3可以制作各種形狀的車架。和一般的金屬車架的制造進程不一樣，碳纖維車架一般是先制作模具，然后在模具上付上碳纖片，最后用環氧樹脂進行粘固。這 種制作進程可以利用空氣動力學作成風阻極小的車架。4復雜的應力計算。構成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，加工時需要進行復雜的應力計算(縱剛性、橫剛性)，根據計算把碳纖維片重疊成型。 一般來講，碳纖維抗面的沖擊相當好，就是說你橫摔豎拍都不要緊

10、。車架直接或間接的影響著車子的各個方面的性能。影響著車子的操縱性，決定著車子的穩定性，決定著車子的舒適程度。因為要使一切零件發揮他們強大的戰斗 力，就必需奠定一個良好的基礎一一車架。車架是整個車子的靈魂，碳纖維車架是 你最好的選擇。從外觀上我們可以很容易的把這幾種材料的車架區別開來。風格粗獷，造型狂 野的是鋁架。管體纖細，骨感實足的是鋼架。而那沒有任何涂裝，渾身散發著金屬 光澤的是鈦架。碳纖維的表面則覆蓋著各種3布的表層，極具現代感。二、自行車簡介自行車定義與特性敘述自行車是指乘員以其本身的人力驅動行走的車輛（不包含具備電力扶助或電力 驅動的自行車），并且契合下列各規則：具有足夠強度的車架結構

11、。 具有兩個以上的輪子。具有乘員的座位。具有驅動、操縱、煞車等各種裝置。自行車組成自行車的基本組件如下：車架零件（8）車架（Frame）：車架上下管、車架立管、車頭管、大軸接頭、后上下 支架、后鐵車架組件（7）車頭碗（Hea set）（10） 前叉（Fro nt Fork）座墊（Sale）座管（Seat Post）（21） 中軸（Bottom Bracket Set ） （27）座管束（Seat Clamp）,等車輪組件花鼓（Hub外胎、內胎（Tire）車圈（Rim）輻條（Spoke）氣嘴（Valve）,等傳動組件（4）變速控制桿（Shift Lever ）曲柄（Crank）腳踏（Peal）齒

12、盤（Chain Wheel）鏈條（Cha in）飛輪（Sprockets）前變速器（Front erailleur）后變速器（Rear erailleur ）,等操縱零件手把（Hanlebar）握把（Grip）(3) 剎車握把(Brake Lever )把立(Stem)變速外管(CableHousing)(9) 前夾器(Front Brake ) (14)后夾器(Rear Brake ),等上述基本組件于一般自行車產品中之重量百分比應已達百分之九十以上。本組件內容如下圖標說明：4.3輪圈輪組設計技術和生產工藝輪圈生產核心技術一、輪圈三模成型方法1、力求自行車高速行進剎車時輪圈變形量最小2、避免

13、騎行中造成輪圈碳纖維脫層3、更好的保護輪圈的剎車邊，減少剎車邊變形4、提高安全性，延長輪圈的使用壽命四、三維編織法解剖及傳統包紗關于比分析輪圈傳統包紗，因為它的基準面不好，所以尺寸不準確，包紗尺寸不準確，包 紗尺寸和成型后的尺寸不一致，包紗時尺寸和成型后尺寸相差0.2-0.3mm。碳纖維 節頭不平均、也不平順、甚至內折。（如圖1）這些原因導致成型時模具損壞纖維的 結構進而降低強度。為什么會這樣呢？因為沒有特定的模型（保麗龍），手工包紗 作業很難控制碳纖維分布。碳纖維的強度只能到達開發設定要求的60%左右，穩定性 和安全性就達不到開設計的要求。在開發進程中碳纖維強度是以期望值的 100%來計算的

14、。輪圈傳統開發進程中碳 纖維的不平均，不平順，從而造成強度下降。目前傳統的碳纖維開口車圈強度只有開發期望值的 60 流右。90 成型后的尺寸是一致的 （2），這些優點充分發揮每根碳纖維的 性能，從而強度大為提高。騎行時穩定性高、使用安全、壽命長。五、三維編織受力分析圖及與傳統受力關于比輪圈傳統包紗受力變形圖解輪圈數控機臺包紗受力變形圖輪圈使用傳統包紗的產品在騎行時：因為傳統包紗的輪圈節點不平均，凹槽內碳纖維不平順，輪圈的強度只有開發 設計期望值的 60%左右，同設計期望值相差太多。因為這些原因，輪圈的內胎氣壓強 度到達一定值時、高速行進剎車時、輪圈剎車邊發熱，這些情況在受力的作用下， 輪圈剎車

15、邊就會變形（如上圖）。變形值可以達到 0.2-0.3mm。所以它騎行很不穩定、 不安全、不舒適、使用壽命不長。輪圈使用數控機臺包紗的產品在騎行時：因為數控機臺包紗的輪圈節點平均、 凹槽內碳纖維平順，輪圈的強度達到開發 設計望值的90%以上,輪圈在內胎充氣達到比傳統包紗的輪圈更高的高度值；即使它高速騎行剎車時，剎車邊發熱也能保證輪圈的變形量最小（如上圖）。所以它騎 行穩定、舒適、安全、使用壽命長。二、碳纖維車架各種成型技術1、車架雙模成型法讓碳纖維更聽話，充分發揮每根碳纖維的性能; 車架內壁更平順，剛性更強；避免斷紗，有更高的安全性； 延長車架的使用壽命。二、碳纖維折疊車此車折疊采用前叉裝配結構

16、，原理應用于前后的折疊。新增了定位 定向快拆等結構，使其在使用時操作方便，簡單。此結構比一般折疊車 有較高的剛性值，外形美觀、折疊體形小、便于攜帶。碳纖維的應用難點一、 它具有各向異性的特性，但不易掌控其方向性，易發生亂紋， 內折。（拉伸強但容易斷）。解決方法：我們采用特殊制作工藝，不同 的成型方法，采用多層不 同角度的碳纖維布層層重疊，來克服此缺陷。二、 碳纖維成型重量很輕，并且且強度很好，但是在其受力后，沒有 鮮明的塑性變形進程就突然斷了，沒有緩沖時間。解決方法：鋁合金雖然較重些，但是它的延展性能好，在將斷裂 時會有一定的緩沖時間。我們相信自行車更需要的是延展性而不會希望 在騎行中發生脆性

17、斷裂。因此，使用此材料的概念是使用一小部分的鋁 合金來獲得延展性但需使用大部分的碳纖維來增強車圈的強度和剛性。駛中車輪輕微抖動的現象。解決方法：我們采用三點平衡法來進行動平衡校正，車輪在動態 情況下經過增加配重的方法，使車輪校正各邊緣部分的平衡。三點平衡法有以下優點：使輪圈各處受力越發均衡，延長使用壽命。避免方向輪的輕微振動，減輕頭管內部碗組培林等部件的摩擦。提高騎行的安全性及舒適度。4.1 碳纖維產品生產流程四、碳纖維自行車的制造流程碳纖維產品生產主要有：備料，卷制，成型，機加，精細，涂裝六大部門， 35 290 多個工序。傳統碳纖維加工是全手工操作， 人工成品較高，我們采用先 進機臺的設備

18、， 改善了傳統工藝的不足。大大降低了人工成本。主要設備如下：1、織紗自動織紗機，更好地掌控尺寸，保證其性能的充分發揮。品質更 穩定，成型外觀更精細。?2 、裁紗自動裁紗機臺，可輕松將碳纖維布裁剪成各種形狀復雜的碳纖維 布塊，尺寸更精確，誤差更小。?3、三維自動編織自動纏繞機臺，提高制作效率，使纏繞的碳紗分布更均勻，碳纖 維層間接合的更緊密，剎車邊不易變形，克服了碳纖維剎車易變 形的難題。4、卷料全視頻作業5、三模成型 成型機臺6、機加工7、自動鉆孔機臺電腦控制自動鉆孔機臺，保證輪圈每個輻條孔角度準確，穿孔效 率高。騎行更舒適、安全、耐用。 六軸轉動。8全視頻水標作業精準、提高生產效率。9、噴漆

19、全自動噴漆線，保證產品平整度，將公差控制在最小范圍內。確 保每一支產品外觀精確一致。 大大提高了品質，提高效率，降低 占用場地面積，減少人員操作。4.4 物性測試能量一、車架性能相關測試1.五通疲勞測試測試原理：模擬車手在實際騎程中，腳踏關于 BB 產生作用力，確認其耐久性 廠內標準： 拉力值:230kg 頻率:1.5HZ 測試次數 100000 次標準:不可有裂痕產生CEN 標準：拉力值：公路車 1100N,山地車 1200N 頻率：25HZ J測試次數：100000 次標準:在一定的變形區域內，以關于應的拉力測試關于應的次數，無裂紋.2 五通水平疲勞測試 測試原理：模擬在實際騎程中，車架頭

20、管反復承受施加的作用力，驗證其 耐疲勞強度。 廠內標準CEN標準:拉力/推力值:61.2kg 頻率：1.5HZ 測試次數：100000 次標準:測試后未產生任何可見之裂紋.拉力值:公路車+600N/-600N山地車 +1200N/-600N頻率：25HZ J測試次數：山地車；50000 次,公路車;100000 次 標準:在一定的變形區域內，以關于應的拉力測試關于應的次數，無 裂痕。車架剛性測試 測試原理：模擬車手在實際騎程中，關于車架頭管.座管.五通等部位施加一定 的力， 從而產生相應的變形量，為車架之性能廠內標準：頭管/座管/五通判定標準：頭管剛性:80N/mm f 五通剛性：100N/m

21、m f勾爪雙邊剛性:32N/mm f測試原理：模擬在實際騎程中，跳躍時有可能關于車架進行的撞擊或被撞擊 時 的強度廠內標準：砝碼重量:22.5kg測試條件：高度 360mm 標準:測試后無斷裂現象CEN 標準:砝碼重量:22.5kg測試條件：高度（山地車）360mm（公路車）212mm標準:測試后無斷裂現象測試原理：模擬在實際騎程中，撞擊時所出現的狀況與確認各部位的強 度狀況。廠內標準：30KG,10KG50KG 70KG標準：從 300mm 高度自由落下兩次無裂痕CEN標準:30KG,10KG50KG 70KG標準：從 300mm 高度自由下落無裂痕二、車圈性能相關測試1.車圈行車與剎車測試

22、測試原理：模擬輪圈在荷重情況下所行使的公里數與模擬剎車時確認輪 圈所能承擔的疲勞強度 廠內標準：行走荷重：70kg速 度 40km/hr 判定標準：行走1500km無破損情形發剎車荷重：70kg速度40km/hr剎停距離判定標準：剎停3000次不可有異常損壞2 車圈正向強度測試測試原理：模擬車圈在行使中所承擔的力量，驗證其最大能承受的損壞力 廠內標準：速度：25.4mm/min判定標準：以施力點負荷 300kg 不可產出任何裂痕車圈側向扭力測試測試原理：模擬車圈在行使中側向所承擔的力量，驗證其承受的損壞力 廠內標準： 速度：25.4mm/min判定標準：以施力點負荷 110kgf 輪圈無任何裂

23、痕測試原理：確認組裝輻條孔時所可能出現的最大舉量，觀察其孔位最大強 度廠內標準：速度：10mm/mi n負荷：300kg f判定標準：測試后未產生任何可見之裂紋1.2 研發專利三種纖維、三種樹脂解析圖抗高溫纖維樹脂：采用耐高溫纖維樹脂，可耐高溫速剎車后剎車邊變形量最小。150-170 C,可保證連續急抗拉纖維樹脂：輻條孔區域采用抗拉纖維樹脂，在拉力 320kgf 條件下，輻條孔 無破裂。抗壓纖維樹脂：采用抗變形膨脹纖維樹脂，充氣 160-180PSI 時，仍可保持碳纖 維車圈變形量在 0.2mn 之內。六、獲獎情況第二十一屆國際自行車展覽會創新產品選中，我司產品榮獲金、銀、銅三個獎 項。4.2

24、 車架設計與制作工藝一、車架專利統計車架車架與車輪的連接碳素纖維自行車車架與車輪的連接結構ZL200920136618.5其他專利 設備專利 保利龍 專利一種折疊自行車的折疊機構ZL201020165365.7新型多軸預侵織布機 ZL200820145805.5小輪自行車 ZL200930173986.2一種膠合成型方法 ZL200810070790.5一種碳素纖維產品成型方法（成型臺內部加熱）ZL200610043390.6 ZL200810070791.X自行車碳纖維止栓的成型結構（公路車車架止栓一體成型）ZL20072009193.2改進的自行車碳纖維車架線管結構（走內線）ZL20072009185.8一種新型的碳纖維車架結構（登山車車架止栓線管一體，走外線車架膠合 車架一體成型止栓一體成型車架線管ZL2007