自行车车架加工流程

自行车车架是自行车的骨架，连接前后轮、座椅及传动系统，需兼顾强度、刚性、轻量化和舒适性。车架加工工艺直接影响自行车性能、重量及成本，适用于公路车、山地车、折叠车等多种类型。

1. 设计与准备

• 车架设计：使用CAD或SolidWorks进行三维建模，优化几何结构和管材分布，考虑骑行类型（如竞速、越野）。有限元分析（FEA）用于验证强度和刚性。
• 材料准备：
  • 钢材/铝合金：采购定尺管材或板材，切割成所需长度。
  • 碳纤维：准备预浸料（碳纤维布+树脂），需冷藏保存。
  • 钛合金：采购高精度管材，检查表面质量。

2. 管材成形

• 钢材/铝合金：
  • 挤压成型：将金属锭挤压成管材，控制壁厚（0.8-2.0mm）。
  • 拉拔：通过冷拉拔形成异形管（如双抽管，壁厚渐变），提高强度和轻量化。
  • 水压成型：用于复杂异形管，模具内高压水（约100 MPa）使管材贴合模具。
• 碳纤维：
  • 层叠成型：将预浸料按特定角度（0°/45°/90°）层叠，控制纤维方向以优化刚性。
  • 模具压制：在模具中加热固化（120-180°C，压力5-10 bar），形成管材或整体车架。
• 钛合金：多采用无缝管材，需精密切割和弯管处理。

3. 焊接与连接

• 钢材：
  • 氩弧焊（TIG）：常用，焊缝均匀，适合薄壁管。
  • 铜焊：用于铬钼钢，温度较低（约900°C），减少热影响区。
• 铝合金：
  • TIG焊或MIG焊：需控制焊接温度（约600°C），避免过热导致强度下降。
  • 后处理：热处理（T6，约500°C淬火+180°C时效）恢复材料强度。
• 碳纤维：
  • 胶接：使用环氧树脂粘接管材和接头（如铝合金或碳纤维接头）。
  • 一体成型：高端车架采用整体模具成型，无需焊接。
• 钛合金：
  • TIG焊：需在惰性气体保护下操作，避免氧化。
  • 夹具定位：确保焊缝精度（偏差<0.2mm）。
• 连接件：如五通（底轴支架）、头管等，需高精度加工（公差±0.1mm）以适配标准配件。

4. 孔加工与精加工

• 孔加工：
  • 车架需加工螺纹孔（用于水壶架、刹车安装）和通孔（用于走线）。
  • 数控加工：CNC机床用于高精度钻孔和铣削，孔位公差±0.05mm。
  • 手工打孔：用于小批量或定制车架，效率较低。
• 精加工：
  • 铣削/磨削：去除毛刺，确保接头平滑。
  • 攻丝：加工五通和水壶架螺纹，需高精度丝锥。

5. 表面处理

• 钢材：
  • 抛丸/喷砂：去除氧化层，表面粗糙度Ra 3.2-6.3μm。
  • 电镀或喷漆：防锈处理，常用环氧底漆+聚氨酯面漆，涂层厚度50-100μm。
• 铝合金：
  • 阳极氧化：形成氧化膜（10-20μm），提高耐腐蚀性和美观度。
  • 喷漆：可选哑光或光泽涂层，增强外观。
• 碳纤维：
  • 清漆涂层：保护纤维层，厚度约30-50μm，保持碳纤维纹理。
  • 贴花：增加品牌标识，需耐磨耐候。
• 钛合金：
  • 拉丝处理：形成均匀纹理，无需额外涂层，保持金属质感。

6. 质量检验

• 尺寸检查：使用三坐标测量仪验证管长、角度及孔位精度（偏差<±0.2mm）。
• 强度测试：模拟骑行载荷（约1000N），检查车架变形和疲劳寿命。
• 表面质量：检查焊缝、涂层均匀性及无裂纹、气泡。
• 组装测试：安装标准配件（如前叉、曲柄），验证兼容性。