平叠折叠自行车车架加工工艺研究

文/倪雨枝

折叠自行车具有好骑、好折、好收、防盗、好提、好运输和健身环保的优点。在汽车普及时代的今天，折叠车休闲、运动皆适宜，可放置汽车后行李箱，郊游时既可享受汽车的便利，又可拥有在大自然中骑行的乐趣。新一代折叠车质量（重量）更轻，体积更小，更加贴近生活，更加人性化。但因折点的问题及折叠后不稳定等问题，在一定程度上影响了精品折叠自行车的发展。通过改进加工工艺，使折叠自行车折叠后更加可靠、稳定，体积更小，为折叠车的精品化及批量出口奠定了基础。

折叠自行车的特点和构成

折叠自行车的英文是Folding bicycle， 属于自行车的一个分类。折叠自行车是为了便于携带与收纳而设计的车种，一般折叠自行车由车架折叠关节和立管折叠关节构成。通过车架折叠，将前后两轮对折在一起，可减少45%左右的长度。整车在折叠后可放入折叠包、汽车的后备箱及登机箱内。在折叠的过程中也不需要借助外来工具，可手动将车折叠或展开。在折叠后通过座杆作为支撑点，使自行车折叠后能立稳。

折叠车组成包括以下几个部分：

1.车体部分包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉合件等，是自行车的主体。

2.传动部分包括脚蹬、曲柄、链轮、链条、中轴和飞轮等。由人力踩动脚蹬，通过以上传动件带动车轮旋转，驱车前行。

3.行动部分即前后车轮，包括前后轴部件、辐条、轮辋（车圈）、轮胎等。

4.安全装置包括制动器 （车闸）、车灯、车铃、反射装置等。

根据需要，还可增加一些附件，如支架、衣架、保险叉、挡泥板、气筒等。另外，装有变速机构的运动车、竞赛车、山地车等，还具备变速控制器和前后拨链器等。

平叠折叠车车架加工工艺研究

14"折叠自行车折叠出的效果图

折叠自行车车架部件的折叠形式有很多，但总体可以分为两大类，即平叠和旋叠。这里主要阐述的是平叠折叠车车架加工工艺研究。

为了提高性能、保证安全，折叠自行车必须达到以下要求：首先，折叠自行车与普通自行车相比，由于折叠部位是可以活动折叠的，因此要求相应部位在骑行时具有牢固可靠的性能，也正因为它可以折叠，对其整体的设计提出了很高的要求。车架要经过特殊的设计，比普通自行车要有更高的强度。其次，折叠自行车要能够做到折叠方便可靠，折叠以后体积尽可能小，而打开的情况下要有足够的安全系数，不会影响骑行的安全和舒适。

折叠接头的选用非常重要，不仅要满足方便可靠，易于调整，具有足够的强度，使骑行更具稳定性，而且需配有安全机构，保证万无一失。

车架是构成自行车的基本结构体，也是自行车的骨架和主体。其它部件也都是直接或间接安装在车架上的。由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷，以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体。车架部件制造精度的优劣，将直接影响乘骑的安全、平稳和轻快。

合金钢材是自行车最传统的车架材质，亦为成车工厂所选用的材质，在刚性、弹性、传动性、稳定性上具有很好的性能，唯一的缺点是在质量 （重量） 上较重。无论采用何种材料，平叠折叠自行车都采用折叠盒。

目前，折叠自行车的产品线较长，涵盖了12"、14"、16"、18"、20"、26",从单速到变速，材料应用有钢、铝、碳纤维、钛合金，但整体工艺水平不佳，耐用性差，尤其是折点和前后轮的高低差及稳定性还不完善。

这些问题的关键点在于车架的折叠盒切割和焊接精度。

传统折叠车架的加工程序是：依据产品图纸备料 （含管材，小件）→管材下料→管材成型→冲或铣弧口→前三角组合点焊→前三角焊接→前三角校正→车架组合 （即前后三角组合定位）→车架焊接→车架中管铰孔→车架校正。

1.传统加工工艺的特点是：在第一序管材下料时，折叠车架所需折叠盒前后主管 （多根管材），通过切割机全部完成。

2.前三角点焊时，所含零件有头管、折叠盒主管前部、折叠盒、折叠盒主管后部、中管、五通管。

因此，会出现以下情况：

1.折叠盒前后主管在折叠车架的组配时是随机的，没有唯一性。带来后果是前三角组合时，前三角组合台上，夹具夹紧后，各零件在夹紧力的作用下，通过弧面与弧口的吻合来实现定位和夹紧，吻合程度决定于单件的加工精度，如果弧口的角度稍差或冲刀直径稍差都会导致零件与弧口的吻合不良。这时，如果点焊定位，到前三角焊接时会出现焊接间隙过大，焊道不规则，甚至特殊情况需添加焊丝，焊2～3次才能完成。这种情况下点焊操作工通常通过调整夹具或敲打零件来完成微调，造成折叠盒的对地垂直性失真。

2.前三角点焊后，流到下序，前三角焊接，在此工序中，高温的氩弧焊会造成折叠盒部位的变形。前三角校正后，前三角的平面度会得到保证，可能出现折叠盒前后主管错位，折叠盒的对地垂直性会进一步失真。

3.车架校正时，车架前后三角的平面度会得到保障，折叠盒的对地垂直性、折叠盒的前后主管错位性无法修正。

4.前三角组合及前后三角组合，在夹具的夹紧力作用下，车架各零件会产生微小的上下或左右移动，其产生的影响是头管的角度发生轻微的变化或头管沿着折叠盒前弧口上移或下移，头管角度的变化或上下位移变化，引起成车上前叉轴心的改变。

传统加工工艺为保证车架与图纸的一致性，通常在前三角组合点焊后会取下，与图纸比对，加工过程中零件的微小位移可控性不佳，可能造成头管沿着前主管弧口上下移动，导致前叉轴心沿着头管中心线上下移动，成车组装折叠后，前后轮会错位。

无论是折叠盒的对地不垂直性及前轴心的位移的变化，最终反馈到成车上，就会造成折叠后前后轴心错位，整车折叠后前后轮高低差超差，整车即使座管插到底，整车也无法保证对地平稳性。

为了保证前后轮的高低差和折叠盒的对地垂直性，就必须改变工艺流程。

可以采用折叠车架整体切割的方式，加工流程为：

1.备料 （含管材，小件）→管材下料→管材成型→冲或铣弧口→前三角组合点焊→前三角焊接→前三角校正→车架组合 （即前后三角组合定位）→车架焊接→车架校正。

经过加工，即可获得一个没有折叠盒的小轮径车架。

2.整体切割式的过程是，先制作一支标准样叉，把标准样叉安装到车架上。在切割台上进行定位调整 （确保前后轮在同一平面，即车架中心线与前叉中心线在同一平面）。折叠盒中心线到前叉前轴心的距离与折叠盒到后轮后轴心的距离，要按折叠车折叠后前后轴心错位的要求来选定。前后轴心连线与锯断机切割片要保持垂直。

切割 （根据折叠盒的宽度来确定切割片的距离）→嵌入折叠盒 （嵌入宽度决定于切割片宽度）→折叠盒点焊定位→折叠部位焊接→车架二次校正→中管铰孔。

整体切割式的优点在于：

1.折叠盒前后主管在切割前是一根管，切割后与折叠盒焊接具有唯一性，有效地避免了折叠部位前后管材的错位及带弧度的管材在折叠部位的前后流线型的缺失。消除了车架的焊接累积误差，整体切割前，含有各序累积误差的车架，经整体切割前的重新定位已是一个标准个体。

2.有效地保证折点的对地垂直性 （刀具调整时与前后轴心连线垂直），即确保了前后轮的高低差精度。

3.折点至前轴心的距离与折点至后轴心的距离的选定，确保最佳折叠效果。

通过改进加工工艺，能有效改善折叠自行车折叠后的不稳定性问题，使折叠自行车更方便、更可靠、更稳定，折叠后体积更小。通过改进折叠车架切割工艺，能有效解决整车的前后轮高低差以及折叠后整车的对地平稳性等问题，使折叠后整车尺寸达到最小化。目前，改进工艺后的折叠车已批量出口日本、韩国、新加坡、越南、美国等国家和地区。