[0001] 本申请涉及电动自行车部件成型技术领域，尤其是涉及一种采用液态锻和抽管工艺制作轻量化车架部件的方法和车架部件。

[0002] 电动车车架部件包括头管、下管、电机座等，是构成电动车整体结构的关键部分。通常采用重力铸造方式进行一体成型制造，这种方法能够实现部件的一次性成型，简化了
生产流程。然而，重力铸造存在一些固有的缺陷，比如模具耐用度不高，容易在高温熔液的
冲击下产生裂纹，缩短了模具的使用寿命。铸件表面容易出现粗糙和不平整，增加了后续的
加工和处理成本。此外，重力铸造导致材质疏松和针孔问题，这会降低铸件的强度和耐久
性，影响电动车的整体性能和安全性。

[0003] 为了提高铸件的强度，传统做法是增加产品厚度或设计加强筋，导致重量在5kg左右，成车偏重，不仅违背了电动车轻量化的设计初衷，还会造成材料的浪费。模具不耐用，1
万‑1.5万支就要换新的模具，费用偏高。 同时，这也意味着需要更多的抛光和检验工作，进
一步提高了生产成本。

[0027] 下面将结合附图1‑4，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施
例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申
请保护的范围。

[0028] 本申请实施例公开一种采用液态锻和抽管工艺制作轻量化车架部件的方法和车架部件100，该车架部件100由采用液态锻和抽管工艺制作轻量化车架部件的方法制成。为
了更好地理解该方法，现先对车架部件100的结构具体展开说明。参照图1，车架部件100由
管坯200一体成型，车架部件100的头端201为头管1，中部为下管2，尾端为用于安装马达的
马达座3，头管1、下管2和马达座3为一体结构，在保证整体强度的同时，能够减少材料投入，
有助于节约成本。头管1的轴线与下管2的轴线之间的夹角为钝角，头管1靠近下管2的外侧
一体成型有上管接头11，上管接头11位于下管2的上方，便于实现头管1与上管的连接，保证
安装后的整体强度。

[0029] 作为可选的实施方式，上管接头11为方框结构，且该方框结构与头管1的内腔相连通，便于实现上管与上管接头11之间的插接，保证上管与头管1的连接稳固性。马达座3为弧
线形的半管结构，内部成型有用于放置马达的安装腔。下管2内部沿轴向形成有中空腔，可
用于安装电池等，下管2壁面开设有与中空腔连通的窗口，该窗口处可匹配安装封盖。

[0030] 进一步的，参照图2至图4，采用液态锻和抽管工艺制作轻量化车架部件的方法包括以下步骤：
参照图2的（a），利用液态锻造制作管坯200，管坯头端201成型为头管1，中部202为
下管2的基体，尾端203呈圆形设置，为马达座3的基体。利用液态锻造成型管坯200，管坯头
端201直接成型为头管1结构，头管1上具有上管接头11等，结构较复杂，利用液态或半固态
金属的流动性，通过模具可实现复杂形状的精确成型。液态锻造能够在较低的应变速率下
进行，这有助于减少材料内部的孔洞和裂纹等缺陷，从而提高产品的内部质量和力学性能。
其次，液态锻造可以产生更细小的晶粒结构，这有助于提高材料的强度和韧性，特别是在需
要高强度和高韧性的应用中。此外，液态锻造的金属流动性较好，可以更容易地填充模具的
复杂形状，从而实现更复杂的几何形状和更精细的尺寸精度。

[0031] 利用液态锻造成型后的管坯200长度为815.5mm，头管1靠近管坯中部202一端的外径为105mm，壁厚为3.5mm，自管坯200头部向中部202，外径逐渐增大，过渡至管坯中部202和
尾端203的外径为110mm，壁厚为4mm。

[0032] 成型的管坯尾端203呈圆形设置，便于抽管工艺。参照图2的（a），对管坯中部202和尾端203进行抽管处理，使管坯中部202和尾端203长度变长且壁厚变薄，在不同受力位置加
工不同壁厚。将管坯200的一端固定在抽管机上，然后通过机械力将管坯200的另一端拉过
一个较小直径的模具，从而使得管坯200的壁厚逐渐变薄，长度相应增加。通过多次抽管工
艺可使得管坯200在不同受力位置实现不同的壁厚，例如在受力点加厚，不受力点做薄，从
而优化材料的使用效率和结构强度。管坯200经过抽管工艺后，管坯中部202的壁厚范围为：
2±0.5mm，所述管坯尾端203的壁厚范围为：3.5±0.5mm。本实施例中，管坯中部202的壁厚
为2mm，管坯尾端203的壁厚为3.5mm。抽管后的管坯200长度为1036.7mm。

[0033] 通过在不同受力位置加工不同壁厚，差异化壁厚设计，可以确保材料在需要高强度支撑的地方具有足够的厚度，而在不需要承受较大力的地方则可以减少壁厚，从而减轻
整体重量。抽管工艺还能使管件表面更加光滑，减少后续抛光处理的需求，进一步降低生产
成本。此外，这种工艺还有助于减少材料的内部应力，提高产品的稳定性和可靠性。

[0034] 参照图2的（b），对管坯尾端203进行扩管处理，使管坯尾端203的外径变大。将扩管机的模具挤压管坯尾端203，通过机械压力使管坯尾端203扩张，从而增加管坯尾端203直
径。抽管后的管坯200长度为1016.7mm，利用扩管工艺使管坯尾端203的外径范围为：135±
5mm，本实施例中，管坯尾端203扩管后的外径为135mm。

[0035] 管坯尾端203为马达座3的基体，马达座3作为安装马达或其他驱动组件的位置，需要成型出容纳马达或其他驱动组件的空间，通过扩管工艺可有效地改变管坯尾端203的尺
寸，与更大直径的马达或其他驱动组件相匹配。扩管工艺允许在现有材料的基础上进行尺
寸调整，而不是通过切割和去除材料来实现，可以减少材料的浪费，提高生产效率和降低成
本。

[0036] 参照图2的（c），对管坯尾端203远离管坯中部202的部分进行缩管处理，实现端口的缩径。利用缩管工艺使所述管坯尾端203端口的外径范围为：105±5mm，本实施例中，管坯
尾端203端口的外径为105mm。将管坯尾端203远离中部202的部分放置在缩管机的模具内，
通过施加外部压力，使管坯尾端203远离中部202的部分在模具内受到压缩。缩管处理使得
管坯尾端203可对马达形成包裹空间，缩管可以增强管材端口的局部刚度和强度，增强其耐
久性和可靠性。

[0037] 参照图3的（d），对管坯尾端203进行压扁处理，使管体整体的截面为椭圆结构。管坯尾端203被放置在具有特定形状的模具中，然后通过施加压力，对管坯200进行压缩。这种
压力作用于管坯200的两侧，使其从一个圆形截面变为椭圆形截面。通过压扁处理，可提高
管材在弯曲或扭转载荷下的抗力。

[0038] 参照图3的（e），对管坯尾端203进行移位处理，实现管坯尾端203的压平处理。通过机械夹具或模具固定管坯200的一端，然后对另一端施加压力，使其沿着垂直管轴方向移
动。管坯尾端203一部分材料被推向管端的一侧，从而实现管坯尾端203底面的压平效果，便
于后续的压弯工艺。

[0039] 对管坯尾端203进行压弯整形处理。具体的，参照图3的（f），对管坯尾端203进行一次压弯工序，使管坯尾端203底面凹陷，实现管坯尾端203的一次压弯；参照图4的（g），对管
坯尾端203进行二次压弯工序，使管坯200端口相对管坯中部202抬高，实现管坯尾端203的
二次压弯。

[0040] 通过外部力作用于管坯尾端203，使其发生弯曲变形，从而实现所需的形状。在一次压弯工序中，管坯尾端203被放置在模具上，然后通过压力机施加压力，使得管坯尾端203
底面发生凹陷，形成初次弯曲。二次压弯工序则是在一次压弯的基础上，进一步对管坯尾端
203进行加工，使其端口相对于管坯中部202抬高，形成更为精细和复杂的管件形状。通过压
弯整形能够为管坯尾端203赋予所需的空间形状和功能特性。

[0041] 压弯整形后，所述管坯尾端203中部202的拐角的倒圆角半径值为：60±5mm。本实施例中，管坯尾端203中部202的拐角的倒圆角半径值为60mm。在管坯200的拐角处，应力往
往会集中，增加裂纹形成的风险。所述管坯尾端203靠近所述管坯中部202的拐角的倒圆角
半径值为：28.7±5mm。本实施例中，管坯尾端203靠近所述管坯中部202的拐角的倒圆角半
径值为28.7mm。倒圆角有助于平滑应力分布，降低应力集中，从而提高管件的疲劳寿命。

[0042] 所述管坯尾端203中部的拐角α的角度值为：107±5°。本实施例中，管坯尾端203中部的拐角的角度值为107°，为马达提供合适的容纳空间。所述管坯尾端203靠近所述管坯中
部202的拐角β的角度值为：136±5°。本实施例中，所述管坯尾端203靠近所述管坯中部202
的拐角的角度值为136°。

[0043] 对压弯整形后的管坯200整体进行成型处理。具体的，参照图4的（h），对压弯整形后的管坯200进行压封水工序实现预成型操作。参照图4的（i），对管坯200进行液压成型工
序，实现管坯200整体的成型。通过液压系统对管坯200施加高压液体，使管坯200在模具内
受到均匀的压力作用，从而实现材料的塑性变形。在液压成型过程中，管坯200被放置在上
下模具之间，液压油被泵入系统，对管坯200施加压力，使其按照模具的形状进行成型。如此
能够在较低的成型力下实现复杂形状的管坯200成型。其次，液压成型可以提高生产效率，
缩短生产周期，有助于提高产品精度，让产品标准化。

[0044] 参照图4的（j），对成型后的管坯200进行数控加工，得到最终产品。可采用铣床在成型制品上加工出马达座3及下管2上的窗口，为匹配马达的安装，马达座3是一个通过多次
倒圆角处理形成近似弧形的盖状结构，具有弧形顶板以及在顶板两侧的侧板，并非筒状结
构，需要采用铣床进行切割加工。对铣床加工之后的制品进行打磨、抛光以及去毛刺，获得
成品。

[0045] 利用重力铸造工艺制造出的车架部件100疏松有针孔，需要增加加强筋和厚度提高产品强度，使得车架部件100的重量在5kg左右，成车偏重且浪费材料。而本发明采用液态
锻造以及抽管工艺，通过数控加工后，车架部件100的整体长度为893.8mm，整体重量为2kg
左右。通过差异化厚度设计，只在需要的地方使用更厚的材料，实现了材料的精准利用，从
而减轻重量并节省材料，这种工艺适用于需要高强度和轻量化的车架部件100制造。使用液
压水涨模具和数控加工技术，提高产品的精度和标准化程度。模具经久耐用，减少了更换频
率和成本；抽管工艺使产品表面光滑，减少了抛光成本。材质晶体结构紧凑，提高了产品的
整体强度。

[0046] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述，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
能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示
或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的
特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是
两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0047] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。