原子车架,钢管车车架

复制原子车架

国内有不少原子赛车的爱好者,不过只有少数人买了原厂的整车,更多的爱好者都是选择自己动手做一台。

我的一个朋友也是很喜欢这台车,2012年前后做过一台整车,没有装本田的红头,只是装了一台颇有年头的化油器雅阁发动机,还玩的不亦乐乎。后来因为场地有限,那台车卖给上海某爱好者了,但是他做原子车的热情一点没有减少,网上有关原子制作的图片他基本都收集到了。为了保证尺寸和原厂一致,他又费尽周折在网上买了一台出过事故的原车车架,后来我才知道这个车架名气不小,不少爱好者都知道。

原子在山东即墨的工厂我去过一趟的,车架的加工工艺和我们当年做X18S差不多,因为只做一种车型,焊接夹具固定拼接的。而根据网上的资料来看国外一些是用三维柔性焊接平台配合专用夹具制作车架,我那时对三维柔性焊接平台了解非常有限,不过那些配合的夹具确实看起来很工业化。

我的朋友根据这些图片资料,采购了整套的三维柔性焊接平台,然后又做了一整套的焊接夹具,包括前后副车架,整车拼接,钢管坡口,钢管打孔,并且做了好几个车架出来。

后来我朋友去广州一段时间,做原子车架的重任就落到我的身上,我按照原来的夹具继续做,发现不是一件容易的事。第一个车架花了大概两三周的时间,做完我就停下来了,因为这个车架做起来太费时间,耗人力。那时候钢管坡口全部是手工打磨,焊接夹具也没有深入了解,还不能做出很好的优化。于是当年弯的几十根大管就一直收藏着了,时间一转就到了2017年底,朋友手上有客户需要四台,他也打算做两台自己玩,既然需要小批量生产了,首要问题还是先搞定图纸。

淘宝上的原子图纸,价格不高,但是也没有啥用处。

有朋友讲网上有现成的图纸,不过还没找到靠谱的,不管是万能的淘宝,还是grabcad,都没有满意的结果。我甚至直接付费购买了一套3D模型,原本以为一劳永逸,到手打开才发现细节有限,这个模型做个文稿摆个造型没问题,一旦涉及到摆臂定位等细节只能说比瞎猜只好那么一点心理安慰。或者说我对这种数模的理解还不够深,不能充分发挥其价值,毕竟我认识的朋友里做原子的不少都是拿着几张照片开工,而且出来效果还不错。


付费的图纸,一套两三百美刀,只是看起来不错。

这些捷径都走不通,还好有一个原车架,在一个月黑风高的夜晚,原车架的三维点云就扫出来了,实际根据我多次三维扫描的经验来看,量产车做防滚架,车身内部很容易扫描,因为特征比较丰富,并且都是连续的大面。而钢管结构的车架因为体积大,钢管占的比例很少,而且特征比较单一,在连续扫描的时候很难完美的拼接起来,也就是很难获得一个相对准确的完整点云。实际操作下来发现问题也是可以解决的,三维扫描之外增加额外的定位设备即可,先给出标记点的框架,然后扫描仪填充细节就可以很好的解决钢管车架三维点云扫描的问题。


扫描出来的点云

点云出来后就是处理了,在处理过几种车型的防滚架之后,基本的逆向工作流程算是熟悉了,钢管车架相对来说还更容易一些,主要是提取圆柱的中心轴,两侧的大管因为扫描数据有残缺扫掠遇到一些问题,其他处理的过程没有太大难度。原车架图纸很快就出来了,但是没有完全参照原车架的尺寸来做,因为两侧的大管之前已经做好,还有原车架的后副车架变形严重,综合一下,前后副车架和两侧大管的造型保留现有设计,两侧支撑管的位置参照点云数据,完整车架的数模就出来了。


黄色为整合后实际加工的三维图,蓝色为原车架扫描的点云数据,看起来还是有偏差的。

然后就是夹具设计和车架加工了。

我们的钢管加工工艺已经比较成熟,直管坡口全部数控等离子切割,弯管一次性弯好,整个制作过程最花时间的地方是两侧大管和前副车架连接的位置。上下共四个连接点,副车架事先做好,但是做副车架的时候没有考虑连接点的配合问题,只能等着上大管的时候现场切割打磨,下面的口相对还简单些,慢慢打磨就可以了。上面的连接点是三根钢管的交点,打磨起来相当费劲,改进后的工艺是直接把这些口切割到位,焊接的时候会节省很多时间。


直管数控等离子坡口切割


弯管

原子车架整体并不复杂,前后是副车架,四根大弧度的管把前后副车架连接起来,实际制作也是先把前后副车架,包括上面的悬架吊耳一起做好,然后整体拼接。实际做这个车架的难度在于这几根大管上,大弧度弯管一般都是拉弯,拉弯的弧尺寸很难测量,只能用模板来靠,而且发现偏差了也很难校准,根据实际加工的情况来看整根弯管最大偏差只能控制在10mm以内。


放了好多年的两侧大管


大管弯管的靠模


焊接好的前副车架,气保焊


焊接好的后副车架,气保焊


焊接好的摆臂,氩弧焊


摆臂焊接螺套,氩弧焊

几根大管弯好后,如何定位是个更头大的问题,因为大管弧度一直有变化,并且还不精准,一台车的管好不容易拼上去,下一台车拼成什么样还不知道,这样做出来的车架基本没有什么一致性可言。当然对于大部分爱好者来说,只做一台感觉要好得多,不需要为一致性犯愁。

侧面支撑和侧面大管的配合


最耗时间的位置,侧面大管和前副车架连接位置。

夹具设计才是做原子车架最具挑战的地方,还是因为这几根大管,我朋友之前是参照国外的夹具设计来制作的,实际使用并不理想。

夹具应该是用来限制工件的六个自由度,但是实际制作需要考虑装夹,拆卸,不能完全靠夹具来限制所有的自由度,有些自由度是靠相邻的工件来限位,有些自由度对焊接定位没有太大影响,那就不用限制,把这一基本问题弄清楚之后,几根大管的限位夹具也就容易设计了。下面的两根管限制在一个平面上,上面的两根管只用夹具限位一个点,前后都是靠和副车架的配合限位,实际使用还有改进的空间,横向尺寸没有准确限位。


完成的车架

实际加工下来六台车架的一致性还是比较好的,在引入三维扫描设备后整个车架的尺寸偏差也是很容易测绘出来的,其实就是把做好的车架再扫描一遍,然后和原三维图对比,出具检验报告。这种测绘方式对于大学生方程式和大学生巴哈赛车的前后悬架安装吊耳来说更有价值,可以在车架焊接完成后确定这些安装点的实际位置,根据这一数据设置悬架。

后来因为和朋友关于一个订单意见不合,朋友决定车架还是自己做了,所以以后原子车架我也不会做了,这个帖子只是一个总结。