熔模铸造技术从传统的生产尺寸精确的小规格铸件,逐步发展到能生产高质量的大型、薄壁整体精密铸件。该技术的快速发展也为一体化自行车架的制造提供了可能。一体化自行车架有效避免了焊接的缺陷,并能提升整体结构的力学性能。同时,一体化成型自行车架造型美观,顺应了轻量化、低碳化的发展趋势,具有广阔的市场前景。本论文依据现有自行车架基本设计参数和人机工程学确定了车架的相关结构参数。在充分结合了铸造工艺以及自行车架安全性能要求的基础上,运用Solid Works软件完成了一体化车架的三维建模。通过ANSYS有限元对车架的强度以及模态进行了分析,并根据车架变形、应力以及固有频率等对车架进行了结构优化。最终确定车架最大应力为55.476MPa,最小质量为1.926kg,减重约51%。所设计车架固有频率为49.06Hz,大于理论的路面激振频率34.72Hz,不会在实际行驶中发生共振。在结构设计基础上,本文对自行车架蜡模工艺进行了研究。根据实际生产工艺发展现状,车架蜡模采用分体制备方案,将蜡模分为前三角蜡模以及后叉蜡模。通过Moldflow软件对蜡模浇口位置的分析,得出前三角蜡模的最佳浇口位置在三角形的三个中点处附近,后叉蜡模在平叉与立叉的交叉处附近。最后,运用Moldflow软件并结合实际经验,对前三角蜡模以及后叉蜡模设计了合理的浇注系统。通过控制单一变量,利用Moldflow软件对注蜡工艺参数进行模拟分析,系统研究了熔体温度、模具温度、保压时间以及注蜡时间等工艺参数对车架前三角蜡模以及后叉蜡模体积收缩率的影响。结果表明,对车架前三角蜡模以及后叉蜡模影响最大的注蜡工艺参数为熔体温度,其次为注蜡时间,然后是保压时间与模具温度。在此基础上,优化了注蜡工艺参数,确定前三角蜡模的最佳工艺参数为熔体温度56℃,模具温度21℃,注蜡时间27s,保压时间35s;后叉蜡模的最佳工艺参数为熔体温度56℃,模具温度23℃,注蜡时间7s,保压时间12s。优化后前三角蜡模的平均体积收缩率为3.265%,后叉蜡模的平均体积收缩率为3.670%。