導(dǎo)語(yǔ)：輕量化節(jié)能技術(shù)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：車(chē)身輕量化是汽車(chē)節(jié)能減排的有效手段之一，對(duì)汽車(chē)輕量化的必要性、實(shí)施措施、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了研究，明確了在最初設(shè)計(jì)狀態(tài)下，注重優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)、各零部件輕量化設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：輕量化；新型材料；生產(chǎn)工藝；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著中國(guó)工業(yè)化的不斷推進(jìn)，節(jié)能減排已經(jīng)漸漸進(jìn)入人們的視線(xiàn)，各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者紛紛致力于輕量化研究。輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，研究發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)輕量化的途徑主要有采用新型材料、優(yōu)化生產(chǎn)工藝和采用新技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)，這三方面是未來(lái)輕量化發(fā)展的主流。

1車(chē)身輕量化措施

輕量化，是指在保證強(qiáng)度和安全的前提下，盡可能降低車(chē)身質(zhì)量從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，減少排氣污染[1]。20世紀(jì)以來(lái)，安全、節(jié)能、環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，有研究數(shù)字顯示，如果汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量降低10%，燃油效率可提高6%～8%[2]。在節(jié)能減排日益緊迫的背景下，汽車(chē)輕量化已經(jīng)成為當(dāng)今世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的潮流。輕量化技術(shù)的應(yīng)用可以極大地提高汽車(chē)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。汽車(chē)輕量化的益處如圖1所示[3]。圖1汽車(chē)輕量化的必要性目前，實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化主要有3個(gè)措施，即優(yōu)化汽車(chē)框架結(jié)構(gòu)和形狀尺寸，在車(chē)身制造上采用輕質(zhì)材料以及先進(jìn)制造工藝[4]。第一種措施主要是利用有限元法和優(yōu)化設(shè)計(jì)措施進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]，以減少車(chē)身骨架和車(chē)身鋼板的質(zhì)量[6-7]；第二種措施目前看來(lái)應(yīng)該是車(chē)身輕量化的主流，已經(jīng)有很多種輕質(zhì)材料應(yīng)用于車(chē)身制造工業(yè)[8]；第三種措施為先進(jìn)制造工藝的應(yīng)用，包括激光拼焊板技術(shù)、熱壓成型技術(shù)和液壓成型技術(shù)[9]。

2車(chē)身輕量化應(yīng)用現(xiàn)狀

車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法如圖2所示，從車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手實(shí)施車(chē)身輕量化是最能夠體現(xiàn)車(chē)身設(shè)計(jì)和仿真分析水平的一條實(shí)施路徑。通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化所獲得的減重收益往往最經(jīng)濟(jì)，對(duì)于物料成本、項(xiàng)目投資等影響都很小。車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要方法如圖2所示，主要包括接頭優(yōu)化、斷面優(yōu)化、零件形狀優(yōu)化等。接頭優(yōu)化和斷面優(yōu)化需要借助于CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）仿真技術(shù)，零件形狀優(yōu)化則需注重零件細(xì)節(jié)。高強(qiáng)度鋼和低密度材料減少的質(zhì)量及相對(duì)成本對(duì)比如表1所示，輕量化材料的種類(lèi)如圖3所示。如圖3所示，輕量化材料主要有兩個(gè)發(fā)展方向：a)以高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金為代表的金屬材料；b)以碳纖維復(fù)合材料、玻纖復(fù)合材料和工程塑料為代表的非金屬材料。如圖3所示，從下到上代表了目前車(chē)身材料的發(fā)展方向。如圖4所示，先進(jìn)制造工藝主要包括零件工藝和車(chē)身工藝。零件工藝主要有熱沖壓成型、TRB（柔性軋制板）差厚板工藝、TWB激光拼焊工藝和Patch鋼板工藝等；車(chē)身工藝主要有激光焊接、CMT（冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)）焊接、鉚接、結(jié)構(gòu)膠等。在實(shí)際工作中，采用先進(jìn)制造工藝實(shí)施車(chē)身輕量化與新材料的應(yīng)用密切相關(guān)，新技術(shù)、新材料往往需要采用新的成型和連接工藝。如果采用鋁合金材料代替鋼材，鋁與鋁之間的連接或者鋁與鋼之間的連接也不能再使用傳統(tǒng)的點(diǎn)焊工藝。例如：鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，其內(nèi)板及加強(qiáng)板之間一般采用TOX鉚接工藝替代點(diǎn)焊工藝，而內(nèi)外板之間仍然采用包邊工藝進(jìn)行連接。同時(shí)，制造工藝設(shè)備的技術(shù)發(fā)展也在促進(jìn)車(chē)身更好地實(shí)現(xiàn)輕量化[10]。

3結(jié)語(yǔ)

面對(duì)日益緊迫的新能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題，對(duì)汽車(chē)輕量化的需求越來(lái)越迫切，輕量化技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在各大汽車(chē)企業(yè)中，新的輕量化技術(shù)不斷涌現(xiàn)并得以應(yīng)用。主要闡述了A汽車(chē)企業(yè)所推廣應(yīng)用的輕量化技術(shù)———兼顧成本優(yōu)勢(shì)的輕量化材料選擇及相應(yīng)新輕量化工藝運(yùn)用，并在最初設(shè)計(jì)狀態(tài)下注重優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)、各零部件輕量化設(shè)計(jì)。文章對(duì)于輕量化技術(shù)的討論可為其他汽車(chē)企業(yè)選擇與之相適應(yīng)的車(chē)身輕量化技術(shù)提供參考，同時(shí)對(duì)企業(yè)輕量化技術(shù)推進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。

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作者:姚慶偉 單位:長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司