張昕

摘 要：自進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)體制也日益完善，這在很大程度上促進(jìn)了我國汽車行業(yè)的發(fā)展，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)從2010年至今，我國汽車的總產(chǎn)量位居世界第一。汽車在便利人們生活出行，極大地改善和提高人們生活的質(zhì)量的同時(shí)，其對燃油方面的排放、環(huán)境的保護(hù)、增加交通壓力以及安全隱患等方面帶來了巨大的威脅，節(jié)能減排和安全性能的提高已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代汽車所重點(diǎn)關(guān)注的問題。然而，汽車輕量化在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)汽車的節(jié)能減排和性能提高，目前來說已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車行業(yè)普遍所關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)也是各個(gè)主機(jī)廠競爭的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化 整車開發(fā) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U462.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（c）-0052-02

所謂的汽車輕量化，主要是在確保汽車的安全性能和強(qiáng)度穩(wěn)步提高的同時(shí)，能夠使汽車整備的質(zhì)量獲得顯著降低，從而使得汽車的動(dòng)力性有所提高，在燃料方面的消耗有顯著降低以及減少對大氣的污染?？茖W(xué)研究表明，汽車的整體的質(zhì)量減少一半，則在燃油方面的消耗相應(yīng)的也會(huì)減少一半。隨著社會(huì)發(fā)展的需要，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)逐漸成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，而汽車輕量化的主導(dǎo)思想是在本著安全性能穩(wěn)步提高的前提下，實(shí)現(xiàn)對各總成零部件的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對車型譜的全面優(yōu)化。換言之，汽車輕量化已經(jīng)逐漸成為當(dāng)汽車行業(yè)發(fā)展的主要潮流。

1 確定汽車輕量化的技術(shù)路線

在進(jìn)行整車開發(fā)的過程中，輕量化技術(shù)路線往往會(huì)受到諸多條件的影響，如，市場的定位、工廠的規(guī)劃、公司平臺(tái)以及設(shè)計(jì)計(jì)劃等，因此，在初期就需要對新材料和新工藝的應(yīng)用進(jìn)行合理的繪畫設(shè)計(jì)，以此來更好地滿足汽車輕量化的具體要求。

1.1 汽車輕量化設(shè)計(jì)

第一，在概念階段設(shè)定科學(xué)合理的整備質(zhì)量對于有效控制后期車型成本的變化和可行性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的作用。然而，重量的設(shè)定在汽車開發(fā)過程中通常是逆向過程，在概念階段通過對科學(xué)的分析將與整備質(zhì)量目標(biāo)相關(guān)的重量范圍精確的計(jì)算出來。

第二，待確定整備質(zhì)量的目標(biāo)確定后，便需要將公司現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝與量產(chǎn)車型的單位質(zhì)量成本有機(jī)結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)對當(dāng)下現(xiàn)有工藝水平、汽車整備質(zhì)量以及成本進(jìn)行科學(xué)推算。同時(shí)，通過分析和比較現(xiàn)有車型的整備質(zhì)量目標(biāo)，明確車型成本所對應(yīng)的技術(shù)路線之間的關(guān)系，并以此作為合理選擇汽車輕量化技術(shù)路線的重要依據(jù)。

第三，汽車輕量化作為一個(gè)系統(tǒng)化的工程，并不是簡單地針對某個(gè)零件的單獨(dú)減重，局部重量的變化在很大程度上深深地影響著汽車其他的部位，這也就是經(jīng)常所所說的汽車重疊加效應(yīng)，如，車身質(zhì)量的減重，會(huì)有效降低燃油系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量，且所謂的靈敏度分析主要是對整車相應(yīng)部位重量和性能的有效分析?？偠灾?，在對整車進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對汽車輕量化技術(shù)手段和路線、質(zhì)量和性能靈敏度分析的重視。

1.2 汽車輕量化材料的選擇

所謂的輕量化材料主要是指密度低、強(qiáng)度高，且應(yīng)用整車上面后能夠有效地提升單位面積承載質(zhì)量的新型材料，如，高強(qiáng)鋼、非金屬材料以及與鋁合金、鎂合金為代表的輕質(zhì)合金等?，F(xiàn)如今，國際上對輕量化材料的使用有了明確的法律規(guī)定，例如：生命周期的排放要求以及回收的性能等，新材料的使用在很大程度上對于汽車的節(jié)能減排、安全舒適度以及對抗現(xiàn)有的能源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)等具有十分重要的作用，逐漸成為汽車材料的重要方向。因此，我們要在汽車總成本最低的情況下，在確保總質(zhì)量成本的最小化、性能最優(yōu)化的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地選擇新型材料，從而能夠保證材料性能的有效發(fā)揮且材料性能過剩的情況不會(huì)出現(xiàn)?，F(xiàn)如今，國際上關(guān)于汽車材料應(yīng)用的主要趨勢為多種材料的優(yōu)化組合，高強(qiáng)化和輕質(zhì)化是其最主要的發(fā)展方向。

2 汽車輕量化的制造工藝

選擇合適的材料是確定輕量化技術(shù)路線之后的重點(diǎn)工作，然而輕量化的制作工藝作為一項(xiàng)專業(yè)的技術(shù)手段在很大程度上能將設(shè)計(jì)與材料有機(jī)結(jié)合起來使其成為一種產(chǎn)品，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了材料與結(jié)構(gòu)之間的銜接。同時(shí)，輕量化制造工藝應(yīng)用水平的高低體現(xiàn)了輕量化的實(shí)際水平。液壓和熱壓成型、先進(jìn)的連接技術(shù)、塑料微發(fā)泡工藝以及復(fù)合材料的纖維增強(qiáng)等都是其最主要的制造工藝。

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平較之前有了很大地提高與改善，人們對于汽車的要求顯著提高，相應(yīng)的汽車在輕量化方面的設(shè)計(jì)要求也獲得了明顯提升，汽車輕量化制造過程中更為先進(jìn)的工藝不斷地涌現(xiàn)出來，同時(shí)通過對原有技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，可生產(chǎn)材料的強(qiáng)度獲得了明顯提高。如，超高強(qiáng)度的生產(chǎn)強(qiáng)度一般在在1 200 MPa以上的，可以在門檻和地板橫梁的部位進(jìn)行廣泛應(yīng)用，這也是現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展的一大進(jìn)步，但是在具體的操作過程中還是存在著許多不足，需要不斷地對其改進(jìn)和完善。

但是，先進(jìn)制造工藝的應(yīng)用并不是一帆風(fēng)順的，它會(huì)受到諸多因素的影響，如，成本、設(shè)計(jì)和設(shè)備等。簡而言之，輕量化制造工藝在汽車中的應(yīng)用，有利于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在促進(jìn)汽車性能的有效提升、產(chǎn)品生產(chǎn)周期的縮短、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)以及帶來巨大化輕量化效應(yīng)等方面都具有非常重要的意義。

3 汽車輕量化實(shí)現(xiàn)的有效途徑

汽車輕量化實(shí)現(xiàn)的有效途徑一般包括結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度高密度低材料的使用以及先進(jìn)輕量化制造工藝技術(shù)的應(yīng)用。汽車輕量化和整車的剛度、NVH等相互矛盾，基于對能源、環(huán)保以及成本等重要因素的考慮，需要最大限度地實(shí)現(xiàn)汽車輕量化重要目標(biāo)，但是要把握好度，輕量化過度不僅會(huì)造成汽車制造總成本的顯著增加，并且剛度方面也會(huì)出現(xiàn)明顯下降。因此，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)便逐漸成為汽車輕量化的重要環(huán)節(jié)，可以利用最低的成本實(shí)現(xiàn)性能的最佳化，也可以獲得最明顯的減重效果。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面必須必備經(jīng)驗(yàn)豐富且理論實(shí)踐水平較高的設(shè)計(jì)工程師，以此來進(jìn)行合理的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

強(qiáng)度高密度低材料的使用與先進(jìn)輕量化制造工藝技術(shù)的應(yīng)用作為兩種有效的汽車輕量化的途徑，在具體的設(shè)計(jì)過程中對于成本非常敏感，因此，在進(jìn)行大批量生產(chǎn)的汽車行業(yè)中，迫于對成本的敏感性逐漸使眾多汽車制造企業(yè)在新工藝和新材料額度使用過程中變得小心翼翼。盡管降低整車的質(zhì)量是汽車輕量化的終極目標(biāo)，但是減重的多少并不能以此來作為重要的評(píng)價(jià)依據(jù)，其真正有效的評(píng)價(jià)還需要將車型設(shè)計(jì)的尺寸和性能等綜合起來考慮。

4 結(jié)語

近年來，隨著社會(huì)發(fā)展的需要，能源短缺的形勢越來越嚴(yán)峻，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)逐漸成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。汽車輕量化可以在確保汽車的安全性能和強(qiáng)度穩(wěn)步提高的同時(shí)，能夠使汽車整備的質(zhì)量獲得顯著降低，從而使得汽車的動(dòng)力性有所提高，在燃料方面的消耗顯著降低，有利于節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和環(huán)境保護(hù)。

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