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

摘要：車身輕量化是汽車節(jié)能減排的有效手段之一，對汽車輕量化的必要性、實施措施、研究現(xiàn)狀等進行了研究，明確了在最初設(shè)計狀態(tài)下，注重優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)、各零部件輕量化設(shè)計有利于實現(xiàn)車身輕量化的結(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

近年來，隨著中國工業(yè)化的不斷推進，節(jié)能減排已經(jīng)漸漸進入人們的視線，各國專家學(xué)者紛紛致力于輕量化研究。輕量化是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施之一，研究發(fā)現(xiàn)實現(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)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。總體來說，這三方面是未來輕量化發(fā)展的主流。

1車身輕量化措施

輕量化，是指在保證強度和安全的前提下，盡可能降低車身質(zhì)量從而提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，減少排氣污染[1]。20世紀(jì)以來，安全、節(jié)能、環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，有研究數(shù)字顯示，如果汽車整車質(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，汽車輕量化已經(jīng)成為當(dāng)今世界汽車工業(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企業(yè)的競爭力。汽車輕量化的益處如圖1所示[3]。圖1汽車輕量化的必要性目前，實現(xiàn)車身輕量化主要有3個措施，即優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu)和形狀尺寸，在車身制造上采用輕質(zhì)材料以及先進制造工藝[4]。第一種措施主要是利用有限元法和優(yōu)化設(shè)計措施進行結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[5]，以減少車身骨架和車身鋼板的質(zhì)量[6-7]；第二種措施目前看來應(yīng)該是車身輕量化的主流，已經(jīng)有很多種輕質(zhì)材料應(yīng)用于車身制造工業(yè)[8]；第三種措施為先進制造工藝的應(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車身輕量化應(yīng)用現(xiàn)狀

車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法如圖2所示，從車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化入手實施車身輕量化是最能夠體現(xiàn)車身設(shè)計和仿真分析水平的一條實施路徑。通過車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化所獲得的減重收益往往最經(jīng)濟，對于物料成本、項目投資等影響都很小。車身結(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（計算機輔助工程）仿真技術(shù)，零件形狀優(yōu)化則需注重零件細節(jié)。高強度鋼和低密度材料減少的質(zhì)量及相對成本對比如表1所示，輕量化材料的種類如圖3所示。如圖3所示，輕量化材料主要有兩個發(fā)展方向：a)以高強度鋼、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身材料的發(fā)展方向。如圖4所示，先進制造工藝主要包括零件工藝和車身工藝。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；車身工藝主要有激光焊接、CMT（冷金屬過渡焊接技術(shù)）焊接、鉚接、結(jié)構(gòu)膠等。在實際工作中，采用先進制造工藝實施車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)的點焊工藝。例如：鋁合金發(fā)動機蓋，其內(nèi)板及加強板之間一般采用TOX鉚接工藝替代點焊工藝，而內(nèi)外板之間仍然采用包邊工藝進行連接。同時，制造工藝設(shè)備的技術(shù)發(fā)展也在促進車身更好地實現(xiàn)輕量化[10]。

3結(jié)語

面對日益緊迫的新能源危機和環(huán)境污染問題，對汽車輕量化的需求越來越迫切，輕量化技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。在各大汽車企業(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汽車企業(yè)所推廣應(yīng)用的輕量化技術(shù)———兼顧成本優(yōu)勢的輕量化材料選擇及相應(yīng)新輕量化工藝運用，并在最初設(shè)計狀態(tài)下注重優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)、各零部件輕量化設(shè)計。文章對于輕量化技術(shù)的討論可為其他汽車企業(yè)選擇與之相適應(yīng)的車身輕量化技術(shù)提供參考，同時對企業(yè)輕量化技術(shù)推進具有一定的指導(dǎo)意義。

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［8］陳力禾.汽車輕量化之鎂［R］.昆明：中國機械工程學(xué)會，2011.

［9］倪晉尚.輕量化技術(shù)在現(xiàn)代汽車中的應(yīng)用［J］.公路與汽運，2008(5)：4-7.

［10］沈建東，王鏑.車身輕量化技術(shù)策略的研究和應(yīng)用［J］.上海汽車，2012(6)：42-47.

作者:姚慶偉 單位:長城汽車股份有限公司