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林逸林逸工学博士工学博士教授教授博士生导师博士生导师实验室建设的目的汇报提纲汽车轻量化汽车轻量化实现途径3汽车轻量化发展概况汽车轻量化发展概况4汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化大势所趋汽车轻量化大势所趋汽车轻量化国家重点实验室介绍汽车轻量化国家重点实验室介绍6北汽轻量化工作进展北汽轻量化工作进展215欧盟将实现CO2排放控制目标的基础确定为汽车的小型化和轻量化；各国汽车汽车COCO22排放法规要求排放法规要求汽车轻量化是降低排放的有效途径汽车轻量化是降低排放的有效途径世界铝业协会数据：汽车自重每减少10%，排放降低5～6%。美国“新一代汽车共同开发计划”（PNGV）将汽车轻量化列为汽车节能减排的三大技术措施之一；p汽车轻量化符合国家节能减排发展战略和中长期科技发展规划的要求。0500010000150002000025000300003500040000450002000200120022003200420052006200720082009年生产量+净进口量/净进口量，万吨0102030405060708090进口依存度，%生产量+净进口量净进口量进口依存度中国石油进口依存度变化情况中国各行业石油消费情况《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确将低能耗汽车列为重点领域和优先发展主题。汽车轻量化符合我国可持续发展要求汽车轻量化符合我国可持续发展要求我国自主品牌轿车平均比发达国家同类轿车重我国自主品牌轿车平均比发达国家同类轿车重88～～1010%%，，商用车平均重商用车平均重1010～～1515%%，，平均每百公里油耗比欧洲高平均每百公里油耗比欧洲高2323..22%%，，比日本高比日本高3737..88%%。。实验室建设的目的汇报提纲汽车轻量化实现途径汽车轻量化实现途径3汽车轻量化发展概况汽车轻量化发展概况4汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化大势所趋汽车轻量化大势所趋汽车轻量化国家重点实验室介绍汽车轻量化国家重点实验室介绍6北汽轻量化工作进展北汽轻量化工作进展125实验室建设的目的轻量化设计轻量化设计•使合适的材料、最优的结构形状和尺寸用在汽车结构合适的位置，使每部分材料都能发挥出其最大的承载或吸能作用。设计目标设计目标•将车身划分为吸能区和刚性区；•前纵梁直线化、分段化；•车身部件薄壁化、中空化、小型化及模块化•……设计原则设计原则•零部件模块化设计•结构优化•板厚减薄优化设计手段设计手段•车身外覆件车身底板车身横纵梁车门车架•发动机罩A柱B柱保险杆仪表板座椅……重点部位重点部位实验室建设的目的轻量化材料轻量化材料轻量化材料高强度钢第一代高强钢第二代高强钢第三代高强钢有色金属合金铝合金镁合金钛合金非金属复合材料热塑性复合材料热固性复合材料塑料橡胶实验室建设的目的轻量化材料轻量化材料种类密度（g/cm3）优点缺点应用铝合金2.70制造技术、机械性能、物理性能、抗腐蚀性、可持续发展等方面综合性能好成本高，抗承载力较弱铸造铝合金用于动力系统和轮毂等大型零部件；变形铝合金用于车身、保险杠、车厢底板、汽车空调系统等结构件及仪表板等装饰件镁合金1.74具有良好的铸造性能及加工性能，100%可回收成本高于铝合金，抗腐蚀、抗高温蠕变、抗疲劳性能差壳体类：壳体类：离合器外壳、变速箱离合器外壳、变速箱体、发动机前盖、曲轴箱等；体、发动机前盖、曲轴箱等；支架类：支架类：方向盘、座椅支架、方向盘、座椅支架、仪表盘框架、转向支架等；仪表盘框架、转向支架等；轮毂轮毂钛合金4.51强度最高，热膨胀系数低，可塑性好易加工，无磁性，抗腐蚀，对环境无污染，成本高发动机部件：阀门、阀簧、阀簧承座、连杆等；底盘部件：弹簧、排气系统、半轴、紧固件等；车身有色金属合金材料※铁密度为7.85g/cm3实验室建设的目的轻量化制造技术轻量化制造技术材料轻量化新工艺技术高强钢激光拼焊技术激光拼焊技术液压成形技术液压成形技术热成形技术热成形技术三维辊压成形技术三维辊压成形技术铝合金半固态成形技术喷射成形技术液压成形技术镁合金型材热挤压技术喷射成形技术电磁复合成形技术塑料气体辅助注射成型技术塑料-金属复合材料工艺低压反应注射成型技术复合材料低成本碳纤维体系开发技术LFT在线配混注塑成型技术真空辅助树脂传递模塑成型技术非热压罐成型工艺实验室建设的目的汇报提纲汽车轻量化实现途径汽车轻量化实现途径2汽车轻量化发展概况汽车轻量化发展概况4汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化大势所趋汽车轻量化大势所趋汽车轻量化国家重点实验室介绍汽车轻量化国家重点实验室介绍6北汽轻量化工作进展北汽轻量化工作进展135Ø轻量化材料在汽车上的使用比重不断提高；Ø结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高，如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化目的；Ø汽车制造业在成形方法和联接技术上不断创新。实验室建设的目的发达国家汽车轻量化发展概况发达国家汽车轻量化发展概况发达国家在过去的发达国家在过去的2020年间平均车重约降低了年间平均车重约降低了2525％；预计未来％；预计未来1010年年内，乘用车还将继续减轻内，乘用车还将继续减轻2020％。％。p欧美等发达国家高度重视汽车轻量化，在汽车轻量化的道路上已经走过了30多年，汽车轻量化技术不断发展，主要表现在：Ø北美汽车铝的应用水平最高，乘用车单车平均用铝量超过150kg。Ø欧洲、日本平均单车用铝超过120kg。Ø全铝车身AudiA8单车用铝量达550kg，车身质量减轻50％，静态扭转刚度提高60％。ØØ我国我国目前单车用铝合金不到目前单车用铝合金不到100kg100kg。。汽车轻量化材料汽车轻量化材料p铝合金汽车轻量化材料汽车轻量化材料•近几年，镁合金在国外汽车制造中以年均25％的速度快速增长；•汽车上有60多种零部件可以用镁合金制造；•北美生产的汽车上平均每辆含镁合金4.08kg；•福特汽车公司宣称2020年单车镁合金用量将达到90kg。发达国家•我国富有镁资源（30亿吨），目前供应着世界70％以上的原镁；•从“十五”开始，连续三个五年计划将镁的开发应用列入863计划或重大支撑项目；•已用镁合金试制出20余种汽车零部件；•我国汽车实际平均用镁量为3kg左右。我国p镁合金奇瑞汽车：5年内单车用镁合金力争达到30kg。汽车轻量化材料汽车轻量化材料东风公司：已经开发应用了车身、底盘、变速箱、发动机、大型复杂类等多类25种镁合金部品。一汽集团：已经开发并生产出10多种镁合金部件，形成1500吨/年镁合金压铸生产能力。加入稀土生产新型耐热压铸镁合金。。长安汽车：已开发出10个全新镁合金汽车零部件，并集成应用在自主品牌轿车上，实现单车最大用镁量超过20kg。p国内汽车应用镁合金现况：实验室建设的目的汇报提纲汽车轻量化实现途径汽车轻量化实现途径2汽车轻量化发展概况汽车轻量化发展概况3汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化大势所趋汽车轻量化大势所趋汽车轻量化国家重点实验室介绍汽车轻量化国家重点实验室介绍6北汽轻量化工作进展北汽轻量化工作进展145p中国汽车工业协会发布的《汽车轻量化意义》中指出：当前应通过对汽车总体结构进行分析和优化，实现整车轻量化的六个方面：1.汽车零部件的精简、整体化和轻质化2.发动机轻量化3.变速器轻量化4.悬架轻量化5.车身轻量化6.附件轻量化随着经济的持续快速发展，中国已成为世界汽车第一大生产和消费国，轻量化已成为中国汽车工业可持续发展的一个重要课题，需要政府引导汽车、钢铁等相关企业以及科研院校共同合作来解决。汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化设计汽车轻量化设计Ø在产品设计中全面应用有限元分析和结构优化方法，实现结构、形状和尺寸的优化；Ø利用多目标优化设计方法获取零部件结构参数，对零部件的多个性能指标进行优化匹配；Ø利用碰撞能量传递路径分析指导零部件设计，确保汽车碰撞安全性。p发展趋势：用铝合金板制造发动机舱盖等车身外覆盖件◆降低车身结构重量；◆显著提高当发生碰撞时对行人的保护性。目前我国两个亟待解决的问题：1.铝合金板生产。高性能形变铝合金板材开发研制尚处于起步阶段，车身外覆盖件用铝合金板材主要依靠进口；2.零件加工工艺。尚未完全自主掌握变形铝合金板材应用关键技术。铝合金研究前景展望铝合金研究前景展望u将铝合金锻造零件设计成中空型，在其中注入硅化物泡沫，在减轻重量的同时保持坚硬。u宝马5系使用的铝合金车门，每个车门可以减重50磅。铝合金研究前景展望铝合金研究前景展望p宝马对铝合金的应用：p目前镁合金作为结构件在汽车上大规模应用需解决以下问题：耐腐蚀性能差现有的表面防腐处理技术很难达到汽车使用寿命要求镁合金研究前景展望镁合金研究前景展望抗高温蠕变和抗疲劳性能差很难满足动力系统和轮毂等大型结构件的使用要求塑性变形能力差加工成品率低合金体系少可供选择的牌号有限要推广镁合金在自主品牌汽车上的大规模应用，需在高性能合金体系开发、先进防腐技术、先进成形工艺等方面开展系统研究。p汽车制造中可以规模用镁的布局图镁合金研究前景展望镁合金研究前景展望ü主要应用：转向节、泵体、转向器壳体、阀体、悬挂支架和轮毂等高强度、高可靠性要求的铸件。ü国内研究现况：小型高强度的铝合金结构件已得到一定应用；大尺寸半固态成形零件相关技术仍有大量问题亟待解决。半固态加工半固态加工液态加工液态加工固态加工固态加工固液两相区成型固液两相区成型非枝晶组织非枝晶组织华东理工大学：华东理工大学：开展了半固态铝合金浆料制备，力学模型构建，数值模拟，组织、开展了半固态铝合金浆料制备，力学模型构建，数值模拟，组织、性能研究，坯料加工等工作，并对半固态铝合金在性能研究，坯料加工等工作，并对半固态铝合金在A501A501后悬挂控制臂上的应用进行后悬挂控制臂上的应用进行了工艺分析，研制出发动机支架等产品，综合性能指标达到同类合金锻造产品，为了工艺分析，研制出发动机支架等产品，综合性能指标达到同类合金锻造产品，为半固态加工技术应用奠定了基础。半固态加工技术应用奠定了基础。汽车轻量化制造汽车轻量化制造pp铝合金半固态成形技术：铝合金半固态成形技术：实验室建设的目的汇报提纲汽车轻量化汽车轻量化实现途径3汽车轻量化发展概况汽车轻量化发展概况4汽车轻量化前景展望汽车轻量化前景展望汽车轻量化大势所趋汽车轻量化大势所趋1汽车轻量化国家重点实验室介绍汽车轻量化国家重点实验室介绍6北汽轻量化工作进展北汽轻量化工作进展25•2007年12月20日，联盟正式成立。现有16家成员单位和28家伙伴单位。联盟秘书处挂靠在中国汽车工程学会。•是国家科技部首批试点联盟。•在全行业树立了汽车轻量化的概念，带动了行业轻量化技术的突破与创新。•被评为“国家科技计划优秀组织单位”。•在近几年的工作中，联盟各单位在联盟的组织下以轻量化共性关键技术攻关为主线，以五种目标车型轻量化集成应用为平台，通过技术攻关和合作交流，在轻量化设计技术、轻量化材料技术、轻量化制造技术和共性技术平台建设等四个方面开展了大量工作。•2007年12月20日，联盟正式成立。现有16家成员单位和28家伙伴单位。联盟秘书处挂靠在中国汽车工程学会。•是国家科技部首批试点联盟。•在全行业树立了汽车轻量化的概念，带动了行业轻量化技术的突破与创新。•被评为“国家科技计划优秀组织单位”。•在近几年的工作中，联盟各单位在联盟的组织下以轻量化共性关键技术攻关为主线，以五种目标车型轻量化集成应用为平台，通过技术攻关和合作交流，在轻量化设计技术、轻量化材料技术、轻量化制造技术和共性技术平台建设等四个方面开展了大量工作。汽车汽车轻量轻量化技化技术创术创新战新战略联略联盟盟汽车轻量化技术创新战略联盟汽车轻量化技术创新战略联盟实验室成员单位实验室成员单位★中汽学会鞍钢股份吉林大学一汽集团东北大学马钢股份宝钢股份武钢集团中汽院湖南大学东风汽车上汽集团吉利汽车奇瑞汽车长城汽车北汽股份长安汽车●●●●●●●●●●●●●●●●★●中心实验室分实验室实验室成员单位3层：办公室及会议室(约600m²)2层：材料实验