汽车轻量化制造技术现状与发展.ppt

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汽车轻量化制造技术现状与发展汽车轻量化制造技术现状与发展题纲能源和环境双重压力倒逼汽车产业转型能源和环境双重压力倒逼汽车产业转型全球汽车产业处于材料革命前夜全球汽车产业处于材料革命前夜多种轻量化材料混合应用是汽车轻量化的发展方向多种轻量化材料混合应用是汽车轻量化的发展方向先进高强度钢（先进高强度钢（AHSSAHSS）的发展）的发展及成形技术及成形技术铝合金汽车的发展；铝合金车身成形，铝合金结构件先进铸造技术铝合金汽车的发展；铝合金车身成形，铝合金结构件先进铸造技术复合材料汽车的发展；碳纤维覆盖件、结构件成形技术，长纤维增复合材料汽车的发展；碳纤维覆盖件、结构件成形技术，长纤维增强强热塑性复合材料热塑性复合材料（LFT）（LFT）成形技术成形技术多种轻量化材料连接技术多种轻量化材料连接技术我国汽车材料替换革命的思考我国汽车材料替换革命的思考全球汽车产业处于材料革命前夜全球汽车产业处于材料革命前夜着着眼眼于于可可持持续发展展，节能能环保保成成为汽汽车工工业亟亟待待解解决决的的两两大大问题。

特特别是是大大范范围围雾雾霾霾天天气气倒倒逼逼汽汽车车产产业业大大调调整整。

调调整整目目标标集集中中在在“新新能能源源、新新材材料料、先先进进发发动动机机”三三大大方方面面。

随着新能源汽车的举步维艰，材料转换的重要性日渐凸显。

随着新能源汽车的举步维艰，材料转换的重要性日渐凸显。

我我国国节节能能与与新新能能源源汽汽车车产产业业发发展展规规划划（20122020年年）提提出出，到到2015年年，当当年年生生产产的的乘乘用用车车油油耗耗降降至至6.9升升/百百公公里里，节节能能型型乘乘用用车车油油耗耗降降至至5.9升升/百百公公里里以以下下，较较现现行行标标准准降降低低2.6L2.6L。

2020年年降降至至5.0升升/百百公公里里，节节能能型型乘乘用用车车油油耗耗降降至至4.5升升/百百公公里里以以下下；商商用用车新车油耗接近国际先进水平。

车新车油耗接近国际先进水平。

20102010年世界各国汽车燃油效率限额年世界各国汽车燃油效率限额过过去去二二十十年年，美美国国汽汽车车油油耗耗要要求求每每年年降降低低1%1%。

而而2010201020252025年年则则每每年年要要求求降降低低4%4%。

美美国国规规定定截截至至20162016年年汽汽车车油油耗耗要要达达到到6.66.6升升/百百公公里里，较较美美国国现现行行标标准准降降低低2.6L2.6L，20252025年年达达到到4.184.18升升/百公里百公里。

20142014年被称为电动汽车元年年被称为电动汽车元年李克强总理宣布：

我们要像对贫困宣战一样，坚决向污染宣战。

李克强总理宣布：

我们要像对贫困宣战一样，坚决向污染宣战。

而汽车是大范围雾霾天气的罪魁祸首之一，对策之一是大力发展新能源汽车。

国家发展战略明确鼓励发展新能源汽车，并在该领域技术研发、产业发展、市场推广等各方面都采取了力度很大的政策。

商务部研究院近日发布的商务部研究院近日发布的2014年消费市场发展报告年消费市场发展报告指出，今年将成为指出，今年将成为中国新能源汽车中国新能源汽车消费元年。

消费元年。

空气污染的环境压力空气污染的环境压力使使新能源汽车迎来明显利好。

据中国汽车工业协会预测，新能源汽车迎来明显利好。

据中国汽车工业协会预测，2014年中国新能源汽车销量将有望达到年中国新能源汽车销量将有望达到3.5万辆，万辆，同比增幅达同比增幅达100%。

若将混合动力各类车若将混合动力各类车型加上，将会达到型加上，将会达到6万辆的规模。

万辆的规模。

2014年将成为中国新能源汽车消费元年。

新能源汽车已年将成为中国新能源汽车消费元年。

新能源汽车已成为今年北京车展的最大亮点。

在本届北京车展上全球首发的成为今年北京车展的最大亮点。

在本届北京车展上全球首发的118辆车中，中外车企共全辆车中，中外车企共全球首发新能源车球首发新能源车79辆，约占七成。

辆，约占七成。

我国新能源汽车发展可能再次落后，我国新能源汽车发展可能再次落后，“湾道超车湾道超车梦想落空梦想落空!

有人称2013年是电动汽车元年，即，国际电动汽车产业化取得了突破。

据统计，新型动力汽车去年的全球销量已经突破57.8万台，超出2012年销量1万多台。

据预测，2014年全球电动汽车市场将同比增长86%。

德政府于2011年5月出台了德国联邦政府国家电动汽车发展规划，其目标是：

在2020年德国上路的电动及混合动力汽车达100万辆，到2030年至少达到600万辆，到2050年电动交通网络覆盖全德城市区域。

美国特斯拉公司2013年销量超过2.2万辆，通用汽车雪佛兰混合动力车在美国销量为23,094辆，日产聆风纯电动车销量为22,610辆。

新能源新材料双轮驱动新能源新材料双轮驱动电动汽车发展的必由之路电动汽车发展的必由之路国际名牌电动汽车都采用复合材料为主的新材料。

这也是他们续航能国际名牌电动汽车都采用复合材料为主的新材料。

这也是他们续航能力和电池重量低的原因所在。

力和电池重量低的原因所在。

如，德国BMW、大众、意大利兰博基尼、日本帝人和美国GM都开发了碳纤维车身电动汽车。

我国电动汽车增重高达我国电动汽车增重高达30-40%，远远超过国际先进，远远超过国际先进水平（德国大众电动汽车增水平（德国大众电动汽车增重重6-16%），复合材料电动），复合材料电动汽车成为减重的最佳出路，汽车成为减重的最佳出路，可平衡增加的电池重量。

可平衡增加的电池重量。

纯电动车整车质量与续航能力关系轻量化是汽车发展的历史必然轻量化是汽车发展的历史必然汽车发展至今已经超过汽车发展至今已经超过100100年年,目前的瓶颈是能源制约和环境污染目前的瓶颈是能源制约和环境污染.石油是不可石油是不可再生的资源再生的资源,汽油和柴油驱动的机动车造成的污染有目共睹汽油和柴油驱动的机动车造成的污染有目共睹.各国政府相继提出了燃油经济性指标各国政府相继提出了燃油经济性指标,硬性规定汽车公司到达百公里油耗指标硬性规定汽车公司到达百公里油耗指标,如美国政府的如美国政府的CAFACAFA标准是标准是20122012年至少需要达到每加仑年至少需要达到每加仑29.729.7英里英里（百公里油耗百公里油耗88升升），到，到20162016年需达到年需达到34.1（34.1（百公里油耗百公里油耗6.96.9升升）,2025）,2025年则为年则为54.5（54.5（百公里油耗百公里油耗4.34.3升升）.）.对超过对超过CAFCAF目标的部分，主机厂需要支付每目标的部分，主机厂需要支付每0.10.1英里每加仑为英里每加仑为5.55.5美元美元/辆辆的罚金。

的罚金。

提高燃油经济性有多种途径：

汽车轻量化，增加变速箱中的速度等级，柴油技提高燃油经济性有多种途径：

汽车轻量化，增加变速箱中的速度等级，柴油技术，汽油直喷技术，可变气门（术，汽油直喷技术，可变气门（VVTVVT），涡轮增压等等。

鉴于研发所需时间和成），涡轮增压等等。

鉴于研发所需时间和成本的限制，当前主机厂主要考虑轻量化的手段。

本的限制，当前主机厂主要考虑轻量化的手段。

在轻量化的材料选择上在轻量化的材料选择上,未来将是多种材料并存的局面未来将是多种材料并存的局面:

超高强度钢超高强度钢,镁铝合镁铝合金金,增强树脂材料增强树脂材料.每一种材料都由其优缺点每一种材料都由其优缺点.在不降低部件力学性能的前提在不降低部件力学性能的前提下下,努力降低重量是轻量化的方向努力降低重量是轻量化的方向.总重量（Kg）15501407125311541011行程（Km）186203.6226.6244.3275.5纯电动车整车质量与续航能力关系研研究究表表明明，约约75%75%的的油油耗耗与与整整车车质质量量有有关关，降降低低汽汽车车质质量量,就就可可有有效效降降低低油油耗耗以以及及排排放放。

目目前前，大大量量研研究究表表明明，汽汽车车质质量量每每下下降降10%10%，油耗下降，油耗下降6-8%6-8%，排放降低，排放降低4%4%。

轻量化是汽车节能和环保，提高续航能力最有效措施之一。

轻量化是汽车节能和环保，提高续航能力最有效措施之一。

轻量化是实现节能减排的有效手段轻量化是实现节能减排的有效手段多种材料混合应用是汽车轻量化的发展方向多种材料混合应用是汽车轻量化的发展方向。

在欧洲车身会议文献中，自在欧洲车身会议文献中，自2006年至年至2011年，年，72个车身中，有个车身中，有38个钢个钢/铝铝/复合材料混合车身复合材料混合车身,占占53%。

先进高强度钢（先进高强度钢（AHSSAHSS）的发展）的发展在在白白车车身身中中，低低碳碳钢钢与与高高强强低低合合金金钢钢（HSLA）的的重重量量比比呈呈下下降降趋趋势势；约约束束淬淬火火高高强强钢钢（PHS）的的重重量量比比呈呈上上升升趋趋势势；烘烘烤烤硬硬化化钢钢的的用量将维持不变。

用量将维持不变。

通通通通过过过过低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢、HSLAHSLA的的的的减减减减少少少少以以以以及及及及PHSPHS的的的的增增增增加加加加，使车身重量减轻使车身重量减轻使车身重量减轻使车身重量减轻。

低碳钢低碳钢（260-260-270MPa270MPa）烘烤硬化钢烘烤硬化钢（300-300-390MPa390MPa）HSLAHSLA（440-440-650MPa650MPa）DP600DP600（590-980MPa590-980MPa）PHSPHS（900-900-1500MPa1500MPa）2005200541%41%12%12%-目前目前12%12%20%20%25%25%30%30%12%12%未来未来12%12%20%20%15%15%25%25%28%28%第三代第三代AHSSAHSS发研发目标发研发目标：

性能可达到：

1000-1500MPa时具备20%-30%的延伸率应用从碰撞安全件延伸至结构件甚至外覆盖件，如下图所示。

美国汽车业高强钢的目标美国汽车业高强钢的目标：

1）第三代AHSS的量产，并且降低价格;2）强度达到1000-1500MPa，并可冷成形;3）材料可焊性好、成本低。

各种性能的钢材在车身的应用与发展各种性能的钢材在车身的应用与发展车身高强度钢的使用趋势车身高强度钢的使用趋势n沃尔沃公司在VOLVOXC90车身制造中同时采用冷、热冲压工艺n20062020年国内先进/超高强钢冲压模市场规模预测热冲压工艺示意图卷材下料加热传送冲压并迅速冷却热冲压工艺示意图热冲压工艺示意图热冲压工艺的优点热冲压工艺的优点回弹极小，成形精度好回弹极小，成形精度好高延展率，高强度高延展率，高强度减重减重极好的碰撞安全性极好的碰撞安全性机械科学院先进中心完成的机械科学院先进中心完成的高强度钢热冲压中试线高强度钢热冲压中试线德国德国BENTLERBENTLER公司中国工厂生产高强钢零件公司中国工厂生产高强钢零件德国德国BENTLERBENTLER公司中国工厂生产高强钢零件（续）公司中国工厂生产高强钢零件（续）铝合金汽车的发展铝合金汽车的发展铝合金成形工艺进步高性能铝合金铸件液压成型件铝合金连接件铝合金冲压件铝合金锻件应用铝合金零部件重量在整车重量的比例增加整车零件总数减少车身性能增强车身自重减小国际铝合金汽车发展国际铝合金汽车发展20022002年，全新奥迪年，全新奥迪A8A8通过使用性能更好的通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件大型铝铸件和液压成型部件，车身零件数，车身零件数量从量从5050个减至个减至2929个，车身框架完全闭合。

这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了个，车身框架完全闭合。

这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%60%，还，还使车重减少使车重减少50%50%。

新一代奥迪。

新一代奥迪Q7Q7将采用全铝车身将采用全铝车身。

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