长 安 汽 车 轻 量 化 技 术 研 究 与 应 用 重 庆 长 安 汽 车 股 份 有 限 公 司 研 究 总 院 先 期 技 术 研 究 所
目 录 1 2 3 长 安 轻 量 化 技 术 规 划 长 安 轻 量 化 技 术 研 究 成 果 长 安 轻 量 化 技 术 应 用 及 问 题
目 录 1 2 3 长 安 轻 量 化 技 术 规 划 长 安 轻 量 化 技 术 研 究 成 果 长 安 轻 量 化 技 术 应 用 及 问 题
一 轻 量 化 目 标 到 2020 年 比 现 有 基 础 车 型 整 备 质 量 降 低 100Kg 第 一 步 2015 年 后 推 出 的 换 代 车 型 平 均 减 重 40-50Kg 第 二 步 2020: 换 代 车 型 再 减 重 40-50Kg 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
二 轻 量 化 节 能 技 术 平 台 思 路 在 不 降 低 性 能 的 前 提 下, 通 过 结 构 优 化 设 计 轻 质 材 料 和 先 进 工 艺 的 集 成 应 用, 同 时 兼 顾 性 能 重 量 和 成 本 三 个 因 素, 建 立 起 长 安 汽 车 轻 量 化 节 能 技 术 平 台, 实 现 轻 量 化 目 标, 为 达 到 2015 年 节 能 惠 民 油 耗 目 标 提 供 有 力 支 撑 轻 量 化 节 能 技 术 平 台 结 构 优 化 设 计 轻 质 材 料 与 工 艺 模 块 化 集 成 设 计 结 构 拓 扑 优 化 板 厚 减 薄 优 化 轻 质 材 料 先 进 工 艺 镁 合 金 材 料 铝 合 金 材 料 高 强 度 钢 非 金 属 材 料 成 形 工 艺 连 接 工 艺 热 成 形 激 光 拼 焊 液 压 成 形 辊 压 成 形 铆 接 粘 接 焊 接
三 轻 量 化 节 能 技 术 路 径 结 构 优 化 设 计 通 过 建 立 全 参 数 化 有 限 元 模 型, 进 行 整 车 结 构 拓 扑 优 化, 在 保 证 性 能 的 前 提 下 实 现 减 重 10% 轻 质 材 料 提 高 高 强 钢 板 在 白 车 身 上 应 用 的 比 例 到 70%, 主 要 应 用 到 B 柱 加 强 件 门 槛 加 强 件 前 纵 梁 前 后 碰 撞 横 梁 车 门 防 撞 梁 等 零 部 件 在 高 端 车 和 新 能 源 车 上 批 量 应 用 轻 质 合 金, 包 括 铝 合 金 前 罩 铝 合 金 前 后 碰 撞 横 梁 铝 合 金 行 李 箱 镁 合 金 仪 表 板 支 架 镁 合 金 座 椅 骨 架 镁 合 金 动 力 总 成 壳 体 类 零 部 件 镁 合 金 转 向 柱 支 架 推 动 以 塑 代 钢, 主 要 以 玻 纤 增 强 复 合 材 料 的 应 用 为 主, 开 发 塑 料 前 端 模 块 塑 料 翼 子 板 塑 料 备 胎 盒 塑 料 油 箱 塑 料 门 模 块 等 零 部 件 先 进 工 艺 先 进 成 型 工 艺 应 用, 超 高 强 钢 热 冲 压 高 强 钢 冷 辊 压 高 强 钢 内 高 压 成 形 技 术 的 应 用 为 主
目 录 1 2 3 长 安 轻 量 化 技 术 规 划 长 安 轻 量 化 技 术 研 究 成 果 长 安 轻 量 化 技 术 应 用 及 问 题
一 前 期 研 究 成 果 十 五 轻 量 化 研 究 成 果 长 安 公 司 2004 年 启 动 镁 合 金 长 安 汽 车 上 的 扩 大 应 用 专 项 课 题, 获 得 国 拨 资 金 80 万, 所 开 发 的 镁 合 金 零 部 件 批 量 装 车 3 万 余 辆, 并 销 往 全 国 各 地 长 安 课 题 团 队 是 国 家 十 五 科 技 攻 关 重 大 项 目 镁 合 金 开 发 应 用 及 产 业 化 项 目 核 心 成 员, 成 功 开 发 了 长 安 之 星 微 型 车 变 速 箱 壳 体 汽 缸 盖 罩 汽 缸 盖 前 端 盖 曲 轴 后 端 盖 方 向 盘 等 镁 合 金 零 部 件, 实 现 了 单 车 最 大 镁 合 金 用 量 9 公 斤, 批 量 装 车 5 万 辆 ; 该 项 目 荣 获 2005 年 度 中 国 汽 车 工 业 科 技 进 步 二 等 奖 长 安 之 星 微 型 车 十 五 长 安 镁 合 金 项 目 所 开 发 零 部 件
一 前 期 研 究 成 果 十 一 五 轻 量 化 研 究 成 果 汽 车 轻 量 化 及 轻 质 材 料 关 键 技 术 开 发 与 应 用 项 目,2007 年 启 动, 获 国 拨 资 金 200 万, 2011 年 顺 利 通 过 重 庆 市 科 委 组 织 的 验 收 汽 车 结 构 轻 量 化 设 计 技 术 与 轻 量 化 材 料 应 用 项 目,2008 年 启 动, 获 国 拨 资 金 550 万, 2010 年 顺 利 通 过 国 家 科 技 部 组 织 的 验 收,2012 年 获 公 司 科 技 进 步 二 等 奖 复 杂 镁 合 金 铸 件 与 集 成 应 用 技 术 开 发 项 目, 2007 年 启 动, 获 国 拨 资 金 442 万, 开 发 出 国 内 自 主 品 牌 第 一 个 镁 合 金 骨 架 座 椅, 在 汽 车 用 镁 合 金 行 业 首 次 实 现 单 车 最 大 用 镁 达 20kg, 居 国 内 第 一,2009 年 顺 利 通 过 国 家 科 技 部 组 织 的 验 收
一 前 期 研 究 成 果 十 一 五 轻 量 化 研 究 成 果 镁 合 金 座 椅 骨 架 镁 合 金 备 胎 架 镁 合 金 方 向 盘 骨 架 镁 合 金 离 合 器 壳 体 铝 合 金 前 罩 外 板 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 镁 合 金 汽 缸 罩 盖 镁 合 金 油 底 壳 镁 合 金 变 速 器 壳 体
二 荣 誉 成 果 牵 头 的 复 杂 镁 合 金 铸 件 与 集 成 应 用 技 术 开 发 项 目, 获 得 2011 年 重 庆 市 科 技 进 步 二 等 奖 1 项 ; 同 时 获 得 2011 年 汽 车 工 业 科 技 进 步 二 等 奖 1 项 参 与 的 高 品 质 镁 合 金 集 成 与 循 环 应 用 技 术 项 目, 获 得 2011 年 国 家 科 技 进 步 二 等 奖
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 结 构 拓 扑 优 化 镁 合 金 转 向 支 撑 总 成 高 强 钢 热 成 型 B 柱 加 强 件 铝 合 金 前 罩 高 强 钢 热 冲 压 后 门 防 撞 梁 塑 料 前 端 模 块 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 铝 合 金 摆 臂 镁 合 金 轮 毂 高 强 钢 辊 压 门 槛 加 强 件 高 强 钢 热 冲 压 前 门 防 撞 梁
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 结 构 拓 扑 优 化 结 合 长 安 在 研 的 混 动 车 型 C204, 基 于 原 非 参 数 模 型, 用 参 数 化 设 计 建 模 软 件 SFE-Concept 构 建 全 参 数 化 白 车 身 模 型, 快 速 形 成 概 念 方 案, 缩 短 开 发 周 期 C204 BIW 模 型 分 为 左 侧 围 右 侧 围 发 动 机 舱 地 板 置 物 板 顶 盖 6 个 部 分
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 镁 合 金 转 向 支 撑 概 念 化 替 代 设 计 CAE 分 析 外 形 尺 寸 :1430 575 410 mm3 装 配 分 析 结 构 优 化 结 构 优 化 装 配 分 析 材 料 : 镁 合 金 AM60B+ 铝 合 金 铸 造 机 台 :2500T+ 锁 模 装 置 制 程 : 一 体 压 铸 镁 合 金 + 铝 合 金 压 铸 件 组 件 重 量 :4.5kg, 减 重 约 3.9kg, 减 轻 率 46.24%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 镁 合 金 轮 毂 概 念 化 替 代 设 计 CAE 分 析 结 构 优 化 外 形 尺 寸 :15 6J 材 料 : 镁 合 金 AM60B 结 构 优 化 装 配 分 析 制 程 : 一 体 压 铸 镁 合 金 平 均 厚 度 :5.5mm 组 件 重 量 :5.35 kg, 减 重 约 1.85kg, 减 轻 率 25.7%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 替 代 设 计 碰 撞 分 析 结 构 优 化 确 定 方 案 制 造 加 工 设 计 方 案 : 采 用 薄 壁 中 空 且 截 面 带 有 加 强 筋 结 构 的 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 工 艺 性 能 : 挤 压 弯 曲 成 型, 满 足 碰 撞 安 全 性 能 零 件 重 量 : 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 总 成 重 量 2.53kg, 减 重 1.5Kg, 减 重 率 46% 左 右
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 铝 合 金 前 罩 结 构 优 化 刚 度 分 析 行 人 保 护 分 析 成 形 性 分 析 模 具 冲 压 装 配 分 析 材 料 :6016 铝 合 金 平 均 厚 度 :1.0mm 轻 量 化 : 铝 合 金 前 罩 总 成 10.76 kg, 比 钢 总 成 减 重 约 7.62kg, 减 重 率 40%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 铝 合 金 前 摆 臂 替 代 设 计 静 强 度 分 析 疲 劳 分 析 材 干 涉 检 查 料 : 铝 合 金 6082 改 良 结 构 优 化 装 配 分 析 工 艺 : 铝 合 金 锻 造 操 控 : 提 升 车 辆 动 态 操 控 灵 敏 性 轻 量 化 : 单 件 减 重 1.41kg, 一 车 副 2 件 减 重 2.82kg 减 重 率 为 40.5%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 塑 料 前 端 模 块 结 构 优 化 模 流 分 析 前 大 灯 ( 右 ) 散 热 器 冷 凝 器 前 罩 锁 前 大 灯 ( 左 ) 装 配 分 析 性 能 分 析 前 碰 撞 横 梁 导 风 板 ( 右 ) 导 风 板 ( 左 ) 集 成 性 : 原 26 个 金 属 零 部 件 被 一 个 塑 料 件 代 替, 并 集 成 了 散 热 器 冷 凝 器 等 8 个 零 部 件 轻 量 化 : 原 金 属 前 端 重 量 为 9.6kg, 塑 料 前 端 重 量 为 5kg, 减 重 近 50%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 高 强 钢 热 成 形 B 柱 加 强 件 结 构 优 化 成 型 性 分 析 碰 撞 分 析 制 造 加 工 模 具 设 计 冷 冲 压 : 厚 度 2.0mm 的 B410LA, 重 量 为 5.9kg 热 成 形 : 厚 度 1.5mm 的 热 冲 压 用 钢 B1500HS, 重 量 为 4.33kg, 提 高 车 身 安 全 性 能 轻 量 化 : 单 件 减 重 1.57kg, 一 车 副 2 件 减 重 3.14kg, 减 重 率 为 26.6%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 高 强 钢 辊 压 侧 围 门 槛 加 强 件 结 构 设 计 工 艺 设 计 模 具 设 计 制 造 加 工 冷 冲 压 : 厚 度 2.0mm 的 B410LA, 重 量 为 6.8kg 辊 压 : 厚 度 1.4mm 的 超 高 强 钢 HC950/1180MS, 重 量 为 4.76kg, 满 足 碰 撞 安 全 性 能 轻 量 化 : 单 件 减 重 2kg, 一 车 副 2 件 减 重 4kg, 减 重 率 为 30%
三 目 前 研 究 及 应 用 重 点 高 强 钢 热 成 形 前 / 后 门 防 撞 梁 前 门 防 撞 梁 结 构 优 化 成 形 性 分 析 后 门 防 撞 梁 结 构 优 化 成 形 性 分 析 轻 量 化 : 前 门 防 撞 梁 : 单 件 重 量 1.87kg, 单 件 减 重 0.6kg, 减 重 率 24.3% 后 门 防 撞 梁 : 单 件 重 量 1.39kg, 单 件 减 重 0.53kg, 减 重 率 27.7%
目 录 1 2 3 长 安 轻 量 化 技 术 规 划 长 安 轻 量 化 技 术 研 究 成 果 长 安 轻 量 化 技 术 应 用 及 问 题
一 应 用 情 况 高 强 钢 热 成 形 B 柱 加 强 件 采 用 高 强 钢 热 成 型 后, 单 件 减 重 减 重 率 为 26.6%, 不 增 加 成 本, 并 能 满 足 碰 撞 安 全 性 能 类 别 原 冷 冲 方 案 轻 量 化 热 成 形 方 案 材 料 B410LA B1500HS 厚 度 2.0mm 1.5mm 单 件 重 量 5.9kg 4.33kg 生 产 工 序 分 为 : 激 光 落 料 气 氛 保 护 加 热 高 速 冲 压 激 光 切 割 喷 丸 涂 油 一 体
一 应 用 情 况 高 强 钢 热 成 形 B 柱 加 强 件 高 强 钢 热 成 型 B 柱 加 强 件 目 前 已 经 批 量 应 用 于 C201 车 型 上
一 应 用 情 况 高 强 钢 热 辊 压 侧 围 门 槛 加 强 件 高 强 钢 辊 压 侧 围 门 槛 加 强 件 满 足 刚 度 性 能 和 碰 撞 安 全 性 能, 完 成 样 件 试 制 性 能 分 析 和 装 车 试 焊 等 类 别 原 冷 冲 方 案 轻 量 化 辊 压 成 形 方 案 备 注 主 要 材 料 B410LA HC950/1180MS 加 入 超 高 强 钢 辊 压 工 艺 技 术 厚 度 2.0mm 1.4mm 结 构 不 变, 减 薄 0.6mm 单 件 重 量 6.8kg 4.76kg 单 件 减 重 2.04kg, 左 右 共 减 重 4.08kg, 减 重 率 30% 总 成 重 量 8.6kg 6.56kg 单 总 成 减 重 2.04kg, 左 右 总 成 共 减 重 4.08kg, 减 重 率 24%
一 应 用 情 况 高 强 钢 热 辊 压 侧 围 门 槛 加 强 件 目 前 已 完 成 招 标 定 点 工 作, 采 购 部 已 经 下 发 第 二 轮 第 二 批 装 车 订 单 成 形 轧 辊 模 具 检 具 零 件
一 应 用 情 况 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 铝 合 金 前 碰 撞 横 梁 目 前 已 处 于 装 车 验 证 阶 段, 满 足 碰 撞 安 全 性 能 要 求 装 车 验 证 试 验 分 析
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 轻 量 化 技 术 主 要 问 题 主 要 问 题 : 轻 量 化 零 部 件 由 轻 质 材 料 或 者 是 先 进 成 形 工 艺 制 造, 而 轻 质 材 料 与 普 通 钢 材 相 比 价 格 明 显 增 加 (2-6 倍 ), 成 形 工 艺 由 于 只 掌 握 在 少 数 供 应 商 手 中, 导 致 加 工 成 本 也 比 传 统 的 增 加, 进 而 导 致 轻 量 化 零 部 件 成 本 增 加, 为 普 通 钢 材 的 1-3 倍, 因 此 难 以 在 量 产 车 上 大 规 模 批 量 应 用 对 策 建 议 : 建 议 轻 量 化 联 盟 等 积 极 向 国 家 争 取 政 策, 对 采 用 轻 量 化 零 部 件 的 自 主 品 牌 量 产 车 型 实 行 补 贴, 以 推 进 自 主 品 牌 汽 车 轻 量 化 进 程
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 拓 扑 优 化 问 题 及 对 策 问 题 1. 寻 求 拓 扑 优 化 结 果 最 优 解 问 题 对 策 : 拓 扑 优 化 结 果 的 优 劣 极 大 的 取 决 于 确 定 的 优 化 方 案, 因 此 可 增 加 优 化 方 面 与 高 校 行 业 间 的 技 术 交 流, 提 高 优 化 技 术 水 平 问 题 2. 优 化 结 果 与 真 实 结 构 的 一 致 性 问 题 对 策 : 加 强 在 改 款 过 渡 车 型 中 的 实 验 验 证, 寻 求 优 化 结 构 与 真 实 结 构 的 一 致 性, 为 以 后 的 优 化 工 作 提 供 保 障, 缩 短 产 品 开 发 周 期 问 题 3. 实 现 静 刚 度 模 态 与 疲 劳 碰 撞 等 线 性 与 非 线 性 联 合 仿 真 进 行 多 目 标 优 化 问 题 对 策 : 展 开 多 方 合 作, 联 合 高 校 科 研 机 构 甚 至 软 件 公 司 寻 找 一 个 高 效 可 靠 的 途 径 原 结 构 优 化 结 果 优 化 结 构
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 镁 合 金 应 用 问 题 问 题 1. 镁 合 金 应 用 应 突 破 异 质 材 料 连 接 和 防 腐 蚀 问 题 对 策 : 把 高 校 和 供 应 商 对 压 铆 和 锁 铆 技 术 镁 合 金 的 焊 接 技 术, 表 面 处 理 技 术 真 正 应 用 到 汽 车 的 零 部 件 上, 开 展 紧 密 的 产 学 研 合 作, 国 家 和 行 业 要 有 专 项 资 金 项 目 支 持 问 题 2. 耐 热 镁 合 金 的 抗 蠕 变 和 压 铸 成 形 问 题 对 策 : 开 展 镁 合 金 耐 热 抗 蠕 变 低 成 本 新 材 料 的 研 制, 扩 大 应 用 的 范 围 问 题 3. 原 材 料 价 格 波 动 大 及 成 本 高 的 问 题 对 策 : 行 业 牵 头 制 定 合 理 的 原 材 料 价 格 波 动 的 控 制 机 制, 上 游 企 业 原 镁 冶 炼 成 本 和 品 质 的 控 制
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 铝 合 金 应 用 问 题 问 题 1. 铝 板 成 本 高 的 问 题 对 策 : 提 高 铝 板 生 产 的 国 产 化, 建 立 汽 车 用 铝 板 标 准, 提 升 铝 板 企 业 的 技 术 能 力 提 升 和 质 量 控 制, 实 现 互 惠 双 赢 问 题 2. 制 造 工 艺 问 题 对 策 : 合 理 规 划 生 产 线, 建 立 铝 制 零 件 制 造 过 程 各 个 环 节 的 技 术 规 范 和 操 作 流 程, 并 建 立 相 应 的 操 作 培 训 机 制, 提 高 车 间 的 制 造 工 艺 水 平 问 题 3. 零 部 件 评 价 规 范 问 题 对 策 : 行 业 共 建 规 范, 制 定 专 门 针 对 铝 制 零 部 件 的 试 验 评 价 规 范, 规 范 行 业 秩 序, 缩 短 铝 板 的 应 用 周 期 采 用 全 铝 车 身 结 构 的 奥 迪 A8
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 复 合 材 料 应 用 问 题 问 题 1. 思 想 认 识 和 理 念 上 的 问 题 对 策 : 汽 车 主 机 厂 要 与 材 料 界 建 立 良 好 的 互 信 和 合 作 关 系, 加 强 复 合 材 料 性 能 优 势 的 宣 传, 提 高 复 合 材 料 汽 车 及 零 部 件 的 市 场 接 受 程 度 和 产 品 竞 争 力 问 题 2. 严 重 缺 乏 经 验 的 问 题 对 策 : 在 汽 车 领 域 大 规 模 应 用 复 合 材 料, 从 设 计 材 料 到 制 造 均 严 重 地 缺 乏 经 验 和 数 据 汽 车 工 程 师 普 遍 不 熟 悉 复 合 材 料 因 此 急 需 学 习, 借 鉴 和 提 高, 且 不 能 操 之 过 急, 这 是 一 个 长 久 而 缓 慢 的 过 程 加 强 汽 车 主 机 厂 高 校 ( 研 究 院 所 ) 材 料 供 应 商 之 间 的 合 作 和 联 系, 实 现 产 学 研 用 的 结 合 复 合 材 料 汽 车 部 件 超 轻 的 碳 纤 维 复 合 材 料 前 罩
二 轻 量 化 技 术 应 用 问 题 高 强 钢 应 用 问 题 问 题 1. 高 强 钢 成 形 工 艺 问 题 对 策 : 联 合 供 应 商 进 行 高 强 钢 成 形 工 艺 的 开 发, 进 行 多 种 成 形 工 艺 的 优 化 分 析, 解 决 高 强 钢 在 成 形 过 程 中 的 起 皱 开 裂 和 回 弹 问 题, 推 动 高 强 钢 的 大 批 量 应 用 问 题 2. 高 强 钢 应 用 的 成 本 问 题 对 策 : 建 立 高 强 钢 应 用 的 成 本 评 估 分 析 模 型, 与 供 应 商 共 同 进 行 高 强 钢 应 用 的 技 术 降 成 本 工 作, 解 决 高 强 钢 应 用 的 成 本 问 题 问 题 3. 先 进 高 强 钢 先 进 成 形 工 艺 的 应 用 问 题 对 策 : 建 立 针 对 先 进 高 强 钢 的 工 艺 与 成 本 的 评 价 分 析 模 型, 提 升 先 进 高 强 钢 成 形 工 艺 的 可 行 性 分 析 水 平 提 高 先 进 高 强 钢 的 焊 接 质 量