吴永欣
广州大运机车有限公司
摘要：随着世界汽车行业的不断发展，汽车的产量正在逐年增加，我国自2010年以来，就已经位居世界汽车产量的首位，并且带动了社会经济的发展，也逐渐改善了社会民众的生活质量。但随着社会环境的不断恶化，使得消耗柴油、汽油能源，影响环境健康的汽车行业发展当中，受到较大的压力和挑战，如何减少对环境的破坏，实现节能减排的效果，就成为汽车行业发展的重点，这其中既要满足汽车的能源消耗，也要减少汽车的污染源排放量，于是轻量化生产就成为首要选择，从车身的整体重量当中进行优化设计，保证汽车的正常使用，同时节省燃油的消耗。
关键词：汽车轻量化；整车开发；技术应用
一、汽车轻量化生产介绍
汽车的轻量化生产就是要使得汽车的整体车身重量得到降低，并保证其正常的功能实现，以此提升汽车的整体动力和减少对于能源的消耗。在汽车的正常行驶当中，由于车身自身重量的缘故，油耗方面会出现较大的浪费，并且在没有增加其他负重的情况下，车身的重量依然是油耗的主要原因。在随着社会生活中对环境保护力度的加大，汽车燃油消耗造成的环境污染逐渐被社会各界重视，并且节能减排已经成为社会各企业发展的主要趋势。汽车行业的节能减排就在于要将整体车身进行轻量化的生产，以减少由于车身自身重量带来的燃油消耗增加造成的环境污染。
首先，汽车轻量化的生产要保证汽车的整体性能不受影响，主要就体现在由于车身重量的减轻，汽车的稳定性会出现问题，因此汽车的轻量化生产当中汽车的稳定性是首要问题，也是重点问题，并且，对于轻量化生产带来的车身构造变化，会影响汽车的防碰撞能力，一定程度上会使得汽车在面对交通事故时出现严重的损坏，所以，这也成为汽车轻量化生产的关注点；
其次，轻量化生产所必需的技术要求，要达到汽车的正常生产水平，不仅要保证正常功能的实现，也要减少一定的车身重量，因此生产技术的先进性就受到关注；
最后，根据汽车的车身重量减少，燃油消耗也会降低，进而能够最大限度的减少对环境的影响和破坏，所以这就使得汽车的轻量化生产成为社会可持续发展的必然趋势。
二、汽车轻量化生产的途径选择
实现汽车轻量化通常有三种方式：其一，结构设计方面的改进；其二是有着低密度和高强度的材料应用；其三是使用先进的轻量化生产技术。实际上，汽车轻量化与汽车整车刚度、NVH等是一对矛盾体，一方面受到环保问题、能源消耗问题以及成本增加的因素，需要汽车生产满足轻量化的目标，但在过度的轻量化生产当中，形成了成本增加、刚度下降等情况。因此，轻量化中的一个重要环节就是对于汽车结构的设计进行改进，这也是实现轻量化生产成本最低的途径之一。但实际的设计当中，设计师要有着较为丰富的轻量化汽车设计经验，才能实施轻量化的设计活动开展，这也是一个正向开发的过程。而后两种轻量化途径在汽车轻量化设计过程中成本敏感性较大，作为大批量生产的汽车行业，成本的敏感特性迫使众多主机厂在使用新工艺、新材料时非常小心慎重。
虽然汽车的整车制造当中轻量化作为最终目标，以减少质量、保证性能和刚度为目的，但绝不是仅仅依靠减重多少进行衡量，要将汽车的整车性能、总体尺寸等因素进行全面细致的考虑，以此才能做出评价。在汽车的轻量化生产当中，基本实现的过程就是将整车的重量进行减少、将性能进行提高、将结构进行设计改进以及将成本进行合理控制。所以，规定重量并做好轻量化车型的设计，是汽车轻量化生产过程中不可缺少的重要环节。
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三、汽车轻量化生产在整车开发中的实际应用
在整车开发过程中，轻量化技术实现受所设计的车型在市场当中的定位以及工厂规划和公司平台等因素的影响，在设计初期就需要进行新材料、新工艺应用的规划以满足轻量化目标的需求，即在车型设计初期就需要制定适合车型定位的轻量化技术路线，设定合理的成本与重量目标。
（一）轻量化设计
轻量化设计的概念阶段是将整车的质量生产作为基础，在此基础上对其进行轻量化生产目标的实施。前期的轻量化生产目标设立是否合理就在很大程度上决定着整车后期轻量化的生产能否实现，当前的整车开发当中，整车质量的轻量化生产一般选择逆向的过程，即在概念提出阶段，通过对整车质量生产的分析和计算，得出轻量化生产的重量控制范围，之后将整车的性能实现、功能实现进行代入，以此实现整车的轻量化生产目标确定。在目标确定之后，要结合汽车生产企业的生产工艺水平和量产车型的单位具体成本，之后在生产工艺确定、单位成本测算完成的情况下，测算设计的轻量化车型整备质量和总体成本，结合轻量化汽车生产目标进行对比分析，得出设计的轻量化车型与技术路线的对应关系，以此作为选择合适的轻量化生产路线的依据。此外，汽车轻量化的生产并非针对某一零部件的减重，其是一项系统性的工程，需要考虑整车的质量和性能。
（二）轻量化的材料选择
轻量化的材料选择是要保证车身具有一定的硬度和刚度，同时重量相对减轻，使得整车单位面积在面对压力时能够获得较为可靠的支撑力，例如常见的高强度钢、轻质铝合金、轻质镁合金以及非金属类的材料等。当前，国际上对于轻量化的汽车生产材料做了规定，即要求其在满足轻量化的基础上，实现一定的回收性能和少量的生命周期排放，所以轻量化的新材料使用不仅影响着车辆的节能减排以及安全稳定方面，也对于社会环境下的能源危机、材料环保等有着重要的意义和作用，这也是汽车未来材料生产的重要发展方向。但在这其中，如何保证低成本下的整车材料实现轻量化，就由成本与质量的关系所决定，如果超出一定限度，就会使得材料的性能出现过剩或者不能够充分发挥材料性能的情况。
（三）轻量化制造工艺
汽车的轻量化生产当中，设计的实现与材料的选择是保证前期工作开展的基础，而制造工艺是将设计与材料结合的必要手段和必要过程，能够代表着轻量化汽车的生产水平。常用的制造工艺包括有：热压成型、激光焊接、液压成型、高强钢辊压成形等。并随着汽车生产工艺的不断进步和设计要求的不断提升，在以上几种生产工艺当中出现了更先进的新型生产工艺：薄板热成型、低压液压成型TRB技术等。同时在原有技术上的不断改进也使得可生产的材料强度越来越高，例如高强钢辊压已可生产强度达到1200MPa以上的超高强钢，可用在门槛、地板横梁等部位。
四、总结
总而言之，随着社会节能减排理念的不断深入，在汽车的整车开发中，这些轻量化制造工艺的应用，为汽车的节能减排带来巨大的贡献，不仅提高汽车性能并且可缩短产品的生产周期，使之生产出传统工艺所不能够实现的复杂结构与强度，其带来的轻量化效应也是巨大的，并对于社会的可持续发展意义重大。
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论文作者:吴永欣
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第12期
论文发表时间:2019/9/19
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