Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,1,题 纲,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,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（,AHSS,）的发展 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,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 强热塑性复合材料,(LFT),成形技术,多种轻量化材料连接技术,我国汽车材料替换革命的思考,题 纲 能源和环境双重压力倒逼汽车产业转型,2,全球汽车产业处于材料革命前夜,着眼于可持续发展，节能环保成为汽车工业亟待解决的两大问题。特别是,大范围雾霾天气倒逼汽车产业大调整。调整目标集中在“新能源、新材料、先进发动机”三大方面。随着新能源汽车的举步维艰，材料转换的重要性日渐凸显。,我国,节能与新能源汽车产业发展规划（,20122020,年）,提出，到,2015,年，当年生产的乘用车油耗降至,6.9,升,/,百公里，节能型乘用车油耗降至,5.9,升,/,百公里以下，,较现行标准降低,2.6L,。,2020,年降至,5.0,升,/,百公里，节能型乘用车油耗降至,4.5,升,/,百公里以下；商用车新车油耗接近国际先进水平。,2010,年世界各国汽车燃油效率限额,过去二十年，美国汽车油耗要求每年降低,1%,。而,20102025,年则每年要求降低,4%,。美国规定截至,2016,年汽车油耗要达到,6.6,升,/,百公里,，,较美国现行标准降低,2.6L,，,2025,年达到,4.18,升,/,百公里,。,全球汽车产业处于材料革命前夜 着眼于可持续发展，节能环保,3,2014,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。,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,2014年消费市场发展报告,指出，今年将成为,中国新能源汽车消费元年。,空气污染的环境压力,使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3.5万辆，,同比增幅达,100%。,若将混合动力各类车型加上，将会达到,6万辆的规模。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，中外车企共全球首发新能源车79辆，约占七成。,我国新能源汽车发展可能再次落后，“湾道超车,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。,2014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,4,新能源新材料双轮驱动,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,30-40%,，远远超过国际先进,水平（德国大众电动汽车增,重,6-16%,），复合材料电动,汽车成为减重的最佳出路，,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,新能源新材料双轮驱动电动汽车发展的必由之路 国际名牌电,5,轻量化是汽车发展的历史必然,汽车发展至今已经超过,100,年,目前的瓶颈是能源制约和环境污染,.,石油是不可再生的资源,汽油和柴油驱动的机动车造成的污染有目共睹,.,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,如美国政府的,CAFA,标准是,2012,年至少需要达到每加仑,29.7,英里,(,百公里油耗,8,升,),，到,2016,年需达到,34.1(,百公里油耗,6.9,升,),2025,年则为,54.5(,百公里油耗,4.3,升,).,对超过,CAF,目标的部分，主机厂需要支付每,0.1,英里每加仑为,5.5,美元,/,辆的罚金。,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，柴油技术，汽油直喷技术，可变气门（,VVT,），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。,在轻量化的材料选择上,未来将是多种材料并存的局面,:,超高强度钢,镁铝合金,增强树脂材料,.,每一种材料都由其优缺点,.,在不降低部件力学性能的前提下,努力降低重量是轻量化的方向,.,轻量化是汽车发展的历史必然,6,总重量,(Kg),1550,1407,1253,1154,1011,行程,(Km),186,203.6,226.6,244.3,275.5,纯电动车整车质量与续航能力关系,研究表明，约,75%,的油耗与整车质量有关，降低汽车质量,就可有效降低油耗以及排放。目前，大量研究表明，汽车质量每下降,10%,，油耗下降,6-8%,，排放降低,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。,轻量化是实现节能减排的有效手段,总重量(Kg)15501407125311541011行程(,7,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,2006,年至,2011,年，,72,个车身中，有,38,个钢,/,铝,/,复合材料混合车身,占,53,%,。,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,8,先进高强度钢（,AHSS,）的发展,在白车身中，,低碳钢与高强低合金钢（,HSLA,）的重量比呈下降趋势,；,约束淬火高强钢（,PHS,）的重量比呈上升趋势,；烘烤硬化钢的用量将维持不变。,通过低碳钢、,HSLA,的减少以及,PHS,的增加，使车身重量减轻,。,低碳钢,（,260-270MPa,）,烘烤硬化钢,（,300-390MPa,）,HSLA,（,440-650MPa,）,DP600,（,590-980MPa,）,PHS,（,900-1500MPa,）,2005,41%,12%,-,目前,12%,20%,25%,30%,12%,未来,12%,20%,15%,25%,28%,第三代,AHSS,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,：,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,先进高强度钢（AHSS）的发展 在白车身中，低碳钢与高强,9,车身高强度钢的使用趋势,车身高强度钢的使用趋势,10,沃尔沃公司在,VOLVO XC90,车身制造中同时采用冷、热冲压工艺,沃尔沃公司在VOLVO XC90车身制造中同时采用冷、热冲压,11,2006,2020,年国内先进,/,超高强钢冲压模市场规模预测,20062020年国内先进/超高强钢冲压模市场规模预测,12,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,热冲压工艺的优点,回弹极小，成形精度好,高延展率，高强度,减重,极好的碰撞安全性,热冲压工艺示意图卷材下料加热传送冲压并热冲压工艺示意图 热,13,机械科学院先进中心完成的,高强度钢热冲压中试线,机械科学院先进中心完成的高强度钢热冲压中试线,14,德国,BENTLER,公司中国工厂生产高强钢零件,德国BENTLER公司中国工厂生产高强钢零件,15,德国,BENTLER,公司中国工厂生产高强钢零件（续）,德国BENTLER公司中国工厂生产高强钢零件（续）,16,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,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应用铝合,17,国际铝合金汽车发展,2002,年，全新奥迪,A8,通过使用性能更好的,大型铝铸件和液压成型部件,，车身零件数量从,50,个减至,29,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%,，还使车重减少,50%,。新一代奥迪,Q7,将采用全铝车身。,英国捷豹,XK,更是将铝合金技术与轻量化优势发挥到极致，不仅车身零件总数从,5,189,个降至,2,761,个，车身刚性提高了,48,。新一代路虎车身重量比上一代减重,420,千克，车身的钢材料替换为铝合金，并采用单壳体式车身，比上一代钢制车壳体减重高达,39%,。前副车架采用铝合金材料铸造，减轻,14,千克。后副车架采用单件空心铸件，减轻了,15,千克。,凯迪拉克,ATS,的前机盖采用铝合金冷冲压工艺，减震塔采用真空薄壁压铸技术，发动机支架采用铝合金挤压件焊接结构，保险杠采用铝合金挤压件，车门采用铝合金成形，车身其它部位、结构件、底板、覆盖件采用钢材。前后轴重达到,50%,：,50%,，可与,BMW3,系竞争。,据媒体,2014,年,2,月,20,日报道：继福特之后，通用汽车也开始积极筹备推出铝外壳汽车，预计在,2018,年底大规模生产。目前两家企业已经开始开足马力生产铝制汽车面板。,18,Audi A8,全铝车身,Text,铝合金冲压覆盖件,铝合金挤压型材,铝合金压铸,件,MIG,焊、铆接,减重,40%,静态扭转刚度提高,40%,Audi A8全铝车身 Text铝合金冲压覆盖件铝合金挤压型,19,铝合金汽车板材,/,管材充液拉深技术,充液拉深技术是改善铝合金车身覆盖件变形均匀性、增加结构刚度的有效途径。,由于铝合金材料的硬化指数值低，属加工硬化效果较弱的材料，只有通过较大的变形才能实现较理想的硬化。,为克服普通拉深所产生的变形量小、变形不均匀的问题，利用液压先进行,预胀变形,，再进行液压作用下的,充液拉深,成形技术，整个成形过程中面板部分,经历两次变形,，应变硬化效果显著。因此，能够提高铝合金覆盖件的可成形性、改善变形均匀性的充液拉深成形技术是铝合金等低塑性、难成形轻质材料板材零件成形的有效途经。,预胀,充液拉深,铝合金汽车板材/管材充液拉深技术预胀 充液拉深,20,国际铝合金车身成形技术,GM,开发的铝