《汽车轻量化用铝合金汽车板》路洪洲|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《汽车轻量化用铝合金汽车板》

【作　者】路洪洲

【丛书名】国之重器出版工程

【页 数】 428

【出版社】 北京：北京理工大学出版社 , 2020.01

【ISBN号】978-7-5682-8076-1

【价 格】40.00

【分 类】汽车-铝合金-板件

【参考文献】 路洪洲. 汽车轻量化用铝合金汽车板. 北京：北京理工大学出版社, 2020.01.

图书目录：

《汽车轻量化用铝合金汽车板》内容提要：

本书系统介绍了铝合金汽车板的开发和应用的相关技术，主要包括：汽车轻量化，铝合金汽车板合金成分设计、轧制技术、毛化技术、热处理技术、表面处理技术、储存及运输、下料控制技术，铝合金零部件的冲压及模具设计、连接技术、涂装技术，以案例的形式介绍了铝合金零部件结构设计及评价、维修技术、回收再制造技术等，并阐述了行人保护理论、相形成及强化机制、时效机制、弯曲失效机制等理论。

《汽车轻量化用铝合金汽车板》内容试读

第1章

汽车轻量化及铝合金汽车板

汽车轻量化是全铝车身以及铝合金覆盖件应用的主要驱动力。本

章将介绍汽车轻量化工程的意义以及实施方式，列举采用全铝车身或铝合金覆盖件的车型及应用情况，并简述常用的铝合金汽车板材料及使用要求。

汽车轻量化用铝合金汽车板：理论与工艺

|1.1汽车轻量化1

1.1.1汽车轻量化的意义

1.1.1.1对工业发展的意义

“中国制造2025”是我国政府实施制造强国战略第一个10年的行动纲领。2015年3月5日，李克强总理在全国“两会”上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏伟计划。“中国制造2025”提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立100年时，综合实力进入世界制造强国前列。

在“中国制造2025”对汽车轻量化的需求中，强调汽车轻量化重点工作领域包括推广应用高强度钢、铝合金、镁合金、塑料及非金属复合材料等整车轻量化材料和车身轻量化、底盘轻量化、动力系统以及核心部件的轻量化设计。在“中国制造2025”有关“先进基础工艺、关键基础材料”的“四基”（核心

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第1章汽车轻量化及铝合金汽车板

基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础)论述中，也把高性能结构材料、功能性高分子材料、先进复合材料等作为发展重点。汽车轻量化已上升到国家战略层面，不仅“中国制造2025”将轻量化列为节能与新能源汽车发展的核心技术，在工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科技部等国家部委相继发布的专项方案中，也多次对轻量化技术的发展提出了具体要求。

1.1.1.2对环境保护和排放的意义

“绿水青山就是金山银山”，在汽车节能的诸多途径中，轻量化历来是最为有效的可实现方式之一。行业研究表明山，汽车每减重10%，燃油效率提高6%~

8%,C0,排放减少4%~6%。可见汽车轻量化可以减少燃油消耗、减低我国对

原油进口的依赖度，同时减少CO,排放、缓解空气污染。图1-1所示为奥迪

A6汽车随着时间的变迁其整备质量变化的趋势，对于各个主机厂来说，其变化

趋势具有普遍性和必然性。

2200

2100

2050

1990

2000

1980

1900

1800

1790

1700

Y1600

1545

1500

1400

1300

1230

1200

1160

1100

1000

900

1970

1980

1990

2000

2010

2020年份

图1-1奥迪A6汽车历代车型质量变化趋势

在2006年之前，奥迪A6汽车整备质量是不断上升的，增加了将近1倍。

导致质量增加的主要原因可以归纳为两个方面：一方面，消费者对整车舒适性的要求越来越高，对功能性配置的要求越来越高；另一方面，各国的安全强制法规要求越来越完善、标准越来越高，特别是整车新车碰撞测试(New Car

Assessment Program,NCAP)安全星级评定以及高速公路安全保险协会(Insurance Institute for Highway Safety,IIHS)评定等对消费者购车产生的影响

越来越大。在2006年之后，奥迪A6汽车整备质量出现了下降趋势，其根本原

因是各国政府有计划地开始实施日趋严苛的环保要求，并制定了具体的限定目标。例如，中国政府规定汽车排放目标一2015年C0,排放155g/km,2020

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汽车轻量化用铝合金汽车板：理论与工艺

年C02排放112g/km；中国政府规定的乘用车油耗法规一2015年平均油耗

6.9L/100km,2020年平均油耗5.0L/100km;中国政府规定的节能惠民国家政策一2015年节能惠民5.9L/100km,2020年节能惠民4.5L/100km。在传统燃油车的燃烧效率不会有实质性突破和新能源汽车还不能成为主导的条件下，汽车轻量化技术成为整车企业当前的“救命稻草”，成为汽车技术发展的重要趋势之一。

1.1.1.3对节能及国家能源安全的意义

中国的车用燃油已占到石油总消耗量的近50%，高速增长的原油消耗量必将给国家的石油安全和环境保护带来巨大的挑战。2019年1月16日，中国石油集团经济技术研究院发布《2018年国内外油气行业发展报告》称，2018年中国的石油进口量为4.4亿t,同比增长11%，石油对外依存度升至69.8%。

整备质量与油耗降低率的关系如图1-2所示。由图可知，在整备质量7502500kg的范围内，油耗降低7.5%~9%。该数据是基于统计学方法进行分析的，是国内市场乘用车的总体情况，不区分动力总成类别等。

9.5

减重10%后油耗下降量

9.0

8.5

营发

8.0

7.5

500

1000

1500200025003000

整备质量kg

图1-2整备质量与油耗降低率的关系图

上面已提及山，汽车每减重10%，燃油效率提高6%~8%。另外，近10年来，我国新能源汽车产销量持续快速增长，世界汽车产业的关注焦点再一次回到了中国。发展新能源汽车的同时，也要高度关注节能技术的产业化研发与攻关，尤其是高效发动机、先进变速器、混合动力系统、智能电子电器、轻量化材料的产业化攻关。电动汽车减重10%，续航能力增加5%~8%，高强度钢、铝合金以及碳纤维等先进材料和先进制造技术的应用，可以有效地提高新能源汽车续驶里程以及电池的能量利用效率，这在国内外新能源汽车上已经得到验

004 Aluminum Alloy Sheets for Automotive Lightweight:Theory and Technics

第1章汽车轻量化及铝合金汽车板

证和应用。

1.1.2汽车轻量化的实现

汽车轻量化工程是在保证汽车的被动安全性能、刚度、NVH（Noise,

Vibration and Harshness,噪声、振动和不平顺性)等提高或者不降低的前提下，通过结构优化设计、轻量化材料的应用、合理的制造工艺等手段来实现汽车的整备质量降低，从而达到节能减排目的的工程化过程。汽车轻量化可以通过构件的结构变更、低密度材料应用或材料厚度减薄等手段实现，同时，不能影响整车或者构件及总成的其他关键功能。汽车轻量化技术的实现路径如图1-3所示。

轻量化技术方案

结构设计优化

轻量化材料

成形制造工艺

·尺寸和布置

·高强度钢

·激光拼焊

·基于平台化的轻量化方法

·铝合金

·TRB

·配置（功能）

·镁合金

·热压成型

·模块化设计

·碳纤维复合材料

·液压成型

·结构拓扑优化

·以塑代钢

·辊压成型

·基于敏感度的车身优化

·低密度代替高密度材料

·气辅成型

·参数化设计

·MUCELL成型

·连接工艺

图1-3汽车轻量化技术路径示意图

1.1.2.1轻量化结构设计

结构优化设计是汽车轻量化的重要途径之一，是轻量化汽车产品开发的基础和前提。通过轻量化设计使材料、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，可以提高材料利用率、降低车重，实现节能、减排和降低材料成本的目的。

从汽车零部件概念设计、初始结构设计、产品工程设计和样车制造过程来分析结构轻量化的设计，可以抽象出结构设计和分析的基本理论和方法。研究这些理论和方法并加以恰当的综合，是实现结构轻量化的重要途径。轻量化结构设计涉及整车各系统的布置、各系统的零件的分布与装配关系、零部件的模块化、零件或系统性能优化等方面，实现相同功能零件的数量或质量的最小化，以达到轻量化目的。整车布置对轻量化也有很大影响，例如，在满足车内空间的条件下应尽可能缩小外形尺寸，整备质量自然会降低。汽车的线束或管路的

005

汽车轻量化用铝合金汽车板：理论与工艺

布置、发动机的前置或后置、悬架的结构形式等都会影响到汽车的整备质量。因此，轻量化的理念应该贯彻到汽车开发的各个阶段和环节。对部件的优化设计主要包括最优的承载路径、均匀化的结构和优化的几何形状。采用优化设计除去零部件的冗余部分（使零部件薄壁化、中空化），零件模块化、复合化以减少零件数量；设计全新的结构等。连续体结构优化按照设计变量的类型和求解问题的难易程度可以分为尺寸优化（尺寸变量）、形状优化（形状变量）和拓扑优化（拓扑变量）三个层次，分别对应于三个不同的产品设计阶段，即概念设计、基本设计及详细设计三个阶段，如图1-4所示31。

尺寸优化

详细设计阶段

入

结构

优化

形状优化

基本设计阶段

拓扑优化

概念设计阶段

图1一4结构设计优化不同阶段示意图

此外，对白车身等系统模块，还可以通过参数化或多目标优化实现轻量化4。在概念设计阶段，采用拓扑驱动的方法快速方便实现几何模型的建立和修改。能同时对多种设计方案进行快速结构拓扑布局与优化评估，通过对结构形状、拓扑、材料、厚度等方面的优化实现整车轻量化的目的。采用少数变量控制大量参数变化的技术，使多参数优化后台自动运行变为现实。在概念设计阶段能够快速提供最佳设计方案和可行性分析，节省研发时间和成本。近两年来，工程实践发现车身环状结构设计是车身轻量化结构设计的基础)。

1.1.2.2轻量化新材料

轻量化材料是指可用来降低零部件质量的材料，这种材料有两大类：一类是低密度的轻质材料，如铝合金、镁合金、钛合金、塑料、多孔发泡和塑料复合材料等；另一类是高强度材料，如高强度钢板、热冲压成型钢和高强度铸铁等。其中。汽车铝合金板材作为轻量化材料在汽车上正逐步大量使用，全铝车身、钢-铝混合材料车身以及多种材料混合车身正在逐步大批量应用。

1.1.2.3轻量化成型制造工艺

轻量化成型制造工艺（简称轻量化工艺）是指为了满足轻量化材料的应用

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···试读结束···