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整车企业携手公关轻量化技术
2014年11月05日 13:14 《中国汽车报》 刘宏龙

  编前:中国汽车工程学会牵头成立的“汽车轻量化创新战略联盟”(本版简称“轻量化联盟”)已耕耘了7年。在轻量化联盟的组织下,联盟成员不断突破轻量化关键技术,并实现技术成果在联盟内转移,同时建立了一系列行业标准以及联盟成员共享的数据库,推动了我国汽车轻量化水平的提高。

   

  长安逸动混合动力车型白车身展示

  轻量化联盟存在意义不是为了解决一个企业的技术发展难题,而是解决了一个行业的发展问题。它解决了企业间无法“抱团”、联合开发的问题,解决了企业间技术和数据难以共享的问题,解决了产学研协作技术成果难以落地的问题。在轻量化联盟的推动下,我们也能感受到联盟成员企业取得的丰硕成果。在近日举办的“2014中国轻量化车身会议”上,7家整车企业对旗下主力车型轻量化车身进行了集中展示。记者采访几家轻量化联盟主要整车企业成员,报道他们围绕轻量化技术所做的工作。

  长安汽车 “进入技术转化应用阶段”

  “轻量化技术的研发和应用只要一步一步扎实做下去,就一定能取得良好的成果。”重庆长安汽车研究总院技术中心车身技术部主任刘波对记者说。事实也正是如此。

  长安汽车轻量化技术的研发应用可分为三个阶段。首先,“十一五”期间,长安主要依托国家科技项目,从事单项研发,以轻量化技术研究、储备为主,比如镁合金新材料在汽车零部件上的应用等。

  其次,在2010年之后,长安进入了轻量化技术的集成化研究阶段,依托轻量化联盟课题“车身参数化轻量化设计及其在目标车上的集成应用”,进一步理解轻量化产品结构设计、参数化设计,积累研发数据,打造了长安轻量化研发体系和流程,同时逐步尝试铝件、铸件、高强钢、以塑代钢等轻量化零部件的应用,改进新材料连接工艺。

  现在,长安已经进入了轻量化技术转化应用阶段,向着到2020年主力车型平均减重50kg的目标努力,并以此为总目标,带动车身、底盘、电装、动力系统等部门建立各细分领域轻量化方案和体系。

  在轻量化联盟的引导下,长安得到了零部件供应商、原材料供应商的支持,集合行业力量,共同推进轻量化产品的研制。自主研发的铝合金汽车发动机盖板是长安加入轻量化联盟之后的重要成果之一。

  刘波表示, 一切从零开始。从铝板的选材、技术规范的对标研究开始,联合原材料供应商、模具制造商探讨可行的业界可接受的材料标准,不断改良铝板的连接和冲压技术、生产线设备,以及钢铝混件的涂装工艺,经过无数次的结构优化和刚度、疲劳度测试等,才得以造出一块合格的铝合金汽车发动机盖板。

  该铝盖板在长安逸动混合动力轿车上应用,其重量相比钢制件的18.9kg减到10.98kg,减重率为41.9%。依托此项目,长安参与编制了《汽车覆盖板材抗凹痕性能测试规范》和《铝合金前罩总成设计规范》,以指导企业和行业发展。

   

  轻量化零部件

  一汽集团 “轻量化技术发展规划先行者”

  轻量化技术可否转化为生产力,决定因素之一是企业是否制定了详细的轻量化技术发展路线。在这一点上,一汽集团已经走在了国内企业的前列。

  一汽轿车技术部高级工程师王彦表示,一汽建立了轻量化发展战略规划,根据车身强度刚度和整车轻量化系数要求确定轻量化目标,明确轻量化研究方向和专题,通过掌握轻量化设计、制造和材料技术,减少整车重量,实现整车油耗的降低。一汽主要从设计理论与方法、新型轻质材料应用技术研究、承载构件轻量化制造技术、安全构件轻量化制造技术、高强度钢应用技术研究五大方面推进轻量化技术发展。

  到2020年,一汽要形成轻量化技术研究及应用的体系化能力,建立轻量化工作常态推进机制,推进集团轻量化技术的横向应用,打造集团轻量化产品、工艺、材料专业技术开发团队。“在2007年以前,整车企业设计产品几乎不考虑轻量化因素,而近几年大部分企业都已经把轻量化作为产品规划的重要参考指标。一汽集团的轻量化战略解决的是轻量化发展路线的问题,这是现阶段我国轻量化技术发展的重要标志。每家整车企业都应尽快制定轻量化技术发展规划和具体工作路径,这比突破单一轻量化技术重要的多。”轻量化联盟首届专家委员会主任陈一龙评价说。

  据王彦介绍,在轻量化联盟的推动下,一汽建立了汽车轻量化先进成形技术创新基地,针对成型技术开展了三维辊压、1800MPa热成形、铝合金半固态加工、铝合金挤压 铸造及高真空压铸等轻量化技术研究,大部分技术处于转量产阶段。材料方面开展了第二代、第三代先进高强钢、过共晶铝-硅合金、耐热镁合金、碳纤维复合材料、PC、GMT等轻量化材料在汽车上应用研究,部分材料处于转量产阶段。设计方面,采用有限元分析、局部加强设计、拓扑优化等技术,从结构上减少零部件数量;在满足强度的前提下,可减少材料消耗,降低产品重量。

  据悉,一汽轿车在轻量化技术研发方面的投入已经超过一亿元,轻量化技术在乘用车、商用车均有大量应用成果。一汽奔腾X80在多种轻量化技术的共同作用下,相比某合资企业的对标车型减重90kg,同时C-NCAP碰撞测试得到了58.9的超高得分。

  长城汽车 “项目落地快执行力最强”

  “现阶段,我们已经把轻量化目标作为一个重要指标融入到产品工程设计中去。过去,长城曾把轻量化技术研发独立成一个部门来进行具体操作,随着轻量化工作的推进,我们把轻量化的理念融入到车辆设计、制造的每个环节中,保证技术落地实施。”从长城汽车技术中心材料院常务副院长杨洁的几句话中,我们能感受到长城汽车有计划就要执行的务实精神。

  长城汽车2010年申请加入轻量化联盟,2011年才正式成为联盟成员企业。中国汽车工程学会副秘书长、轻量化联盟秘书长张宁说:“虽然长城汽车是较晚加入联盟的企业,但却是项目落地最快、执行力最强的企业,并且一直为联盟的发展、行业的进步出谋划策。”

  杨洁认为:“轻量化联盟是为了解决企业发展中存在的共性难题,是为了轻量化技术的进步和应用,所以长城汽车的高层领导和技术研发人员都希望能支持轻量化联盟的发展。”

  据悉,高强度钢是长城汽车现阶段批量化使用最为广泛的轻量化材料之一,为此长城专门投入巨资设立一条生产线,应用热成型技术生产高强度钢零部件,在H6等车型上应用。长城正在开发的一款车型中,有至少8个主要零部件应用高强度钢,整体减重超过10%。借助联盟的力量,长城与宝钢成立实验室,共同承担多个轻量化研究项目。“车型之间平台 化使长城多种车型共享轻量化技术和零部件,成本也会逐步下降。”杨洁介绍说。

  碳纤维材料是长城轻量化技术主攻的方向之一。杨洁表示,国内很多整车和零部件企业正在从事碳纤维零部件的研发,但距离成本可接受的产业化目标还有相当大的距离。有消息称,宝马公司准备在碳纤维产业投资8000万欧元,以降低90%的生产成本。而在国内,若是碳纤维零部件生产成本可以降低一半,其批量化的可能性就非常大。据悉,在轻量化联盟要求下,长城正牵头组织多家整车企业,欲联合攻关碳纤维技术,推动国内碳纤维产业发展。

  北京汽车 “一把手亲自抓”

  “未来汽车技术创新将在智能化、电动化、轻量化的基础上创造更多可能,这三大趋势将驱动行业的革新发展,轻量化也将成为未来汽车技术发展的重要趋势之一。”2014年9月10日,北汽集团董事长徐和谊在天津举行的达沃斯论坛上表示。

  据悉,徐和谊早已将轻量化技术的发展纳入到北汽集团的战略布局中,打造“一把手工程”。今年6月,徐和谊曾对北汽集团作出重要指示,“要加强加快自主品牌车型的轻量化技术布局和应用,上市的车型必须体现具体轻量化技术及新材料应用。”

  在近日举行的汽车轻量化联盟媒体沟通会上,北京汽车研究院新技术及材料部工程师吕霞彪表示,近几年,北汽集团汽车轻量化技术的研发和产业化成果突出,主要得益于集团领导的高度重视和轻量化技术推进的严谨的管控流程。另外,北汽集团大力支持轻量化联盟的工作,加强与联盟成员的合作,并为汽车轻量化国家重点实验室提供场地和建设支持。

  一直以来,北汽集团强调提升工程师开发轻量化产品的意识,邀请轻量化联盟专家、宝钢首席专家、湖南大学教授、吉林大学教授等多位轻量化资深专家举办轻量化技术培训,普及轻量化知识,提高工程师轻量化技术水平,并积极参加国内外轻量化学术会议。吕霞彪说:“北汽集团正在编制《轻量化技术手册》,计划研究院全院工程师人手一册。并定期编制、发布轻量化简报,介绍国内外轻量化技术进展。”

  为了推进北汽自主品牌轻量化,北汽研究院全院工程师从轻量化材料、轻量化技术、轻量化设计三方面开展轻量化技术研 究与应用。加强高强度钢板在车身上的应用,扩大铝合金材料在汽车底盘、动力系统零部件的应用范围,开展以塑代钢等专项工作。加大热成型、辊压成型、液压成型、激光焊接等技术在自主品牌上的应用。北汽推出的每款新车型都会有一套详细轻量化方案并付诸实践。“北汽轻量化技术的研发成果会在集团的多个车型推广,而轻量化新技术的应用则可以对标萨博、北京现代的成熟技术和车型。北汽集团旗下自主品牌与合资品牌之间一直有着紧密的技术交流,有助于提升自主品牌的技术水平。”吕霞彪还表示,“汽车轻量化技术是助推产品销量提升的关键技术之一。我们希望轻量化技术应用可形成一种生态链,施行绿色制造,控制有害物质的产生,同时提高产品回收率。”

  奇瑞汽车“引入重量管理理念”

  瑞虎5是奇瑞汽车走正向研发之路的又一成果,也是大量应用轻量化材料和技术的车型,车身骨架的四分之三材料应用了多种高强度钢,在连接工艺、激光焊接、辊压成型、热成型技术方面也有很大提升。奇瑞推进轻量化技术应用的关键一步是建立重量工程系统,设定产品重量目标。“在奇瑞走正向研发之路,推进自主设计之后,轻量化的目标也得以全面融入到新产品的开发体系。”奇瑞汽车研究总院核心技术管理部长李鼐一介绍说。在新产品开发初期,奇瑞引入了重量管理的理念,需要为新车型建立重量工程系统,设定产品重量目标,从而决定各总成部件的技术工艺、材料选择以及结构开发设计等。

  新车重量目标的设计不是那么容易。“奇瑞团队收集了大量的车辆运行数据,模拟运算车辆动力性、经济性以及轻量化要求的关系,从而分析确定新车合理的重量目标。轻量化技术导入需要考虑制造要求、总成设计、 成本控制、质量提升四个方面,并以此设立详细轻量化技术研发应用路径图。”李鼐一解释说。

  另外,推广轻量化会一定程度上增加企业制造成本,但只有低成本化的轻量化技术才能尽快向市场推广。李鼐一表示,奇瑞汽车轻量化的目标是要做符合国际安全标准的、易于维修的、消费者可以接受的轻量化产品,要根据车型市场定位准确选择轻量化技术。

  上海汽车 “为轻量化技术已投入数千万元”

  “创新绿能驱动未来”,上汽荣威E50上市以来受到了市场的极大关注,该车车身大量应用高强度钢、轻金属及非金属材料,比如铝合金骨架、保险杠以及使用复合材料的电池盒、前端模块等,通过车身覆盖件减薄、结构优化、应用热成型技术等措施,使车身减重37kg。这车身集成了上汽在轻量化领域研究的多项成果。“上汽自主品牌从2007年就开始了轻量化技术和零部件的研发,这保证了上汽在2015年满足国家对乘用车平均燃油消耗的要求。”上汽新能源和技术管理部冯奇说。

  据悉,2008年以前,上汽只是在已有平台上从事零散的轻量化零部件开发,而到2013年,上汽在铝合金车身等轻量化材料和技术方面的研发投入已达数千万元。冯奇表示,目前,上汽轻量化目标已上升至集团战略层面,并在 集团领导的带领下,成立了前瞻技术研究部,针对新能源、轻量化等领域的先进技术进行深入研究,建立技术向产品转化的模式。

  冯奇说:“轻量化联盟的合作模式促进了企业之间的技术交流。我们也期待能与更多的企业加强合作和技术共享、数据共享,上汽前瞻技术研究部也会大力支持轻量化联盟的发展。”

  东风汽车 “商用车轻量化意义重大”

  东风汽车公司在轻量化联盟的指导下积极开发汽车轻量化技术,所负责的课题“形变铝合金应用技术开发及其在目标车型上的集成应用”顺利达到各项指标,取得了预期成果,实现了东风铝合金混动客车铝车身减重40.9%,而该车还应用了高轻度车架、高应力板簧、铝合金车轮、镁合金座椅骨架、树脂玻璃及其他轻质非金属车身内置件,使得该车整体减重1615kg,减重率14.2%。

  东风汽车商用车技术中心主管工程师刘成虎介绍说:“东风汽车一直努力推动轻量化技术在多种车型上的应用。”据了解,东风在汽车关键零部件的开发上,应用镁、铝合金材料的零部件已达81种。另外,还有大量以塑代钢零部件已批量应用。据悉,东风正在研发的一款双座电动车,车身以铝合金材料为主,覆盖件采用钢板以及非金属材料等,车身减重达25%以上。

  商用车是近年来东风轻量化技术应用的重点领域。早在2008年,东风开启了针对重型商用车轻量化技术应用的研发工作。以东风天龙新型牵引车为例,在应用铝合金油箱、塑料空滤外壳、高强度钢车架、高强度钢车轮以及零部件支架优化设计等一系列措施之后,整车减重达到9.3%。刘成虎表示,未来东风还会推出标配全铝合金车轮等轻量化零部件的高端重卡,以满足市场对高品质商用车的需求。

  针对东风销量最好的“金霸”轻卡,东风则采用了以塑代钢的油箱总成、高强度钢的车架和车轮、铝合金的缸体缸盖和变速器箱体、铝合金的货箱箱体,以及传动轴轴管和蓄电池的结构优化设计,使整车减重10%。

  轻量化联盟首届专家委员会主任陈一龙认为,东风汽车针对商用车轻量化技术研发的意义十分重大。一辆重型商用车每年燃油消耗的费用是普通乘用车的约20倍。所以,商用车轻量化技术的应用是控制汽车行业燃油消耗总量增长速度的关键。

责任编辑:刘宏龙
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