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理论基础 | 国内主机厂是这样做汽车轻量化的

2018年09月05日10:22 来源:纽北汽车轻量化技术

前面我们对比了行业内的轻量化系数指标,了解了汽车车身轻量化的大致水平。但我们不能只知其然而不知其所以然,下面我们就一起来看看国内的几大主机厂是怎么做轻量化的。

研究方向

1 轻量化工程师

我们经常可以看到很多招聘信息,轻量化工程师,到底是做什么,我们看一下以下漂亮的描述。1.jpg

图1

(根据网络资料整理)

当然,我们不是做招聘的!通过这些信息我们不难发现,作为一个轻量化工程师,要完成的工作和涉及的东西还是蛮多的。主要有①重量管控、②技术预研、③行业动态、④技术标准、⑤技术路线规划等五大方面的研究和工作内容。

2 研究方向

汽车轻量化,有三大路径:材料、结构和制造工艺。纽北在研究了一番钢铝混合车身的连接技术、汽车轻量化的方案之后发现,现在的轻量化已经落到实处,正在朝着解决实际问题的方向前行,而不是简单的研究新技术、新工艺。

用奇瑞军哥的话说,就是轻量化技术路线已经发生了变化。前期“材料是基础、设计是龙头、工艺是纽带”技术路线正在往“以新材料应用为导向,解决新材料应用过程中出现的设计和工艺问题”的路线转变。

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图2

(思路源自奇瑞-李军,文章封面图源自奇瑞李军)

北汽的轻量化

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图3

(源自网络)

北汽集团将轻量化技术作为北汽集团“智能化、电动化、轻量化”三大核心技术之一。董事长亲自挂帅成立轻量化工作推进组,各二级单位设立轻量化工作推进组,重点车型项目成立轻量化攻关组,确保轻量化目标的达成。

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图4

(源自北汽-杨宇威报告)

北汽的轻量化研究和应用一直处于行业的领先水平,其新技术及材料部目前业务不仅设计金属、非金属等材料的研究,还有轻量化技术实验室、新技术的应用与开发等业务板块。

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图5

(源自北汽-杨宇威报告)

在轻量化技术的开发方面,北汽已制定详细的EVI开发流程。在塑料背门、碳纤维机舱盖、温成形B柱、短流程热成形钢等方面得到了实际的应用。

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图6

(源自北汽-杨乐报告)

北汽在镁合金方面的研究尤为突出,牵头承担国家重点研发计划新能源汽车重点专项《耐蚀镁合金汽车零部件设计、成形与评价方法》。

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图7

(源自北汽-张晶报告)

吉利的轻量化

8.jpg图8

(源自网络)

吉利汽车轻量化团队自2014年组建完成,现已发展成组织架构完整、开发流程清晰、分工明确的一个专业团队。目前,轻量化技术开发部负责所有车型的重量管理及轻量化技术推进工作,并在筹建整车集成部。

9.jpg图9

(根据吉利资料整理)

吉利汽车所奉行和推广的轻量化理念是:每一位工程师,关注每一个零件,并注重每一克重量!目前轻量化团队参与吉利30多个整车项目的开发,从2014年至今,已经实现减重800kg。

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图10

(源自吉利-刘景林报告)

吉利在轻量化工作开始之初,所应用的方法是大而全,广泛应用各项轻量化技术,实现集成效应。并通过与各家轻量化供应商交流合作,研发关键的轻量化技术,以人之长为己所用。

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图11

(源自吉利-报告)

在开发的过程中,注重减重效益。如铝挤前防撞梁为例,其减重效果可达50%以上,同时,通过与国产供应商合作开发进一步达到降本减重双赢的局面。

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图12

(源自吉利-熊飞报告)

吉利的轻量化目标是通过发展企业自主轻量化技术平台,并以现有组建几乎完善的轻量化技术体系为支撑,实现未来十年轻量化水平在自主品牌中处于领先地位,并与合资及进口品牌处于同一水平或小幅超越的小目标。

奇瑞的轻量化

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图13

(源自网络)

奇瑞汽车从2007年加入汽车轻量化技术创新战略联盟开始,就一直进行着轻量化技术的研究与实践。奇瑞是汽车界的黄埔军校,谈到理论基础,决不能少了奇瑞。这里完全没有贬低之类的意思,作为汽车界的老大哥,自然有很多值得我们学习的地方。

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图14

(源自奇瑞-洪丽报告)

轻量化技术主要包括结构设计、轻质材料的应用以及先进的制造工艺。其中,通过结构优化可达到10%-15%的轻量化效果,通过材料的替换可实现30%-50%的效果,而先进工艺只起到辅助减重的效果。

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图15

(源自奇瑞-贾安祥报告)

理念及研究,奇瑞领先于多数的汽车主机厂,无论是从高强钢、铝合金、工程塑料、碳纤维等材料方面,还是从仿真、工艺等实践方面。在多番尝试之后,做一个整车的成本、性能、制造的平衡,是汽车轻量化的最终目的。

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图16

(源自奇瑞-贾安祥报告)

奇瑞小蚂蚁,是中国首个正向研发的新能源平台的明星产品,同时采用国内首创的轻量化开放共享汽车平台、国内首款全铝车身结构。其2017年的销量为3.6万辆,远超行业整体40%的增长水平,超额完成了3万辆的年度销量目标。纽北最近还在研究小蚂蚁型材上的胀形螺母和拉铆螺母结构。

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图17

(源自奇瑞-贾安祥报告)

以上仅列出三个车企的轻量化思路与部分案例,长安、东风、一汽、上汽等车企的轻量化技术也在开发与应用中,后期有机会再一一阐述。

重量管理流程

虽然,汽车轻量化技术研究的不仅是重量的降低,更多的是新材料新工艺的应用,从多维度的实现性能与重量的均衡,最终达到提高经济性和满足人们日益增长的需求。但说到底,重量的管控还是最直接的途径之一。

在产品开发的每个阶段,我们都会涉及到零件或总成的重量计算,很显然,对零件重量管理是一个持续的过程,在每个环节都应当做好相关工作。

18.jpg图18

(参考SGM资料修改整理)

若想做好最终量产车型的轻量化工作,首要的,必须把轻量化工作纳入至整车开发流程中,明确各个项目阀点的交付物。

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图19

(源自网络)

对于重量目标的确定确实是个技术活,轻量化负责人不仅需要了解行业的最新技术,还需了解本公司的工艺水平,并考虑整个重量的划分及定义。

总结

通过采用新材料、新工艺确实可以做到减重,但材质及工艺变更必然会涉及到系统成本的增减。而往往主机厂的设计研发人员与成本财务人员是分开设置的,这对轻量化的收益计算与评估显然是增加了不少难度。

其次,汽车轻量化技术研究不能只停留在途径和方法的研究,目前,各大主机厂已开始和各种供应商交流合作多种项目,将轻量化工作真正落到实处,这才是最重要的。

最后,向中国汽车人致敬!也向在一线的汽车轻量化技术研究的同志们致敬!

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