铝合金车身结构
Audi A2 车身骨架（ASF） 重量仅249kg
奥迪A2：采用全铝骨架车身和铝合金蒙皮结构，使其总 重量减少到895kg，比采用传统钢材料车身减轻了43%。
上海交通大学 车身制造技术中心
汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
优化后的零部件结构
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究
(1)前纵梁的结构轻量化研究：
➢ 由于原前纵梁结构中诱导槽的不合理布 置使其在碰撞仿真过程中发生塑性铰式 变形，大大降低了前纵梁在碰撞过程中 的吸能量。
➢ 前纵梁的设计已基本定型，形状及大小 改动的余地不大。因此必须通过控制前 纵梁的不同变形形式，有效增加其吸收 能量的能力。
三、上海交通大学开展的研究工作
研究中心总体概况 车身制造质量控制技术 汽车板精益成形技术 数字化的车身工艺设计 车身产品与工装数字化设计 汽车轻量化技术
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汽车轻量化技术－研究背景及总体方案
汽车轻量化是汽车工业跨越发展的方向
工业发达国家在汽车轻量化方面发展迅速，预 计21世纪轿车自重约为80年代的一半。 （2000年后，美国中型轿车的质量将减至1000Kg以下，
➢ 以有限元碰撞仿真方法为工具 ➢ 以经过试验验证的整车有限元碰撞模型为原型 ➢ 以保证耐撞安全性能、NVH性能为条件 ➢ 以利用轻量化材料、结构实现车身轻量化为目标
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
高强度钢板在车身上应用
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
汽车轻量化必须首先满足耐撞安全性能
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研究背景
汽车轻量化必须符合车身外板防腐要求 加拿大及北欧地区国家制订了汽车车身外板 锈蚀及穿孔的最低年限法规，并作为强制性执 行标准 车身耐表面腐蚀5年，耐穿孔腐蚀10年
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汽车轻量化技术－总体方案
汽车轻量化的研究方法：
➢ 碰撞仿真过程中，发现散热器下横梁 的中间部分变形比较大，是吸能的关 键部分。
➢ 增大结构刚度可以在同等变形的情况 下吸收更多的能量。
➢ 在散热器下横梁内板的中部加入二根 加强筋，增加结构刚度使得结构中间 部分在碰撞过程中发生类似闭口帽型 变形，充分发挥其吸能特性，同时减 薄外板与内板的厚度，在保证原有吸 能效果的前提下达到减重目的。
（力争在2005年12月拥有第一辆具有自主知识产权 的轿车，并通过年产量5万辆）
轻量化汽车自主开发能力形成必将进一步 推动本市经济发展。
（自主知识产权轿车的开发具有极大的经济效益和 社会效益）
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汽车轻量化技术－研究背景及总体方案
轻量化的意义 轿车重量减轻10%
燃油消耗可 减少6%-8%
拼焊板成形技术
美国拼焊板的使用情况
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
管件液压成形结构
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
薄钢板液压成形技术
Punch Blank Holder
Blank
Loading
Pre forming
Reverse Drawing
Finished Part
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
变压边力控制成形技术
独立控制各局部压边圈，增 加控制金属流入模腔的灵活性
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汽车轻量化技术－汽车轻量化研究现状
轻量化设计
车身零件减重效果： 10.96％
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1260 kg
Audi A4
+ 160 kg
1310
Audi A4 重量变化
kg
1,8 l
1994 型 2002 型
上海交通大学 车身制造技术中心 Audi A4 neu 2,0 l
研究背景
轻量化----汽车材料的变化：
中档轿车重量的变化
1.400 kg
1.100 kg
1.150 kg
104 kg 58 kg 178 kg 40 kg 23 kg 138 kg
特点：汽车结构、轻质材料、制造工艺三者的密切结合。
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研究背景
汽车轻量化必须满足耐撞安全性能
车身设计的要求： 碰撞能量必须能被车身结。
车身轻量化的要求： 不能盲目的减重，应在保证汽车整体性能不受 影响的前提下，最大限度地减轻各零部件的质量。
西欧中型轿车的质量将减至900Kg以下）
我国汽车工业与国际先进水平有显著差距，汽 车轻量化研究方面处于刚刚起步阶段。
采用汽车轻量化技术实现跨越发展是中国汽车 工业的必由之路。
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汽车轻量化技术－研究背景及总体方案
汽车轻量化为钢铁企业提供了机会和挑战
上海市明确了上海汽车工业自主知识产权 轿车的发展目标。
实现节能
实现环保目标
减少排放
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研究背景
汽车技术的发展---汽车的重量在攀升：
重量增加 8% 质量要求
15% 附件设备 22% 法规
22% 舒适性
30% 安全要求
重量减轻
Al- 车身, Mg- 变速箱外壳, Al- 轻质轮毂, Al- 底盘部件, 高强度钢板, 塑料件... - 110 kg
➢ 去掉原诱导槽，中间弯曲段加入斜对角 加强筋使得整个结构在碰撞过程中，吸 收足够的碰撞能量，耐撞指数更高，同 时减薄壁厚，在保证原有的吸能效果前 提下实现减重的目的。
塑性铰1
后段
中段
塑性铰2
前段
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汽车轻量化技术－关键吸能件的结构轻量化研究
(2)散热器下横梁零件的结构轻量化研究：
其他材料 弹性材料
塑料 其他非贵金属 镁合金 铝合金
2000/2010
-17 % +6 %
+19 % +13 % +300 % +36 %
610 kg 钢板/ 铸铁
-10%
1970
2000
2010
Quelle: MERCER 2002
研究背景
汽车轻量化基本途径与特点
途径： 优化汽车结构，减少零部件数量 （使零部件薄壁化、中空化、小型化及复合化等） 采用轻量化材料 （高强度钢板、镀锌钢板、铝镁合金、复合材料等）