中國汽車工程學(xué)會牽頭成立的“汽車輕量化創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”（本版簡稱“輕量化聯(lián)盟”）已耕耘了7年。在輕量化聯(lián)盟的組織下，聯(lián)盟成員不斷突破輕量化關(guān)鍵技術(shù)，并實現(xiàn)技術(shù)成果在聯(lián)盟內(nèi)轉(zhuǎn)移，同時建立了一系列行業(yè)標準以及聯(lián)盟成員共享的數(shù)據(jù)庫，推動了我國汽車輕量化水平的提高。
輕量化聯(lián)盟存在意義不是為了解決一個企業(yè)的技術(shù)發(fā)展難題，而是解決了一個行業(yè)的發(fā)展問題。它解決了企業(yè)間無法“抱團”、聯(lián)合開發(fā)的問題，解決了企業(yè)間技術(shù)和數(shù)據(jù)難以共享的問題，解決了產(chǎn)學(xué)研協(xié)作技術(shù)成果難以落地的問題。在輕量化聯(lián)盟的推動下，我們也能感受到聯(lián)盟成員企業(yè)取得的豐碩成果。在近日舉辦的“2014中國輕量化車身會議”上，7家整車企業(yè)對旗下主力車型輕量化車身進行了集中展示。記者采訪幾家輕量化聯(lián)盟主要整車企業(yè)成員，報道他們圍繞輕量化技術(shù)所做的工作。
長安汽車“進入技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用階段”
“輕量化技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用只要一步一步扎實做下去，就一定能取得良好的成果。”重慶長安汽車研究總院技術(shù)中心車身技術(shù)部主任劉波對記者說。事實也正是如此。
長安汽車輕量化技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用可分為三個階段。首先，“十一五”期間，長安主要依托國家科技項目，從事單項研發(fā)，以輕量化技術(shù)研究、儲備為主，比如鎂合金新材料在汽車零部件上的應(yīng)用等。
其次，在2010年之后，長安進入了輕量化技術(shù)的集成化研究階段，依托輕量化聯(lián)盟課題“車身參數(shù)化輕量化設(shè)計及其在目標車上的集成應(yīng)用”，進一步理解輕量化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計，積累研發(fā)數(shù)據(jù)，打造了長安輕量化研發(fā)體系和流程，同時逐步嘗試鋁件、鑄件、高強鋼、以塑代鋼等輕量化零部件的應(yīng)用，改進新材料連接工藝。
現(xiàn)在，長安已經(jīng)進入了輕量化技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用階段，向著到2020年主力車型平均減重50kg的目標努力，并以此為總目標，帶動車身、底盤、電裝、動力系統(tǒng)等部門建立各細分領(lǐng)域輕量化方案和體系。
在輕量化聯(lián)盟的引導(dǎo)下，長安得到了零部件供應(yīng)商、原材料供應(yīng)商的支持，集合行業(yè)力量，共同推進輕量化產(chǎn)品的研制。自主研發(fā)的鋁合金汽車發(fā)動機蓋板是長安加入輕量化聯(lián)盟之后的重要成果之一。
劉波表示，一切從零開始。從鋁板的選材、技術(shù)規(guī)范的對標研究開始，聯(lián)合原材料供應(yīng)商、模具制造商探討可行的業(yè)界可接受的材料標準，不斷改良鋁板的連接和沖壓技術(shù)、生產(chǎn)線設(shè)備，以及鋼鋁混件的涂裝工藝，經(jīng)過無數(shù)次的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和剛度、疲勞度測試等，才得以造出一塊合格的鋁合金汽車發(fā)動機蓋板。
該鋁蓋板在長安逸動混合動力轎車上應(yīng)用，其重量相比鋼制件的18.9kg減到10.98kg，減重率為41.9%。依托此項目，長安參與編制了《汽車覆蓋板材抗凹痕性能測試規(guī)范》和《鋁合金前罩總成設(shè)計規(guī)范》，以指導(dǎo)企業(yè)和行業(yè)發(fā)展。
一汽集團“輕量化技術(shù)發(fā)展規(guī)劃先行者”
輕量化技術(shù)可否轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，決定因素之一是企業(yè)是否制定了詳細的輕量化技術(shù)發(fā)展路線。在這一點上，一汽集團已經(jīng)走在了國內(nèi)企業(yè)的前列。
一汽轎車技術(shù)部高級工程師王彥表示，一汽建立了輕量化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，根據(jù)車身強度剛度和整車輕量化系數(shù)要求確定輕量化目標，明確輕量化研究方向和專題，通過掌握輕量化設(shè)計、制造和材料技術(shù)，減少整車重量，實現(xiàn)整車油耗的降低。一汽主要從設(shè)計理論與方法、新型輕質(zhì)材料應(yīng)用技術(shù)研究、承載構(gòu)件輕量化制造技術(shù)、安全構(gòu)件輕量化制造技術(shù)、高強度鋼應(yīng)用技術(shù)研究五大方面推進輕量化技術(shù)發(fā)展。
到2020年，一汽要形成輕量化技術(shù)研究及應(yīng)用的體系化能力，建立輕量化工作常態(tài)推進機制，推進集團輕量化技術(shù)的橫向應(yīng)用，打造集團輕量化產(chǎn)品、工藝、材料專業(yè)技術(shù)開發(fā)團隊?！霸?007年以前，整車企業(yè)設(shè)計產(chǎn)品幾乎不考慮輕量化因素，而近幾年大部分企業(yè)都已經(jīng)把輕量化作為產(chǎn)品規(guī)劃的重要參考指標。一汽集團的輕量化戰(zhàn)略解決的是輕量化發(fā)展路線的問題，這是現(xiàn)階段我國輕量化技術(shù)發(fā)展的重要標志。每家整車企業(yè)都應(yīng)盡快制定輕量化技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和具體工作路徑，這比突破單一輕量化技術(shù)重要的多?！陛p量化聯(lián)盟首屆專家委員會主任陳一龍評價說。
據(jù)王彥介紹，在輕量化聯(lián)盟的推動下，一汽建立了汽車輕量化先進成形技術(shù)創(chuàng)新基地，針對成型技術(shù)開展了三維輥壓、1800MPa熱成形、鋁合金半固態(tài)加工、鋁合金擠壓鑄造及高真空壓鑄等輕量化技術(shù)研究，大部分技術(shù)處于轉(zhuǎn)量產(chǎn)階段。材料方面開展了第二代、第三代先進高強鋼、過共晶鋁-硅合金、耐熱鎂合金、碳纖維復(fù)合材料、PC、GMT等輕量化材料在汽車上應(yīng)用研究，部分材料處于轉(zhuǎn)量產(chǎn)階段。設(shè)計方面，采用有限元分析、局部加強設(shè)計、拓撲優(yōu)化等技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上減少零部件數(shù)量；在滿足強度的前提下，可減少材料消耗，降低產(chǎn)品重量。
據(jù)悉，一汽轎車在輕量化技術(shù)研發(fā)方面的投入已經(jīng)超過一億元，輕量化技術(shù)在乘用車、商用車均有大量應(yīng)用成果。一汽奔騰X80在多種輕量化技術(shù)的共同作用下，相比某合資企業(yè)的對標車型減重90kg，同時C-NCAP碰撞測試得到了58.9的超高得分。
長城汽車“項目落地快執(zhí)行力最強”
“現(xiàn)階段，我們已經(jīng)把輕量化目標作為一個重要指標融入到產(chǎn)品工程設(shè)計中去。過去，長城曾把輕量化技術(shù)研發(fā)獨立成一個部門來進行具體操作，隨著輕量化工作的推進，我們把輕量化的理念融入到車輛設(shè)計、制造的每個環(huán)節(jié)中，保證技術(shù)落地實施?！睆拈L城汽車技術(shù)中心材料院常務(wù)副院長楊潔的幾句話中，我們能感受到長城汽車有計劃就要執(zhí)行的務(wù)實精神。
長城汽車2010年申請加入輕量化聯(lián)盟，2011年才正式成為聯(lián)盟成員企業(yè)。中國汽車工程學(xué)會副秘書長、輕量化聯(lián)盟秘書長張寧說：“雖然長城汽車是較晚加入聯(lián)盟的企業(yè)，但卻是項目落地最快、執(zhí)行力最強的企業(yè)，并且一直為聯(lián)盟的發(fā)展、行業(yè)的進步出謀劃策。”
楊潔認為：“輕量化聯(lián)盟是為了解決企業(yè)發(fā)展中存在的共性難題，是為了輕量化技術(shù)的進步和應(yīng)用，所以長城汽車的高層領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)研發(fā)人員都希望能支持輕量化聯(lián)盟的發(fā)展?！?BR>
據(jù)悉，高強度鋼是長城汽車現(xiàn)階段批量化使用最為廣泛的輕量化材料之一，為此長城專門投入巨資設(shè)立一條生產(chǎn)線，應(yīng)用熱成型技術(shù)生產(chǎn)高強度鋼零部件，在H6等車型上應(yīng)用。長城正在開發(fā)的一款車型中，有至少8個主要零部件應(yīng)用高強度鋼，整體減重超過10%。借助聯(lián)盟的力量，長城與寶鋼成立實驗室，共同承擔多個輕量化研究項目。“車型之間平臺化使長城多種車型共享輕量化技術(shù)和零部件，成本也會逐步下降?！睏顫嵔榻B說。
碳纖維材料是長城輕量化技術(shù)主攻的方向之一。楊潔表示，國內(nèi)很多整車和零部件企業(yè)正在從事碳纖維零部件的研發(fā)，但距離成本可接受的產(chǎn)業(yè)化目標還有相當大的距離。有消息稱，寶馬公司準備在碳纖維產(chǎn)業(yè)投資8000萬歐元，以降低90%的生產(chǎn)成本。而在國內(nèi)，若是碳纖維零部件生產(chǎn)成本可以降低一半，其批量化的可能性就非常大。據(jù)悉，在輕量化聯(lián)盟要求下，長城正牽頭組織多家整車企業(yè)，欲聯(lián)合攻關(guān)碳纖維技術(shù)，推動國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
北京汽車“一把手親自抓”
“未來汽車技術(shù)創(chuàng)新將在智能化、電動化、輕量化的基礎(chǔ)上創(chuàng)造更多可能，這三大趨勢將驅(qū)動行業(yè)的革新發(fā)展，輕量化也將成為未來汽車技術(shù)發(fā)展的重要趨勢之一。”2014年9月10日，北汽集團董事長徐和誼在天津舉行的達沃斯論壇上表示。
據(jù)悉，徐和誼早已將輕量化技術(shù)的發(fā)展納入到北汽集團的戰(zhàn)略布局中，打造“一把手工程”。今年6月，徐和誼曾對北汽集團作出重要指示，“要加強加快自主品牌車型的輕量化技術(shù)布局和應(yīng)用，上市的車型必須體現(xiàn)具體輕量化技術(shù)及新材料應(yīng)用。”
在近日舉行的汽車輕量化聯(lián)盟媒體溝通會上，北京汽車研究院新技術(shù)及材料部工程師呂霞彪表示，近幾年，北汽集團汽車輕量化技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成果突出，主要得益于集團領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和輕量化技術(shù)推進的嚴謹?shù)墓芸亓鞒獭Ａ硗?，北汽集團大力支持輕量化聯(lián)盟的工作，加強與聯(lián)盟成員的合作，并為汽車輕量化國家重點實驗室提供場地和建設(shè)支持。
一直以來，北汽集團強調(diào)提升工程師開發(fā)輕量化產(chǎn)品的意識，邀請輕量化聯(lián)盟專家、寶鋼首席專家、湖南大學(xué)教授、吉林大學(xué)教授等多位輕量化資深專家舉辦輕量化技術(shù)培訓(xùn)，普及輕量化知識，提高工程師輕量化技術(shù)水平，并積極參加國內(nèi)外輕量化學(xué)術(shù)會議。呂霞彪說：“北汽集團正在編制《輕量化技術(shù)手冊》，計劃研究院全院工程師人手一冊。并定期編制、發(fā)布輕量化簡報，介紹國內(nèi)外輕量化技術(shù)進展?！?BR>
為了推進北汽自主品牌輕量化，北汽研究院全院工程師從輕量化材料、輕量化技術(shù)、輕量化設(shè)計三方面開展輕量化技術(shù)研究與應(yīng)用。加強高強度鋼板在車身上的應(yīng)用，擴大鋁合金材料在汽車底盤、動力系統(tǒng)零部件的應(yīng)用范圍，開展以塑代鋼等專項工作。加大熱成型、輥壓成型、液壓成型、激光焊接等技術(shù)在自主品牌上的應(yīng)用。北汽推出的每款新車型都會有一套詳細輕量化方案并付諸實踐。“北汽輕量化技術(shù)的研發(fā)成果會在集團的多個車型推廣，而輕量化新技術(shù)的應(yīng)用則可以對標薩博、北京現(xiàn)代的成熟技術(shù)和車型。北汽集團旗下自主品牌與合資品牌之間一直有著緊密的技術(shù)交流，有助于提升自主品牌的技術(shù)水平?！眳蜗急脒€表示，“汽車輕量化技術(shù)是助推產(chǎn)品銷量提升的關(guān)鍵技術(shù)之一。我們希望輕量化技術(shù)應(yīng)用可形成一種生態(tài)鏈，施行綠色制造，控制有害物質(zhì)的產(chǎn)生，同時提高產(chǎn)品回收率。”
奇瑞汽車“引入重量管理理念”
瑞虎5是奇瑞汽車走正向研發(fā)之路的又一成果，也是大量應(yīng)用輕量化材料和技術(shù)的車型，車身骨架的四分之三材料應(yīng)用了多種高強度鋼，在連接工藝、激光焊接、輥壓成型、熱成型技術(shù)方面也有很大提升。奇瑞推進輕量化技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵一步是建立重量工程系統(tǒng)，設(shè)定產(chǎn)品重量目標?！霸谄嫒鹱哒蜓邪l(fā)之路，推進自主設(shè)計之后，輕量化的目標也得以全面融入到新產(chǎn)品的開發(fā)體系?！逼嫒鹌囇芯靠傇汉诵募夹g(shù)管理部長李鼐一介紹說。在新產(chǎn)品開發(fā)初期，奇瑞引入了重量管理的理念，需要為新車型建立重量工程系統(tǒng)，設(shè)定產(chǎn)品重量目標，從而決定各總成部件的技術(shù)工藝、材料選擇以及結(jié)構(gòu)開發(fā)設(shè)計等。
新車重量目標的設(shè)計不是那么容易?！捌嫒饒F隊收集了大量的車輛運行數(shù)據(jù)，模擬運算車輛動力性、經(jīng)濟性以及輕量化要求的關(guān)系，從而分析確定新車合理的重量目標。輕量化技術(shù)導(dǎo)入需要考慮制造要求、總成設(shè)計、成本控制、質(zhì)量提升四個方面，并以此設(shè)立詳細輕量化技術(shù)研發(fā)應(yīng)用路徑圖?！崩钬疽唤忉屨f。
另外，推廣輕量化會一定程度上增加企業(yè)制造成本，但只有低成本化的輕量化技術(shù)才能盡快向市場推廣。李鼐一表示，奇瑞汽車輕量化的目標是要做符合國際安全標準的、易于維修的、消費者可以接受的輕量化產(chǎn)品，要根據(jù)車型市場定位準確選擇輕量化技術(shù)。
上海汽車“為輕量化技術(shù)已投入數(shù)千萬元”
“創(chuàng)新綠能驅(qū)動未來”，上汽榮威E50上市以來受到了市場的極大關(guān)注，該車車身大量應(yīng)用高強度鋼、輕金屬及非金屬材料，比如鋁合金骨架、保險杠以及使用復(fù)合材料的電池盒、前端模塊等，通過車身覆蓋件減薄、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、應(yīng)用熱成型技術(shù)等措施，使車身減重37kg。這車身集成了上汽在輕量化領(lǐng)域研究的多項成果?！吧掀灾髌放茝?007年就開始了輕量化技術(shù)和零部件的研發(fā)，這保證了上汽在2015年滿足國家對乘用車平均燃油消耗的要求?！鄙掀履茉春图夹g(shù)管理部馮奇說。
據(jù)悉，2008年以前，上汽只是在已有平臺上從事零散的輕量化零部件開發(fā)，而到2013年，上汽在鋁合金車身等輕量化材料和技術(shù)方面的研發(fā)投入已達數(shù)千萬元。馮奇表示，目前，上汽輕量化目標已上升至集團戰(zhàn)略層面，并在集團領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下，成立了前瞻技術(shù)研究部，針對新能源、輕量化等領(lǐng)域的先進技術(shù)進行深入研究，建立技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的模式。
馮奇說：“輕量化聯(lián)盟的合作模式促進了企業(yè)之間的技術(shù)交流。我們也期待能與更多的企業(yè)加強合作和技術(shù)共享、數(shù)據(jù)共享，上汽前瞻技術(shù)研究部也會大力支持輕量化聯(lián)盟的發(fā)展。”
東風(fēng)汽車“商用車輕量化意義重大”
東風(fēng)汽車公司在輕量化聯(lián)盟的指導(dǎo)下積極開發(fā)汽車輕量化技術(shù)，所負責(zé)的課題“形變鋁合金應(yīng)用技術(shù)開發(fā)及其在目標車型上的集成應(yīng)用”順利達到各項指標，取得了預(yù)期成果，實現(xiàn)了東風(fēng)鋁合金混動客車鋁車身減重40.9%，而該車還應(yīng)用了高輕度車架、高應(yīng)力板簧、鋁合金車輪、鎂合金座椅骨架、樹脂玻璃及其他輕質(zhì)非金屬車身內(nèi)置件，使得該車整體減重1615kg，減重率14.2%。
東風(fēng)汽車商用車技術(shù)中心主管工程師劉成虎介紹說：“東風(fēng)汽車一直努力推動輕量化技術(shù)在多種車型上的應(yīng)用?！睋?jù)了解，東風(fēng)在汽車關(guān)鍵零部件的開發(fā)上，應(yīng)用鎂、鋁合金材料的零部件已達81種。另外，還有大量以塑代鋼零部件已批量應(yīng)用。據(jù)悉，東風(fēng)正在研發(fā)的一款雙座電動車，車身以鋁合金材料為主，覆蓋件采用鋼板以及非金屬材料等，車身減重達25%以上。
商用車是近年來東風(fēng)輕量化技術(shù)應(yīng)用的重點領(lǐng)域。早在2008年，東風(fēng)開啟了針對重型商用車輕量化技術(shù)應(yīng)用的研發(fā)工作。以東風(fēng)天龍新型牽引車為例，在應(yīng)用鋁合金油箱、塑料空濾外殼、高強度鋼車架、高強度鋼車輪以及零部件支架優(yōu)化設(shè)計等一系列措施之后，整車減重達到9.3%。劉成虎表示，未來東風(fēng)還會推出標配全鋁合金車輪等輕量化零部件的高端重卡，以滿足市場對高品質(zhì)商用車的需求。
針對東風(fēng)銷量最好的“金霸”輕卡，東風(fēng)則采用了以塑代鋼的油箱總成、高強度鋼的車架和車輪、鋁合金的缸體缸蓋和變速器箱體、鋁合金的貨箱箱體，以及傳動軸軸管和蓄電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，使整車減重10%。
輕量化聯(lián)盟首屆專家委員會主任陳一龍認為，東風(fēng)汽車針對商用車輕量化技術(shù)研發(fā)的意義十分重大。一輛重型商用車每年燃油消耗的費用是普通乘用車的約20倍。所以，商用車輕量化技術(shù)的應(yīng)用是控制汽車行業(yè)燃油消耗總量增長速度的關(guān)鍵。
