汽车制造工艺基础 作者 王永伦 第10章 汽车制造轻量化.ppt

第10章 汽车制造轻量化 10.1 汽车轻量化概念 汽车轻量化是一个系统工程，其最终目的是达到减轻自身重量、降低油耗、提高环保节能和安全的综合指标。 10.1.1 汽车轻量化的重大意义 一、汽车轻量化是汽车工业健康发展的需要 随着整个汽车工业的发展，汽车产量和保有量逐年增加，汽车在给人们出行带来方便的同时，也带来了油耗、安全和环保这三大问题。 二、汽车轻量化是节油和降低排放的 重要方法和途径 有研究数字表明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%。换而言之，轿车车质量减少100kg，每升油就可多行驶1km。汽车车身约占汽车总质量的30%，在空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。 三、汽车轻量化是提高汽车动力性、舒适性 和提高竞争力的必须方向 1．减少汽车质量 ，可降低动力和动力传动系统的负荷，使汽车在较低牵引负荷的状态下就可表现出同样或更好的性能。 2．为提高轿车的安全性、舒适性等性能，需增加了一些辅助装置，如主动和被动安全装置(ABS、安全气囊)等，这会导致车重的增加。 四、汽车轻量化是社会发展的需要 无论从战略角度、商业角度还是从社会发展角度来看，具有高燃油经济性和低排放低污染的汽车已顺应了社会发展的需要。 在石油价格连续攀升的形势下，汽车用户越来越关注汽车的油耗，制造高燃油经济性的汽车是提高中国汽车工业竞争力的重要因素，汽车油耗已成为影响我国轿车产量增长的首要因素。 10.1.2 汽车轻量化的措施 1．汽车轻量化的措施 1）从车身方面考虑 2）从结构设计方面考虑(结构优化设计； 结构的小型化； 改进运动结构的方式等。) 1．使用密度小、强度高的有色金属及其合金材料； 2．使用同密度、工艺性能好的有利于减小厚度的高强度钢铁材料； 3．使用新型轻量化非金属结构材料，如工程塑料、陶瓷材料、碳纤维、复合材料等； 4．从材料加工技术和加工工艺方面考虑。 10.1.3 汽车轻量化材料 铝、镁合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。 铝及其合金具有良好力学性能的轻质材料；铝合金具有优异的延展性, 密度小（只有钢的1/3）;良好的耐腐蚀性，成为汽车轻量化结构的首选材料。 目前已广泛应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、变速器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、罩盖壳体类等零件。 10.1.3 汽车轻量化材料 钢铁材料在与非铁合金和非金属材料的竞争中将继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势，通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力。 轿车自重的25% 在车身，车身材料的轻量化举足轻重。 主要包括：塑料、复合材料，以及粉末冶金材料等。 塑料和复合材料一般可减轻零部件的重量35%以上。 粉末冶金材料成分自由度大，粉末烧结工艺具有近净成形的特点，其在汽车上的应用有增加的趋势，特别是铁基粉末烧结材料在要求较高强度的复杂结构件上的应用也越来越多。 10.2 汽车用主要塑料制品及其成型工艺 随着塑料技术的日益发展，塑料用来制造汽车的内、外饰件和功能件，特别是采用工程塑料及铝镁合金、纤维增强复合材料制造外装件备受重视。 表10-1 塑料在汽车中的应用场合 10.2.1 聚氨酯泡沫塑料在汽车中的应用 一、聚氨酯及聚氨酯泡沫塑料 1．聚氨酯（PU） 是指分子结构中含有氨基甲酸酯团（-NHCOO-）的一类聚合物，取决于组成的变化，其性能可从软质到硬质较宽范围内变化，其产品以泡沫为主。 2．聚氨酯泡沫塑料 泡沫塑料是指把羟基的聚醚树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体，并用异氰酸酯与水反应生成的二氧化碳发泡或用低沸点氟碳化合物作发泡剂，制成泡沫塑料。 二、聚氨酯泡沫塑料在汽车上的应用 表10－2 汽车用聚氨酯塑料制品 1．聚氨酯泡沫塑料汽车座椅 汽车座椅主要由支撑物、弹性体和外包皮三部分构成。 2．聚氨酯泡沫塑料仪表板、扶手与头枕 1）仪表板、扶手、头枕仪 表板表皮材料大部分采用ABS改性的聚氯乙烯膜。 2）仪表板的材料 仪表板的表面采用带有缓冲性的聚氨酯泡沫塑料，其余芯材部分采用硬质塑料，同时为使用方便，在仪表板上装有杂物箱、仪表罩盖和除霜器格栅。 3）聚氨酯泡沫塑料转向盘 转向盘是汽车安全件之一，为保证驾驶员的行车安全，要求转向盘在发生碰撞时能吸收大部分冲击能量