汽車輕量化制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

1、1汽車輕量化制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展汽車輕量化制造技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展2題 綱 能源和環(huán)境雙重壓力倒逼汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型能源和環(huán)境雙重壓力倒逼汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型 全球汽車產(chǎn)業(yè)處于材料革命前夜全球汽車產(chǎn)業(yè)處于材料革命前夜 多種輕量化材料混合應(yīng)用是汽車輕量化的發(fā)展方向多種輕量化材料混合應(yīng)用是汽車輕量化的發(fā)展方向 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSSAHSS）的發(fā)展）的發(fā)展 及成形技術(shù)及成形技術(shù) 鋁合金汽車的發(fā)展；鋁合金車身成形，鋁合金結(jié)構(gòu)件先進(jìn)鑄造技術(shù)鋁合金汽車的發(fā)展；鋁合金車身成形，鋁合金結(jié)構(gòu)件先進(jìn)鑄造技術(shù) 復(fù)合材料汽車的發(fā)展；碳纖維覆蓋件、結(jié)構(gòu)件成形技術(shù)，長纖維增復(fù)合材料汽車的發(fā)展；碳纖維覆蓋件、結(jié)構(gòu)件成形技術(shù)，長纖

2、維增 強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT)(LFT)成形技術(shù)成形技術(shù) 多種輕量化材料連接技術(shù)多種輕量化材料連接技術(shù) 我國汽車材料替換革命的思考我國汽車材料替換革命的思考3 全球汽車產(chǎn)業(yè)處于材料革命前夜全球汽車產(chǎn)業(yè)處于材料革命前夜 著眼于可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能環(huán)保成為汽車工業(yè)亟待解決的兩大問題。特別是著眼于可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能環(huán)保成為汽車工業(yè)亟待解決的兩大問題。特別是大范圍霧霾大范圍霧霾天氣倒逼汽車產(chǎn)業(yè)大調(diào)整。調(diào)整目標(biāo)集中在天氣倒逼汽車產(chǎn)業(yè)大調(diào)整。調(diào)整目標(biāo)集中在 “新能源、新材料、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)新能源、新材料、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)”三大方面。三大方面。隨著新能源汽車的舉步維艱，材料轉(zhuǎn)換的重要性日漸凸顯。隨著新能源

3、汽車的舉步維艱，材料轉(zhuǎn)換的重要性日漸凸顯。 我國我國節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（20122020年）年）提出，到提出，到2015年，當(dāng)年生年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車油耗降至產(chǎn)的乘用車油耗降至6.9升升/百公里，節(jié)能型乘用車油耗降至百公里，節(jié)能型乘用車油耗降至5.9升升/百公里以下，百公里以下，較現(xiàn)行標(biāo)較現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)降低準(zhǔn)降低2.6L 2.6L 。2020年降至年降至5.0升升/百公里，節(jié)能型乘用車油耗降至百公里，節(jié)能型乘用車油耗降至4.5升升/百公里以下；商用百公里以下；商用車新車油耗接近國際先進(jìn)水平。車新車油耗接近國際先進(jìn)水平。20102010年世界各國汽車燃油效率限額

4、年世界各國汽車燃油效率限額 過去二十年，美國汽車油耗要求每年降低過去二十年，美國汽車油耗要求每年降低1%1%。而。而2010202520102025年則每年要求降低年則每年要求降低4%4%。美。美國規(guī)定截至國規(guī)定截至 20162016年汽車油耗要達(dá)到年汽車油耗要達(dá)到 6.66.6升升/百公里百公里，較美國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)降低較美國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)降低2.6L2.6L，20252025年年達(dá)到達(dá)到4.184.18升升/百公里百公里。420142014年被稱為電動(dòng)汽車元年年被稱為電動(dòng)汽車元年李克強(qiáng)總理宣布：我們要像對貧困宣戰(zhàn)一樣，堅(jiān)決向污染宣戰(zhàn)。李克強(qiáng)總理宣布：我們要像對貧困宣戰(zhàn)一樣，堅(jiān)決向污染宣戰(zhàn)。而汽車是大范

5、圍霧霾天氣的罪魁禍?zhǔn)字唬瑢Σ咧皇谴罅Πl(fā)展新能源汽車。國家發(fā)展戰(zhàn)略明確鼓勵(lì)發(fā)展新能源汽車，并在該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、市場推廣等各方面都采取了力度很大的政策。商務(wù)部研究院近日發(fā)布的商務(wù)部研究院近日發(fā)布的2014年消費(fèi)市場發(fā)展報(bào)告年消費(fèi)市場發(fā)展報(bào)告指出，今年將成為指出，今年將成為中國新能源汽車中國新能源汽車消費(fèi)元年。消費(fèi)元年。空氣污染的環(huán)境壓力使新能源汽車迎來明顯利好。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測，空氣污染的環(huán)境壓力使新能源汽車迎來明顯利好。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測，2014年中國新能源汽車銷量將有望達(dá)到年中國新能源汽車銷量將有望達(dá)到3.5萬輛，萬輛，同比增幅達(dá)同比增幅達(dá)100%。若將混合動(dòng)力各類車

6、若將混合動(dòng)力各類車型加上，將會(huì)達(dá)到型加上，將會(huì)達(dá)到6萬輛的規(guī)模。萬輛的規(guī)模。2014年將成為中國新能源汽車消費(fèi)元年。新能源汽車已年將成為中國新能源汽車消費(fèi)元年。新能源汽車已成為今年北京車展的最大亮點(diǎn)。在本屆北京車展上全球首發(fā)的成為今年北京車展的最大亮點(diǎn)。在本屆北京車展上全球首發(fā)的118輛車中，中外車企共全輛車中，中外車企共全球首發(fā)新能源車球首發(fā)新能源車79輛，約占七成。輛，約占七成。我國新能源汽車發(fā)展可能再次落后，我國新能源汽車發(fā)展可能再次落后，“灣道超車灣道超車夢想落空夢想落空! 有人稱2013年是電動(dòng)汽車元年，即，國際電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化取得了突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新型動(dòng)力汽車去年的全球銷量已經(jīng)突破57

7、.8萬臺，超出2012年銷量1萬多臺。據(jù)預(yù)測，2014年全球電動(dòng)汽車市場將同比增長86%。德政府于2011年5月出臺了德國聯(lián)邦政府國家電動(dòng)汽車發(fā)展規(guī)劃，其目標(biāo)是：在2020年德國上路的電動(dòng)及混合動(dòng)力汽車達(dá)100萬輛，到2030年至少達(dá)到600萬輛，到2050年電動(dòng)交通網(wǎng)絡(luò)覆蓋全德城市區(qū)域。 美國特斯拉公司2013年銷量超過2.2萬輛，通用汽車雪佛蘭混合動(dòng)力車在美國銷量為23,094輛，日產(chǎn)聆風(fēng)純電動(dòng)車銷量為22,610輛。5新能源新材料雙輪驅(qū)動(dòng)新能源新材料雙輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的必由之路電動(dòng)汽車發(fā)展的必由之路 國際名牌電動(dòng)汽車都采用復(fù)合材料為主的新材料。這也是他們續(xù)航能國際名牌電動(dòng)汽車都采用復(fù)合

8、材料為主的新材料。這也是他們續(xù)航能力和電池重量低的原因所在。力和電池重量低的原因所在。 如，德國BMW、大眾、意大利蘭博基尼、日本帝人和美國GM都開發(fā)了碳纖維車身電動(dòng)汽車。 我國電動(dòng)汽車增重高達(dá)我國電動(dòng)汽車增重高達(dá)30-40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際先進(jìn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際先進(jìn)水平（德國大眾電動(dòng)汽車增水平（德國大眾電動(dòng)汽車增重重6-16%），復(fù)合材料電動(dòng)），復(fù)合材料電動(dòng)汽車成為減重的最佳出路，汽車成為減重的最佳出路，可平衡增加的電池重量?？善胶庠黾拥碾姵刂亓俊?純電動(dòng)車整車質(zhì)量與續(xù)航能力關(guān)系 6輕量化是汽車發(fā)展的歷史必然輕量化是汽車發(fā)展的歷史必然 汽車發(fā)展至今已經(jīng)超過汽車發(fā)展至今已經(jīng)超過100100年年, ,

9、 目前的瓶頸是能源制約和環(huán)境污染目前的瓶頸是能源制約和環(huán)境污染. . 石油是不石油是不可再生的資源可再生的資源, , 汽油和柴油驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車造成的污染有目共睹汽油和柴油驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車造成的污染有目共睹. . 各國政府相繼提出了燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)各國政府相繼提出了燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo), , 硬性規(guī)定汽車公司到達(dá)百公里油耗指標(biāo)硬性規(guī)定汽車公司到達(dá)百公里油耗指標(biāo), , 如美國政府的如美國政府的CAFACAFA標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是20122012年至少需要達(dá)到每加侖年至少需要達(dá)到每加侖29.729.7英里英里( (百公里油耗百公里油耗8 8升升) )，到，到20162016年需達(dá)到年需達(dá)到34.1(34.1(百公里油耗百

10、公里油耗6.9 6.9 升升),2025),2025年則為年則為54.5(54.5(百公里油耗百公里油耗4.34.3升升). ). 對超過對超過CAFCAF目標(biāo)的部分，主機(jī)廠需要支付每目標(biāo)的部分，主機(jī)廠需要支付每0.1 0.1 英里每加侖為英里每加侖為5.55.5美美元元/ /輛的罰金。輛的罰金。 提高燃油經(jīng)濟(jì)性有多種途徑：汽車輕量化，增加變速箱中的速度等級，柴油技提高燃油經(jīng)濟(jì)性有多種途徑：汽車輕量化，增加變速箱中的速度等級，柴油技術(shù)，汽油直噴技術(shù)，可變氣門（術(shù)，汽油直噴技術(shù)，可變氣門（VVTVVT），渦輪增壓等等。鑒于研發(fā)所需時(shí)間和），渦輪增壓等等。鑒于研發(fā)所需時(shí)間和成本的限制，當(dāng)前主機(jī)廠主

11、要考慮輕量化的手段。成本的限制，當(dāng)前主機(jī)廠主要考慮輕量化的手段。 在輕量化的材料選擇上在輕量化的材料選擇上, , 未來將是多種材料并存的局面未來將是多種材料并存的局面: : 超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼, , 鎂鋁合鎂鋁合金金, , 增強(qiáng)樹脂材料增強(qiáng)樹脂材料. . 每一種材料都由其優(yōu)缺點(diǎn)每一種材料都由其優(yōu)缺點(diǎn). . 在不降低部件力學(xué)性能的前提在不降低部件力學(xué)性能的前提下下, , 努力降低重量是輕量化的方向努力降低重量是輕量化的方向. . 7總重量(Kg)15501407125311541011行程(Km)186203.6226.6244.3275.5純電動(dòng)車整車質(zhì)量與續(xù)航能力關(guān)系研究表明，約研究表明，

12、約75%75%的油耗與整車質(zhì)的油耗與整車質(zhì)量有關(guān)，降低汽車質(zhì)量量有關(guān)，降低汽車質(zhì)量, , 就可有就可有效降低油耗以及排放。目前，大效降低油耗以及排放。目前，大量研究表明，汽車質(zhì)量每下降量研究表明，汽車質(zhì)量每下降10%10%，油耗下降油耗下降6-8%6-8%，排放降低，排放降低4%4%。 輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段8多種材料混合應(yīng)用是汽車輕量化的發(fā)展方向。多種材料混合應(yīng)用是汽車輕量化的發(fā)展方向。在歐洲車身會(huì)議文獻(xiàn)中，自在歐洲車身會(huì)議文獻(xiàn)中，自2006年至年至2011年，年，72個(gè)車身中，有個(gè)車身中，有38個(gè)鋼個(gè)鋼/鋁鋁/復(fù)合材料混合車身復(fù)合材料混合車身,占占 5

13、3 %。9 先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSSAHSS）的發(fā)展）的發(fā)展 在白車身中，在白車身中，低碳鋼與低碳鋼與高強(qiáng)低合金鋼（高強(qiáng)低合金鋼（HSLA）的重量比呈下降趨勢的重量比呈下降趨勢；約束淬火高強(qiáng)鋼（約束淬火高強(qiáng)鋼（PHS）的重量比呈上升趨勢的重量比呈上升趨勢；烘烤硬化鋼的用量將維烘烤硬化鋼的用量將維持不變。持不變。第三代第三代AHSSAHSS發(fā)研發(fā)目標(biāo)發(fā)研發(fā)目標(biāo)： 性能可達(dá)到：1000-1500MPa時(shí)具備20%- 30%的延伸率 應(yīng)用從碰撞安全件延伸至結(jié)構(gòu)件甚至外覆蓋件，如下圖所示。美國汽車業(yè)高強(qiáng)鋼的目標(biāo)美國汽車業(yè)高強(qiáng)鋼的目標(biāo)： 1）第三代AHSS的量產(chǎn)，并且降低價(jià)格; 2）強(qiáng)度達(dá)到

14、1000-1500MPa，并可冷成形; 3）材料可焊性好、成本低。各種性能的鋼材在車身的應(yīng)用與發(fā)展各種性能的鋼材在車身的應(yīng)用與發(fā)展10車身高強(qiáng)度鋼的使用趨勢車身高強(qiáng)度鋼的使用趨勢11n沃爾沃公司在VOLVO XC90車身制造中同時(shí)采用冷、熱沖壓工藝12n20062020年國內(nèi)先進(jìn)/超高強(qiáng)鋼沖壓模市場規(guī)模預(yù)測 13熱沖壓工藝示意圖卷材下料加熱傳送沖壓并迅速冷卻熱沖壓工藝示意圖熱沖壓工藝示意圖 熱沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)熱沖壓工藝的優(yōu)點(diǎn)回彈極小，成形精度好回彈極小，成形精度好 高延展率，高強(qiáng)度高延展率，高強(qiáng)度 減重減重 極好的碰撞安全性極好的碰撞安全性 14 機(jī)械科學(xué)院先進(jìn)中心完成的機(jī)械科學(xué)院先進(jìn)中心完成的

15、高強(qiáng)度鋼熱沖壓中試線高強(qiáng)度鋼熱沖壓中試線 15 德國德國BENTLERBENTLER公司中國工廠生產(chǎn)高強(qiáng)鋼零件公司中國工廠生產(chǎn)高強(qiáng)鋼零件 16 德國德國BENTLERBENTLER公司中國工廠生產(chǎn)高強(qiáng)鋼零件（續(xù)）公司中國工廠生產(chǎn)高強(qiáng)鋼零件（續(xù)） 17 鋁合金汽車的發(fā)展鋁合金汽車的發(fā)展鋁合金成形工藝進(jìn)步高性能鋁合金鑄件液壓成型件鋁合金連接件鋁合金沖壓件鋁合金鍛件應(yīng)用鋁合金零部件重量在整車重量的比例增加整車零件總數(shù)減少車身性能增強(qiáng)車身自重減小18 國際鋁合金汽車發(fā)展國際鋁合金汽車發(fā)展 20022002年，全新奧迪年，全新奧迪A8A8通過使用性能更好的通過使用性能更好的大型鋁鑄件和液壓成型部件大型鋁

16、鑄件和液壓成型部件，車身零件數(shù)，車身零件數(shù)量從量從5050個(gè)減至個(gè)減至2929個(gè)，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了個(gè)，車身框架完全閉合。這種結(jié)構(gòu)不僅使車身的扭轉(zhuǎn)剛度提高了60%60%，還，還使車重減少使車重減少50%50%。新一代奧迪。新一代奧迪Q7Q7將采用全鋁車身將采用全鋁車身 。英國捷豹英國捷豹 XKXK更是將鋁合金技術(shù)與輕量化優(yōu)勢發(fā)揮到極致，不僅車身零件總數(shù)從更是將鋁合金技術(shù)與輕量化優(yōu)勢發(fā)揮到極致，不僅車身零件總數(shù)從5,1895,189個(gè)降至個(gè)降至2,7612,761個(gè)，車身剛性提高了個(gè)，車身剛性提高了4848。新一代路虎車身重量比上一代減重。新一代路虎車身重量比上

17、一代減重420420千克，車身千克，車身的鋼材料替換為鋁合金，并采用單殼體式車身，比上一代鋼制車殼體減重高達(dá)的鋼材料替換為鋁合金，并采用單殼體式車身，比上一代鋼制車殼體減重高達(dá)39%39%。前副。前副車架采用鋁合金材料鑄造，減輕車架采用鋁合金材料鑄造，減輕1414千克。后副車架采用單件空心鑄件，減輕了千克。后副車架采用單件空心鑄件，減輕了1515千克。千克。凱迪拉克凱迪拉克ATS ATS 的前機(jī)蓋采用鋁合金冷沖壓工藝，減震塔采用真空薄壁壓鑄技術(shù)，發(fā)動(dòng)的前機(jī)蓋采用鋁合金冷沖壓工藝，減震塔采用真空薄壁壓鑄技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)支架采用鋁合金擠壓件焊接結(jié)構(gòu)，保險(xiǎn)杠采用鋁合金擠壓件，車門采用鋁合金成形，車機(jī)支架

18、采用鋁合金擠壓件焊接結(jié)構(gòu)，保險(xiǎn)杠采用鋁合金擠壓件，車門采用鋁合金成形，車身其它部位、結(jié)構(gòu)件、底板、覆蓋件采用鋼材。前后軸重達(dá)到身其它部位、結(jié)構(gòu)件、底板、覆蓋件采用鋼材。前后軸重達(dá)到50%50%：50%50%，可與，可與BMW3BMW3系系競爭。競爭。 據(jù)媒體據(jù)媒體20142014年年2 2月月2020日報(bào)道：繼福特之后，通用汽車也開始積極籌備推出鋁外殼汽車，日報(bào)道：繼福特之后，通用汽車也開始積極籌備推出鋁外殼汽車，預(yù)計(jì)在預(yù)計(jì)在20182018年底大規(guī)模生產(chǎn)。目前兩家企業(yè)已經(jīng)開始開足馬力生產(chǎn)鋁制汽車面板。年底大規(guī)模生產(chǎn)。目前兩家企業(yè)已經(jīng)開始開足馬力生產(chǎn)鋁制汽車面板。19Audi A8全鋁車身全鋁

19、車身 Text鋁合金沖壓覆蓋鋁合金沖壓覆蓋件件鋁合金擠壓型材鋁合金擠壓型材鋁合金壓鑄鋁合金壓鑄件件MIG焊、鉚接焊、鉚接 減重減重40%40%靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度提高40%40% 20鋁合金汽車板材鋁合金汽車板材/ /管材充液拉深技術(shù)管材充液拉深技術(shù) 充液拉深技術(shù)是改善鋁合金車身覆蓋充液拉深技術(shù)是改善鋁合金車身覆蓋件變形均勻性、增加結(jié)構(gòu)剛度的有效件變形均勻性、增加結(jié)構(gòu)剛度的有效途徑。途徑。 由于鋁合金材料的硬化指數(shù)值低，屬由于鋁合金材料的硬化指數(shù)值低，屬加工硬化效果較弱的材料，只有通過加工硬化效果較弱的材料，只有通過較大的變形才能實(shí)現(xiàn)較理想的硬化。較大的變形才能實(shí)現(xiàn)較理想的硬化。 為克

20、服普通拉深所產(chǎn)生的變形量小、為克服普通拉深所產(chǎn)生的變形量小、變形不均勻的問題，利用液壓先進(jìn)行變形不均勻的問題，利用液壓先進(jìn)行，再進(jìn)行液壓作用下的，再進(jìn)行液壓作用下的成形技術(shù)，整個(gè)成形過程中面板成形技術(shù)，整個(gè)成形過程中面板部分部分經(jīng)歷兩次變形經(jīng)歷兩次變形，應(yīng)變硬化效果顯，應(yīng)變硬化效果顯著。因此，能夠提高鋁合金覆蓋件的著。因此，能夠提高鋁合金覆蓋件的可成形性、改善變形均勻性的充液拉可成形性、改善變形均勻性的充液拉深成形技術(shù)是鋁合金等低塑性、難成深成形技術(shù)是鋁合金等低塑性、難成形輕質(zhì)材料板材零件成形的有效途經(jīng)。形輕質(zhì)材料板材零件成形的有效途經(jīng)。預(yù)脹預(yù)脹 充液拉深充液拉深21國際鋁合金車身成形技術(shù)國際

21、鋁合金車身成形技術(shù) GM GM 開發(fā)的鋁合金汽車覆蓋件成形設(shè)備開發(fā)的鋁合金汽車覆蓋件成形設(shè)備超塑成形（SPF）在美國通用（ GM) 的應(yīng)用：汽 車 覆 蓋 件 快 速 塑 性 成 形 工 藝汽 車 覆 蓋 件 快 速 塑 性 成 形 工 藝（QPFQPF），成形時(shí)間降到了），成形時(shí)間降到了1515秒以內(nèi)。秒以內(nèi)。某車型后背門內(nèi)板鎂合金和外板鋁合某車型后背門內(nèi)板鎂合金和外板鋁合金氣脹超塑性溫成形，在快速液壓機(jī)金氣脹超塑性溫成形，在快速液壓機(jī)上成形每件只需上成形每件只需1-21-2分鐘。分鐘。車身鋁板溫車身鋁板溫/ /冷成形，應(yīng)用于高檔車。冷成形，應(yīng)用于高檔車。以以3000T3000T設(shè)備為核心的

22、鋁合金汽車覆蓋件充液拉深生產(chǎn)線（日本設(shè)備為核心的鋁合金汽車覆蓋件充液拉深生產(chǎn)線（日本AminoAmino）22我們的差距我們的差距 歐、美、日等國鋁合歐、美、日等國鋁合金板材在汽車上的應(yīng)用呈現(xiàn)金板材在汽車上的應(yīng)用呈現(xiàn)快速發(fā)展勢頭（快速發(fā)展勢頭（見表）。見表）。而而我國尚處于研發(fā)階段，目前我國尚處于研發(fā)階段，目前還沒有任何一家國產(chǎn)汽車整還沒有任何一家國產(chǎn)汽車整車廠有應(yīng)用鋁合金大型板材車廠有應(yīng)用鋁合金大型板材零件的實(shí)例零件的實(shí)例. . 現(xiàn)在液壓成型的生產(chǎn)現(xiàn)在液壓成型的生產(chǎn)線全世界有線全世界有250250條，中國不條，中國不到到5 5條條，正規(guī)生產(chǎn)的也就是，正規(guī)生產(chǎn)的也就是兩條，原因是合資品牌現(xiàn)在兩

23、條，原因是合資品牌現(xiàn)在都進(jìn)口。都進(jìn)口。 熱成型生產(chǎn)線國際上熱成型生產(chǎn)線國際上有有150150條線，中國尚沒有一條線，中國尚沒有一條條自主品牌的生產(chǎn)線，雖然自主品牌的生產(chǎn)線，雖然寶鋼有所引進(jìn)，但是現(xiàn)在尚寶鋼有所引進(jìn)，但是現(xiàn)在尚沒有量產(chǎn)。沒有量產(chǎn)。 這些在國際上已經(jīng)這些在國際上已經(jīng)形成了數(shù)千億歐元的產(chǎn)值。形成了數(shù)千億歐元的產(chǎn)值。23鋁車身可靠連接技術(shù)鋁車身可靠連接技術(shù)1-機(jī)械連接技術(shù) 鋁合金導(dǎo)熱率高，采用傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊技鋁合金導(dǎo)熱率高，采用傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊技術(shù)連接能耗極高，而且質(zhì)量難以保證。術(shù)連接能耗極高，而且質(zhì)量難以保證。 目前國外汽車制造廠商大量采用自沖鉚目前國外汽車制造廠商大量采用自沖鉚接、自切削

24、螺釘?shù)葯C(jī)械連接方法實(shí)現(xiàn)鋁接、自切削螺釘?shù)葯C(jī)械連接方法實(shí)現(xiàn)鋁合金連接，該技術(shù)目前由英國合金連接，該技術(shù)目前由英國HenrobHenrob、美國美國EmhartEmhart、德國、德國BollhoffBollhoff等國外公司等國外公司所壟斷。所壟斷。 上海交通大學(xué)提出一種從自沖鉚接接頭上海交通大學(xué)提出一種從自沖鉚接接頭形成到接頭性能評價(jià)的全數(shù)字化方法以形成到接頭性能評價(jià)的全數(shù)字化方法以實(shí)現(xiàn)鉚接工藝的優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)鉚接工藝的優(yōu)化。24鋁車身可靠連接技術(shù)鋁車身可靠連接技術(shù)2-2-焊接技術(shù)焊接技術(shù)目前除大量采用鎖鉚、自切削螺釘、自攻螺釘、沖聯(lián)工藝及膠（粘）接目前除大量采用鎖鉚、自切削螺釘、自攻螺釘、沖聯(lián)工

25、藝及膠（粘）接等非熔化連接方法外，還大量采用等非熔化連接方法外，還大量采用MIGMIG焊、激光焊（包括激光熔焊、激焊、激光焊（包括激光熔焊、激光釬焊）光釬焊）, ,激光激光-MIG-MIG電弧復(fù)合焊電弧復(fù)合焊, ,攪拌摩擦焊。攪拌摩擦焊。其中激光其中激光-MIG-MIG電弧復(fù)合焊接是新型先進(jìn)焊接技術(shù)。電弧復(fù)合焊接是新型先進(jìn)焊接技術(shù)。大眾汽車大眾汽車Phaeton前門（前門（48處激光處激光-MIG焊道焊道）25 激光與電弧復(fù)合并非是激光與電弧的簡單疊加激光與電弧復(fù)合并非是激光與電弧的簡單疊加，復(fù)合后具有，復(fù)合后具有“1+121+12”的焊接效果，激光的焊接效果，激光- -電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是

26、一種優(yōu)質(zhì)高效電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)是一種優(yōu)質(zhì)高效的新型焊接技術(shù)的新型焊接技術(shù), ,是當(dāng)前最有應(yīng)用前景的焊接新技術(shù)之一。是當(dāng)前最有應(yīng)用前景的焊接新技術(shù)之一。激光激光-MIG電弧復(fù)合焊電弧復(fù)合焊技術(shù)概況技術(shù)概況MIG焊焊激光焊激光焊復(fù)合焊復(fù)合焊焊縫成形比較焊縫成形比較激光激光-電弧復(fù)合焊接原理圖電弧復(fù)合焊接原理圖26 攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接商用噴氣客機(jī)的攪拌摩擦焊焊接構(gòu)件構(gòu)件攪拌攪拌摩擦焊接摩擦焊接Delta II型火箭航天型火箭航天燃料貯箱（燃料貯箱（火箭整體攪拌摩擦焊火箭整體攪拌摩擦焊縫達(dá)縫達(dá)21002100米）米）挪威挪威MARINEMARINE公司船用公司船用寬幅鋁

27、合金寬幅鋁合金攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊27鋁車身可靠連接技術(shù)3-柔性化包邊技術(shù)車身覆蓋件外形質(zhì)量要求高、精度控制嚴(yán)，傳統(tǒng)模壓包邊投入大，柔性差，機(jī)器人滾車身覆蓋件外形質(zhì)量要求高、精度控制嚴(yán)，傳統(tǒng)模壓包邊投入大，柔性差，機(jī)器人滾壓工藝（壓工藝（roller hemmingroller hemming）成為包邊柔性化的必然趨勢。）成為包邊柔性化的必然趨勢。國外已具備了柔性化鋁合金包邊技術(shù)，如國外已具備了柔性化鋁合金包邊技術(shù)，如, ,德國德國ThyssenKrupp, ThyssenKrupp, 美國美國Hirotec, Hirotec, 德國德國EdagEdag，英國，英國DVADVA等公司。目前，國

28、內(nèi)鋁合金覆蓋件配套的包邊設(shè)備供應(yīng)商主要是歐美企等公司。目前，國內(nèi)鋁合金覆蓋件配套的包邊設(shè)備供應(yīng)商主要是歐美企業(yè)。業(yè)。鋁合金車門包邊系統(tǒng)主要有以下設(shè)備： 1 1、機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)-包邊工作站的執(zhí)行單元，為包邊或抓取件提供動(dòng)力包邊工作站的執(zhí)行單元，為包邊或抓取件提供動(dòng)力. .一臺機(jī)器人的一臺機(jī)器人的情況下，包邊一個(gè)車門所需時(shí)間大約情況下，包邊一個(gè)車門所需時(shí)間大約150180s,150180s,包邊節(jié)拍要達(dá)到包邊節(jié)拍要達(dá)到60s60s以內(nèi)，需要以內(nèi)，需要5 5臺機(jī)器臺機(jī)器人，其中人，其中4 4臺用于包邊，一臺用于抓取件并提供壓緊力。臺用于包邊，一臺用于抓取件并提供壓緊力。 2 2、包邊胎膜、包

29、邊胎膜-是用來定位及支撐車門外板，其結(jié)構(gòu)是根據(jù)車門外板形狀仿形而成。是用來定位及支撐車門外板，其結(jié)構(gòu)是根據(jù)車門外板形狀仿形而成。 3 3、轉(zhuǎn)臺：、轉(zhuǎn)臺：為提高包邊節(jié)拍，通常措施是分兩側(cè)同時(shí)操作，一側(cè)為包邊側(cè)，另外一側(cè)為提高包邊節(jié)拍，通常措施是分兩側(cè)同時(shí)操作，一側(cè)為包邊側(cè)，另外一側(cè)為取、上件側(cè)，包邊側(cè)機(jī)器人在包邊同時(shí)，另一側(cè)的機(jī)器人上件，這樣可保證包邊和取、為取、上件側(cè)，包邊側(cè)機(jī)器人在包邊同時(shí)，另一側(cè)的機(jī)器人上件，這樣可保證包邊和取、上件可以同時(shí)操作，減少了取、上件的時(shí)間，因此需要一個(gè)上件可以同時(shí)操作，減少了取、上件的時(shí)間，因此需要一個(gè)180180o o轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺。 4 4、包邊工具、包邊工具-

30、包邊的執(zhí)行單元，主要包括滾輪系統(tǒng)、壓力監(jiān)測系統(tǒng)、點(diǎn)壓結(jié)構(gòu)等。包邊的執(zhí)行單元，主要包括滾輪系統(tǒng)、壓力監(jiān)測系統(tǒng)、點(diǎn)壓結(jié)構(gòu)等。28 寶馬寶馬大力布局大力布局 纖維產(chǎn)能將翻倍纖維產(chǎn)能將翻倍.寶馬集團(tuán)和西格里（SGL）集團(tuán)的合資企業(yè)西格里汽車碳纖維（SGL Automotive Carbon Fibers）公司擬將碳纖維工廠產(chǎn)能擴(kuò)充至當(dāng)前三倍，達(dá)到9千噸/年，應(yīng)對新寶馬7系、寶馬i3和i8電動(dòng)車的需求。同時(shí)規(guī)模效應(yīng)又有利于降低昂貴的碳纖維成本。寶馬計(jì)劃將碳纖維用于更多車輛，尤其是旗艦車和電動(dòng)車。寶馬通過開發(fā)多種技術(shù)提高生產(chǎn)效率，終于將CFRP成功地應(yīng)用于量產(chǎn)車。 日本東麗斥資700億日元，收購了世界碳纖

31、維排名第三的美國卓爾泰克公司。同時(shí)，全球第二大碳纖維廠商日本帝人和第四大廠商日本三菱麗陽也已經(jīng)開始擴(kuò)大產(chǎn)能。目前，日本企業(yè)占有全球碳纖維市場70%份額。 年?duì)I業(yè)額高達(dá)400億歐元的德國工業(yè)巨頭蒂森克虜伯集團(tuán)自億歐元的德國工業(yè)巨頭蒂森克虜伯集團(tuán)自2011年以來，正在穩(wěn)步年以來，正在穩(wěn)步 展開戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型 ：出售旗下所有傳統(tǒng)汽車零部件資產(chǎn)，投資碳纖維汽車零部件 ！并于2012年12月在德累斯頓成立碳纖維復(fù)合材料技術(shù)中心。 中國在碳纖維領(lǐng)域也做出了顯著成績。中國在碳纖維領(lǐng)域也做出了顯著成績。中科院寧波材料研究所等單位聯(lián)合研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的連續(xù)碳纖維復(fù)合材料快速熱壓成型成套裝備連續(xù)碳纖維復(fù)合材料

32、快速熱壓成型成套裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)碳纖維復(fù)合材料汽車部件的自動(dòng)化制備，效率達(dá)到56件/天，并分別采用APA6及PCBT熱塑性單體經(jīng)原位聚合成型制備出大尺寸復(fù)合材料汽車底板。碳纖維技術(shù)之汽車產(chǎn)業(yè)的未來 29寶馬汽車公司碳纖維車身零件成型線寶馬汽車公司碳纖維車身零件成型線 采用碳鋁集成方案（采用碳鋁集成方案（ 碳纖維車身碳纖維車身 + 鋁制底鋁制底盤）盤） 的全新寶馬的全新寶馬 3 系目前已進(jìn)入量產(chǎn)之系目前已進(jìn)入量產(chǎn)之前的技術(shù)驗(yàn)證階段，前的技術(shù)驗(yàn)證階段， 將于將于2016年底、年底、2017 年初投產(chǎn)。年初投產(chǎn)。 寶馬3系系2012年銷量年銷量 406752 輛輛 .30復(fù)合材料整體成形工藝復(fù)合材

33、料整體成形工藝 整體模壓成型技術(shù)日益受到重視，快整體模壓成型技術(shù)日益受到重視，快速、低成本成型成為趨勢。整體成型技速、低成本成型成為趨勢。整體成型技術(shù)具有后續(xù)加工工序少、可降低成本等術(shù)具有后續(xù)加工工序少、可降低成本等優(yōu)點(diǎn)。近年在國際名牌電動(dòng)汽車車身整優(yōu)點(diǎn)。近年在國際名牌電動(dòng)汽車車身整體成形已經(jīng)采用。如，英國體成形已經(jīng)采用。如，英國Pi Innovo公公司采用整體成形技術(shù)制造了全復(fù)合材料司采用整體成形技術(shù)制造了全復(fù)合材料概念車，車身僅重概念車，車身僅重58公斤公斤蘭博基尼蘭博基尼 超速版采用全碳纖維車身超速版采用全碳纖維車身+ +儀表板儀表板+ +門護(hù)板門護(hù)板+ +后圍護(hù)板后圍護(hù)板 。質(zhì)量只有。

34、質(zhì)量只有155 Kg155 Kg！ 奧迪奧迪R8R8超級超級 跑車借鑒蘭博基尼的結(jié)跑車借鑒蘭博基尼的結(jié)構(gòu)方案，采用復(fù)構(gòu)方案，采用復(fù) 合材料和新的結(jié)構(gòu)。合材料和新的結(jié)構(gòu)。零件數(shù)量從零件數(shù)量從4848件減少到件減少到1 1件。實(shí)現(xiàn)了大件。實(shí)現(xiàn)了大幅減重和整體模壓成型！幅減重和整體模壓成型！ 31長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)材長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)材LFT20062006年年, ,歐洲地區(qū)歐洲地區(qū)LFTLFT的用量接近的用量接近700kt/a ,700kt/a ,增長率超過增長率超過32 %32 %。經(jīng)過近年的快速發(fā)展經(jīng)過近年的快速發(fā)展, ,亞州亞州LFTLFT用量用量所占的比重有明顯提高所占的比重有明顯提高,

35、,日本日本LFT LFT 消費(fèi)量占世界的消費(fèi)量占世界的11%11%。目前國內(nèi)仍存在很大的發(fā)展空目前國內(nèi)仍存在很大的發(fā)展空間間,2006 ,2006 年我國年我國LFTLFT的消費(fèi)量僅占的消費(fèi)量僅占世界世界LFTLFT總消費(fèi)量的總消費(fèi)量的5% ,5% , 預(yù)計(jì)到預(yù)計(jì)到20112011年年, ,我國我國LFT LFT 消費(fèi)量將會(huì)超過消費(fèi)量將會(huì)超過日本。日本。高性能長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料高性能長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(Long Fiber reinforced (Long Fiber reinforced ThermoplasticsThermoplastics 簡稱簡稱LFT)LFT)作為車用復(fù)

36、合材料中的重要一員，近年發(fā)展作為車用復(fù)合材料中的重要一員，近年發(fā)展迅速。在過去的迅速。在過去的1010年中，年中，LFTLFT塑料以塑料以 30%30%的年增長率上升。的年增長率上升。32在線快速成形成套設(shè)備及工藝流程圖在線快速成形成套設(shè)備及工藝流程圖年產(chǎn)量年產(chǎn)量3040萬件萬件/年年，綜合性能提高，綜合性能提高30%30%以上以上，萬元產(chǎn)值能耗降低，萬元產(chǎn)值能耗降低50%50%長纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在線成形成套技術(shù)及裝備開發(fā)長纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在線成形成套技術(shù)及裝備開發(fā)33 我國汽車材料替換革命的思考我國汽車材料替換革命的思考34 我國汽車材料替換緊迫性居全球之最我國汽車材料替換緊迫性

37、居全球之最為應(yīng)對日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)迅速提高為應(yīng)對日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)迅速提高汽車是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，今后仍將持續(xù)發(fā)展汽車是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，今后仍將持續(xù)發(fā)展 我國原油進(jìn)口依賴度從我國原油進(jìn)口依賴度從1955年的年的5.3%，2001年的年的30.2%，攀升到，攀升到2011年的年的59.8%，居世，居世界第一。據(jù)預(yù)測，界第一。據(jù)預(yù)測，2020/2030年將達(dá)到年將達(dá)到64%/74%。同時(shí)，幾乎。同時(shí)，幾乎100%的汽油，的汽油，62%的柴油的柴油用于道路交通。用于道路交通。 全世界從全世界從1999到到2009年，原油的消費(fèi)總量一共增加年，原油的消費(fèi)總量一共增加3

38、.6億噸，這個(gè)同期我國的原油消億噸，這個(gè)同期我國的原油消費(fèi)量增加了費(fèi)量增加了1.95億噸，占全球原油增量的億噸，占全球原油增量的54%。能源安全問題巨大。能源安全問題巨大。2011年我國進(jìn)口石年我國進(jìn)口石油用了油用了14 450億元。億元。我國原油進(jìn)口依賴度世界之最，造成能源、環(huán)境巨大壓力我國原油進(jìn)口依賴度世界之最，造成能源、環(huán)境巨大壓力 中國政府承諾，爭取到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45% ，而，而交通運(yùn)輸是溫室氣體排放的主要領(lǐng)域。但我國交通運(yùn)輸是溫室氣體排放的主要領(lǐng)域。但我國20112011年氮氧化物排放量不降反升年氮氧化物排放量不降反升5.73%5.73%，

39、使得使得“十二五十二五”頭年的減排計(jì)劃沒有實(shí)現(xiàn)，特別是京津冀、長三角、珠三角區(qū)域的頭年的減排計(jì)劃沒有實(shí)現(xiàn)，特別是京津冀、長三角、珠三角區(qū)域的問題非常嚴(yán)重。問題非常嚴(yán)重。 為此，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)迅速提高。我國為此，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)迅速提高。我國20082008年實(shí)施了汽車尾氣國年實(shí)施了汽車尾氣國3 3排放法規(guī)，排放法規(guī)，20112011年年出臺了國出臺了國4 4排放法規(guī)，排放法規(guī)，20132013年出臺國年出臺國5 5排放標(biāo)準(zhǔn)。而國排放標(biāo)準(zhǔn)。而國6 6排放標(biāo)準(zhǔn)也在制定中排放標(biāo)準(zhǔn)也在制定中. . 汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，今后較長一段時(shí)期汽車需求量仍將保持增汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，今后較

40、長一段時(shí)期汽車需求量仍將保持增長勢頭長勢頭。20132013年中國汽車產(chǎn)量年中國汽車產(chǎn)量22112211萬輛萬輛, ,今年可能達(dá)到今年可能達(dá)到24002400萬輛，萬輛，預(yù)計(jì)預(yù)計(jì) 未來幾年，未來幾年，中國乘用車市場將以年中國乘用車市場將以年7%7%的增長率增長。的增長率增長。”35我國鋁合金產(chǎn)量及市場居全球之最我國鋁合金產(chǎn)量及市場居全球之最我國鋁資源豐富，產(chǎn)量世界第一。近年來汽車用鋁材需求迅我國鋁資源豐富，產(chǎn)量世界第一。近年來汽車用鋁材需求迅速增長。速增長。2012年中國鋁材產(chǎn)量年中國鋁材產(chǎn)量3039.5萬噸，同比增長萬噸，同比增長14.6%。 中國汽車用鋁消費(fèi)及預(yù)測（萬噸）中國汽車用鋁消費(fèi)及預(yù)測（萬噸） 36我國汽車復(fù)材具市場和資源世界第一優(yōu)勢我國汽車復(fù)材具市場和資源世界第一優(yōu)勢371 1、制定我國汽車材料替換的中長期發(fā)展規(guī)劃。、制定我國汽車材料替換的中長期發(fā)展規(guī)劃。與國際相比，中國現(xiàn)在的轎車總質(zhì)量估計(jì)高與國際