汽车的轻量化主要指导思想:在确保稳定提升性能的基础上,节能化设计各总成零部件,持续优化车型谱。
实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%;汽车整备质量每减少公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%。当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
新R8是在德国的Neckarsulm奥迪工厂进行生产的,车身壳体运用了多种材料来进行轻量化。年,奥迪对车身进行了小批量的生产来验证轻量化研究。
新R8车身的高性能复合材料被称为AudiSpaceFrame(AFS),其总重量只有公斤,但是强度和抗冲击性能都十分出色。整个车体成分里,70%是铝合金、13%是增强碳纤维(CFRP)。用奥迪自己的话来说就是:「把正确的材料以正确的数量放在正确的位置」。
在饱和产能下,奥迪每天能生产40个这样的车体。因为车体主要由铝合金和碳纤维两种材料组成,所以生产线也按照这样被分成了两条。在机器和工人的交替操作下,每30分钟就会下线一个车体。
车身金属部分是铸铝挤压成型,分为前、中、后三个部分,工人们把他们拼接在一起成为车身的基础。然后机器人负责冷接工艺——整个AFS包含半镂空的穿孔柳钉、个抽芯柳钉、个自攻螺钉,所有焊缝加起来长达89米。最后车身再配上座舱和车顶就基本成型。
在加工台上,五轴车床在百分之一毫米的微小区域内精确地切分后续用于连接碳纤维、悬架以及转向的部位,同时激光测量工具保证AFS的尺寸精度,然后工人们把门板以及其他零件组装上去。
当车体到达最后工序区域,首先进入喷涂车间、继而是CDC(cathodicdipcoating)阴极浸漆、摄氏度烘箱热处理(铝合金达到最佳性能)。碳纤维增强复合材料部分这个时候仍然没有和铝合金组合在一起,因为和铝合金相比,它其并没有什么延展性。
碳纤维增强复合材料在车体中承担着高强度加强筋的作用,它们可以灵活用于需要力学增强的地方,比如后部车板横梁等部位。然后这些碳纤维由人工和机械配合来与金属车体合在一起。生产线上的机器人保证配装时候的两部分紧密贴合并连接在一起。
最后的阶段是密封:机器人使用高分子胶黏剂来填补铝合金和碳纤维之间的细小缝隙,这样可以减少接触腐蚀。密封后,再经过80摄氏度的烘箱使得胶黏部位固化。
至此,整个新R8的车体ASF就完成了:公斤的重量集中了诸多材料和加工方面的高科技,轻量化体现在每一个工艺流程中。
轻量化途径:
①汽车主流规格车型持续优化,规格主参数尺寸保留的前提下,提升整车结构强度,降低耗材用量;
②采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等;
③采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等;
④采用承载式车身,减薄车身板料厚度等。
其中,当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
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