輕量化連接技術的案例
輕量化連接技術參考文件 塑料連接技術：設計師和工程師手冊
輕量化連接技術參考文件 塑料連接技術：設計師和工程師手冊（第2版）.pdf
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汽車輕量化材料及連接技術現狀分析
摘要：汽車輕量化技術是汽車節能減排的有效手段，文章結合歐洲車身會議信息，對車用輕量化材料及其連接方式作簡要介紹，以供汽車行業技術人員參考。
前言
近年來，隨著汽車保有量和產銷量的不斷增加，汽車工業與能源、環境之間的矛盾愈演愈烈，同時國家對節能減排的需求越來越迫切，國家環保政策也逐漸加嚴，因此，汽車行業的節能減排也是迫在眉睫的事情。降低汽車燃油消耗、減少尾氣排放最直接的途徑就是輕量化，是指在保證零部件使用性能和行駛安全性的前提下，實現整車減重。實驗證明，汽車減重 10%，油耗將減少 6-8%，排放減少 6%，制動距離減少 5%，加速時間減少 8%，轉向力減少 6%，輪胎壽命提高 7%，材料疲勞壽命提高 10%。因此，輕量化已經成為世界各國汽車制造商提高自身競爭力的重要手段。汽車輕量化技術是結構設計、材料、工藝的集成應用，主要途徑有：（1）新材料的應用，主要是采用輕質高強材料及其成型技術，以達到減輕零部件重量的目的。（2）結構優化設計，使零部件薄壁化、中空化、小型化、復合化以及對車身零部件進行結構和工藝的改進等。其中輕量化材料及其連接技術是關鍵問題，本文針對目前輕量化材料及連接技術做簡單分析，供汽車輕量化技術工作者參考。
1 輕量化材料
目前，汽車車身輕量化材料主要有高強度鋼、鋁合金、碳纖維復合材料等輕質高強材料，其中，高強度鋼是性價比最好、最具吸引力的材質。
展開 汽車輕量化先進工藝技術
在線模壓成型可以實現產品減重30%以上，是實現汽車輕量化的有效手段之一，我國還處于探索階段。圖9在線模壓成型生產的典型汽車零部件。
汽車輕量化連接技術
汽車輕量化連接技術包括激光焊接、攪拌摩擦焊、鎖鉚技術、自鎖鉚、熱熔自攻螺釘以及膠粘連接等技術，通過上述先進連接技術將輕量化構件連接成零部件總成或車身，以達到較好的剛度和結構強度。上述連接技術在汽車零部件的應用情況及在汽車輕量化進程中的發展方向見附表。
展開 九種最重要的汽車輕量化先進工藝技術
總體來說，鋁合金高壓真空鑄造懸架固定座已經在國外得到批量應用，達到了較好的輕量化效果，但國內還沒有產品化。
七、低（差）壓鑄造成型技術
低（差）壓鋁合金鑄造件的優勢主要在于獲得較高工藝品質的同時，可以生產一體化設計的中空、薄壁、復雜構件。除車輪和缸蓋外，主要用于汽車懸架系統、轉向系統、行駛系統的輕量化構件生產，迄今已在國外高端汽車的上述系統的鋁合金構件生產上得到批量應用，達到了極好的輕量化和提高車輛駕乘性能的效果。在國內，除車輪、缸蓋外，底盤和懸架系統方面的應用較少。
八、復合材料直接在線混合成型技術
為解決傳統注塑和模壓成型低效率、高成本和高能耗等工藝缺點，20世紀90年代初期，德國、美國和法國分別開展了長纖維增強熱塑性復合材料直接在線模塑成型（LFT?D）技術的研究，研發出了短流程、高效率、低能耗和低成本的成型工藝與裝備，如在線注射成型工藝（LFT?D?injecting）和在線模壓工藝（LFT?D?molding）。
在線注射成型適用于制造小型件和復雜零部件，在線模壓成型一般用于尺寸較大、形狀簡單的產品。長纖維增強熱塑性復合材料在線模壓產品現已被寶馬、奔馳、奧迪、馬自達等汽車企業廣泛地應用于后背門內板、儀表板骨架、前端模塊、底護板、備胎艙支架、發動機氣門室罩蓋、油底殼等汽車關鍵零部件。在線模壓成型可以實現產品減重30%以上，是實現汽車輕量化的有效手段之一，我國還處于探索階段。
九、汽車輕量化連接技術
汽車輕量化連接技術包括激光焊接、攪拌摩擦焊、鎖鉚技術、自鎖鉚、熱熔自攻螺釘以及膠粘連接等技術，通過上述先進連接技術將輕量化構件連接成零部件總成或車身，以達到較好的剛度和結構強度。上述連接技術在汽車零部件的應用情況及在汽車輕量化進程中的發展方向。
展開 
汽車輕量化先進工藝技術
汽車輕量化連接技術
汽車輕量化連接技術包括激光焊接、攪拌摩擦焊、鎖鉚技術、自鎖鉚、熱熔自攻螺釘以及膠粘連接等技術，通過上述先進連接技術將輕量化構件連接成零部件總成或車身，以達到較好的剛度和結構強度。上述連接技術在汽車零部件的應用情況及在汽車輕量化進程中的發展方向見附表。
來源：期刊—汽車工藝師
轎車車身輕量化及其對連接技術的挑戰
本文對汽車車身輕量化的方法、要求和發展趨勢進行綜述，分析了車身輕量化對連接技術的挑戰，并對新型的連接技術進行介紹，旨在對輕量化車身的設計與制造提供有益的借鑒。
1、汽車車身輕量化方法及發展趨勢
1.1 汽車車身輕量化的方法
汽車車身輕量化并非是簡單地將汽車重量減輕，而是在保證車身的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車車身質量，同時要保證汽車車身的制造成本在合理范圍內。目前有以下三種手段。
(1) 使用輕量化結構。即以車身零件的強度和剛度要求為約束，借助 CAE 優化設計方法對零件的結構進行優化設計，通過車身零部件的薄壁化、中空化、小型化或集成化，以減小車身骨架和車身覆蓋件的質量或數量，從而達到車身減重目的。優化汽車的結構設計是實現汽車輕量化的有效途徑之一。圖 1a 中通過擠壓形成的封閉型鋁合金空間框架結構(Audi space frame，ASF)、圖 1b中通過輥壓成形的變截面結構零件以及圖 1c 內高壓成副車架，都是典型的輕量化結構，在顯著減重同時能夠有效保證強度和剛度需求。
圖 1 典型的輕量化結構
(2) 使用輕量化材料。通過大量使用輕質、高強材料實現車身大幅減重已經成為車身輕量化最為主要的手段。這些材料主要可以分為兩類：一類是高強鋼材料，包括普通高強鋼、先進高強鋼(Advanced high strength steel，AHSS)以及超高強鋼(Ultra high strength steel，UHSS)。圖2a 所示的奧迪 A4(B8)就是通過大量使用高強鋼來實現有效減重；另一類是低密度材料，包括鋁合金、鎂合金、塑料、復合材料等，圖 2b 所示的奧迪 A8(D3)全部采用鋁合金制造，具有非常顯著的減重效果。
展開 輕量化白車身及多材料連接技術的發展
車身多材料連接技術方面，針對輕量化白車身的四個發展階段，多材料連接技術可對應規劃為四個應用階段，以適應不同階段輕量化白車身的研發與生產；根據不同主機廠其白車身的用材發展現狀，可對應規劃并投入其對應階段的多材料連接技術。多材料連接技術的應用階段越高，其工藝應用越不成熟，尚需探索和改進。
作者：長城汽車股份有限公司技術中心 / 河北省汽車工程技術研究中心，李雙一、趙偉奇、王 光
來源：AI汽車制造業
SPR自鎖鉚釘在汽車輕量化之鋁合金板間連接的成形仿真技術研究 ￥60
技術應用無處不在，枯燥技術也可以“張牙舞爪”（SPR自鎖鉚釘）。
SPR自穿刺鉚釘工藝技術，在當下汽車輕量化的大潮中大行其道，應用非常廣泛。作為一種通用連接技術，可以實現鋼板、鋁合金板材、鑄鋁及擠壓鋁等金屬板材間建立SPR自穿刺鉚接連接。
SPR 工藝介紹：
SPR 是一種機械連接工藝，能將兩層或更多層相同或不同材質和牌號的金屬及非金屬板進行機械連接。
SPR連接工藝的獨特性：
>>可連接相同或不同類型材料（鋼板、鋁合金板、鎂合金板、擠壓鋁合金板、鑄鋁板、非金屬板等）；
>>能用了連接兩層甚至更多層板材；
>>能實現常規工藝如焊接等無法實現的材料連接；
>>可手動實現也能自動實現；
>>采用雙面安裝方式，板材兩邊的工具可達性都有要求；
>>無需預制孔；
>>工件板材連接后不被完全刺透。這意味使用 SPR 連接具有高防水性；
>>可配合使用鉸接提高連接強度；
>>使用特定表面涂層的鉚釘可實現連接高防腐性。
連接過程工藝(見下圖)：
>>在鉚槍推動下，鉚釘刺穿頂層板（如果 2 層以上板也刺穿中間層板）
>>在底模作用下，板材和鉚釘變形，形成機械自鎖（Interlock）
本次仿真主要針對鋁合金板間建立SPR連接仿真，其他材料間雷同該仿真。
收費內容為仿真求解源文件，對成形仿真有重要參考價值，值得擁有學習。
備注細節內容（干貨滿滿，）：
1）LS-Dyna自適應網格技術；
2）二維軸對稱代替三維實體仿真模型，提升工作效率；
3）零部件失效設置，沖壓成型仿真技術再現；
4）后處理中實現三維實體全展示及其他性能查看。
PS: 記得關注我啊，你的點贊是最好的無聲支持，謝謝。
展開 FDS 輕量化連接新工藝
小弟目前正在做FDS 的仿真，有沒有正在做或者感興趣的，歡迎一起探討
電動化與輕量化 - 汽車底盤技術的挑戰
即便如此，相應的技術還在不斷地發展過程中。底盤技術未來所面臨的挑戰是電動化與輕量化。
排放、輔助駕駛和自動駕駛的準備是汽車工業目前所面臨的主題。但是底盤技術依然是汽車生產商開發的重點，尤其是制動和操控相關的技術。汽車工程師一直在持續努力，將最新的輕量化技術應用于底盤開發中。
采埃夫集團乘用車底盤技術主管克萊因認為，對于底盤來說，輕量化是一個真正的機會。采用新材料來替代傳統的鋼材，從而實現材料的替代。新材料包括了熱塑性塑料、熱固性聚合物、長纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料等等，另外，還有鋁與各種高強鋼，以及基于這些材料的混合構造、三明治構造等等。
對于復雜性更好的理解
德國最新出版的《底盤技術手冊》中寫道：“通過底盤件的進一步開發，汽車生產企業與供應商對于底盤件之間復雜的相互作用有了更好更深的理解。在過去的二十年里，汽車底盤的質量和性能都得到了極大的提升。功能日益強大的開發工具、材料和制造方法都為此做出了貢獻，使得汽車底盤技術開發達到了一個機械智能化的高水準?！?汽車底盤技術所面臨的一個挑戰是要借助于功能強勁的計算機和程序所支撐的虛擬開發過程，以便于在開發過程中，充分利用對于底盤系統及其內在關系的全面理解和知識。此外，還需要加強和人體學、信息學等多方面知識領域的深入合作，以進一步改善客戶體驗。
德國最新出版的《底盤技術手冊》中，針對電動出行對于底盤技術的影響也進行了充分的討論。
“電動出行將會對整個傳動系統產生革命性的影響，尤其是電動車。電動車無須變速，或者只需要一級最多二級變速。發動機和傳動系統可以緊湊的構造放置于車的后部，這樣一來，傳動系統得到明顯簡化，空間得到更好地利用。”
展開 揭秘眾泰座椅輕量化技術
在汽車的節能減排中，輕量化是重要的一個技術手段，而座椅作為汽車內飾件中重要且較大的零部件，對其進行輕量化技術的研究和探索有著非常重要的意義。
目前眾泰汽車對汽車座椅輕量化技術的研究與應用主要有座椅骨架的輕量化和整椅的輕量化。
座椅骨架輕量化可以通過座椅骨架結構輕量化，以及采用新材料、新工藝、新機構等多種技術方式實現。
座椅骨架結構輕量化是在不影響骨架的性能、舒適性、功能等前提下，對座椅骨架的尺寸、結構等進行設計優化，以達到減重的目的。目前眾泰汽車已推行座椅骨架平臺化的設計理念，即同一平臺的不同車型車型，采用相同的座椅骨架。
在座椅新材料應用上，目前眾泰研究、應用較多的有高強度鋼和鎂鋁合金，并推進高強度塑料和其他復合材料的研發和運用。高強度鋼厚度相比普通強度鋼厚度薄，能有效減輕整椅的重量，同時也能保證強度，一般應用在靠背側邊板、后排靠背縱向方管等區域。眾泰目前平臺化的前排骨架靠背側邊板采用的是高強度鋼，相對傳統骨架使用的普通鋼板要更輕。
鎂合金應用在座椅骨架能有效減輕骨架重量，有良好的強度和剛度，耐疲勞性好，集成化設計有利于減少加工過程。鎂鋁合金應用有兩種形式，一種是板材形式通過沖壓行程所需的形狀，再通過焊接、鉚接等工藝組裝起來，這種形式成型的整個骨架跟現在用的鋼材骨架結構外形比較相似。另外一種形式是高溫高壓的壓鑄成型，這種形式的骨架結構比較像鑄件，優點是整個靠背或座盆只用一次性壓鑄成型，不需要再經過焊接等其它的連接方式。
展開 
考泰斯-德事隆在中國投資輕量化電池技術 比鋼和鋁電池系統輕50%
該系統用熱塑性復合材料或混合式復合金屬材料制成，比起鋼或鋁電池系統要輕50%。
通過一站式生產工藝，可以將結構和熱管理組件直接集成至塑料殼體中，從而簡化材料清單，并減少對額外制造步驟的需求。與鋼和鋁系統相比，二次操作(如焊接和鉚接)更少，從而縮短了周期，同時提供更好的密封性。
新平湖生產線的客戶抽樣活動，預計將于2022年第二季度開始。
Pentatonic產品開發總監Felix Haas表示：“我們準備在中國設計和生產電池系統，增加這條新生產線，是其中的關鍵一步。我們在中國的投資是對公司戰略的明確承諾，即成為新興電動汽車行業的強大參與者?！?-END-
汽車車身輕量化的關鍵工藝制造技術
經過幾十年的發展，人們對于激光技術的了解以及認知程度變高，其也從最初的軍事領域逐步擴展到現代民用領域，而激光焊接技術的出現進一步拓展了激光技術的應用范圍，代替傳統的焊接工藝，作為重要的一個加工技術，是汽車輕量化路上的得力助手。
總結
目前，我國在汽車車身輕量化的材料上，已經出現了明顯的多元化應用趨勢，單一的車身材料已無法滿足當前車身所需的強度及剛度，因此，在汽車車身的未來發展中，其輕量化材料會實現多種材料的組合制造，并在車身工藝制造技術上，會主要控制工藝材料的使用量，并開發可回收材料，使汽車車身達到輕量化要求的同時也具備低耗能的優勢，有效提高材料的利用率，利用各項技術提高車身的安全系數，完善傳統工藝的不足之處，以此實現汽車車身輕量化的生產目標。
展開 輕量級的三維可視化技術不容忽視
因此，如何對大規模的數據模型進行高性能的瀏覽、傳輸、共享，并使三維模型的可視化與三維CAD軟件無關，一度成為了制造企業關注的焦點問題。這其中涉及到對三維模型的輕量化處理和可視化的瀏覽兩方面的技術。
三維模型輕量化是指通過去除三維模型的非幾何信息，僅保留產品的結構和幾何拓撲關系，以大量減少三維文件所占用的存儲空間，輕量化后的文件可以通過瀏覽器軟件或其它方式實現對原始產品三維造型圖形進行查看、添加標注和注釋等便利操作。
何謂三維可視化技術？
三維可視化主要是指通過讀取三維CAD格式文件來對產品設計模型進行查看。這里的三維CAD格式文件分為兩種，一種是原始CAD軟件生成的數據格式，另一種就是輕量化文件格式。
全三維設計、網絡協同設計等已成為主流，輕量級的三維可視化技術可幫助制造企業直接將輕量化三維模型下發到工藝、制造、檢驗和維護維修部門以及供應商、客戶等，并通過可視化的工具實現更好的溝通交流、數據共享。隨著輕量級可視化解決方案功能的不斷完善與加強，特別是輕量化格式的統一性及瀏覽器開放性的改善，它必將成為制造企業協同共享的重要工具，實現全三維的必要支撐。
展開 動力電池包輕量化設計技術
從成形技術、連接技術和表面處理技術這個方面進行分析，也能夠在一定程度上減輕電池系統的自重。如成形技術方面，復合材料采用注射、擠壓新型工藝代替傳統的沖壓工藝；連接技術方面：某些受力不大場合的螺栓連接、焊接可以被粘接或者鉚接來代替；表面處理方面：利用某些復合材料本身的特性，不需要傳統工藝的復雜表面處理，不處理或者簡單的表面噴涂來達到表面質量要求。
2 總結
電動電池包的輕量化設計是直接提高整車續航里程的重要措施，而電池輕量化途徑主要依靠提高單體電芯質量能量密度和減少電池包輔件質量來實現，在電池包能量已經確認的情況下，對電池包優化設計和材料優選，是輕量化必須要考慮的問題。但是，面對新材料成本高、工藝不成熟等問題，需要提高制造工藝水平來降低材料成本，提高材料利用率，從而實現動力電池包的輕量化設計。
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