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龙源期刊网http://www.qikan.com.cn车门的轻量化设计作者：梁天太来源：《世界家苑·学术》2017年第07期摘要：车门是整个汽车中的重要组成部分，车门的总体性能情况将直接影响到整个轿车系统的舒适程度、安全性以及耐久性，所以，在汽车出厂之前，必须对车门的综合性能进行全面检查。本文主要对汽车车门如今的设计现状进行分析，并对汽车车门的轻量化设计进行探讨，以能够的保证汽车车门在应用过程中的安全和舒适。关键词：汽车；车门；轻量化；设计一、前言车门是汽车所有零件中最重要的大型零部件之一，其在整个车身质量中也占据很大的比重，并且不管车身运用哪种结构型式，车门的材料以及结构使用都能够做到相对独立。对于车门的轻量化设计进行研究，不仅能够在一定程度上降低整车的质量，而且能够独立于车身之外单独进行，并把他作为整个车身轻量化研究的突破点。二、我国汽车轻量化现状现如今，中国汽车的平均油耗比很多发达国家同一类型的车还高出16%-25%左右，一些载货汽车的质量利用系数更是低10%-22%左右。其实这和我国现阶段的零部件的加工精度低、道路条件较差等因素有很大关系，也和结构设计比较不严谨和轻质材料的使用量不够密切相关。和国外比较，由于我国的大多数车型自主研发还处在起步阶段，所以汽车的轻量化材料以及轻量化优化设计方法等方面的科学研究还很不足。近些年来，我国的汽车工业始终在一条引进开发的路子上走着。即使在引进先进技术的过程中我们同样做了很多国产化的工作，但是，轻质材料和它所引起的汽车轻量化等问题始终都没有引起大家足够的重视。仅仅是在上汽汽车工程研究院的“轻量化技术路线研究”项目的启动后，国内汽车轻量化的实质性研究才可以算得上刚刚起步。三、轻量设计方案（一）新材料的应用汽车轻量化其实能够从汽车自身的结构设计以及制造过程中所运用的材料上着手，运用轻质材料是现如今减少汽车总质量的首要途径。汽车所运用的轻质材料主要分为两大类：其中一类是轻质金属材料，主要包括高强度钢、铝合金、镁合金以及金属泡沫材料等；另一类则是非金属材料，主要包括了陶瓷、塑料以及复合材料。
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn汽车制造业中运用高强度的钢板来代替普通的钢板，能够做到使构件得板厚变薄，又能够保障使用性能从而减轻了整个汽车的总重量。广泛地运用高强度的钢板来代替普通钢板制造车身的板件以及结构构件很大程度上降低了整个车身的重量。但是高强度钢板的点焊工艺以及成形性不好，这就很大程度上限制了其在汽车制造上的广泛应用。铝合金也是一种比较理想的轻质金属材料，目前用于汽车上的铝合金主要分为了形变铝合金以及铸铝合金，国外汽车所用的铝合金材料主要体现在汽缸盖、离合器壳、活塞、支架、车身车轮、保险杠、散热器以及空调系统的冷凝器和热交换器等。目前汽车行业中，其主要使用的是钢板结构，采用碳纤维、铝合金以及工程塑料等密度较小的材料来设计车身，由于材料自身的密度较低，所以在同等体积下，新材料制作的汽车其质量要远远的轻于传统制造工艺所出产的汽车，比如福特的F150型车，其车身的主要材料就是铝合金，整个车身的总重量比同款的汽车至少减少了45%，整体的质量降低了至少350千克。（二）结构优化设计另一个能够实现汽车轻量化的手段就是对整个汽车的总成结构进行分析以及设计优化，不断实现对汽车各个大小零部件的集成化、整体化以及精简化。于是我们再思考汽车轻量化优化设计的过程中，要始终协调好总成和整车、总成和总成之间有可能存在的各种冲突和矛盾。以车身轻量化设计为例，当我们选择轻量化铝合金材料来制造车身的时候，能够实现车身质量降低45%左右，同时也能够保障车身的节点具备最好的刚度，满足汽车防撞的基本要求，提高整个车身碰撞的安全指数，降低油耗。运用CAD技术，能够准确的实现车身的实体结构优化设计以及布局设计，对车身上各大构件的配置板材厚度和形状进行仔细的分析，并能够从数据库中找到由系统自动生成的关于改车的相关数据来进行工程分析以及后期刚度、强度的相关计算，使得整个轻量化材料可以很容易达到车身设计的各项基本要求。采用结构解析的技术以及运用CAE、CAD等相关技术来进行结构的优化设计，在保障性能以及基本使用功能的前提下，减少无用材的使用，寻求零部件壁厚的减薄处理，数量的精简化和机构的整体化、合理化。（三）革新工艺在优化设计和更换材料实现汽车减重的过程中，往往还需要革新制造的工艺，而新工艺的开发也为优化设计和更换材料开辟了新天地。最佳产品设计是将选择材料、确定核心工艺等进行综合考虑。即在产品结构设计时，事先把选定的材料与减少质量得工艺考虑到设计中去，从而收到既能缩减制造过程的工艺链条，又能显著的较少质量并降低生产成本的效果。例如铝合金的加工方法有铸造、压铸、冲压、挤压等。这其中80%-90%由压铸法制成。但是普通的压铸法有一个很严重的诟病就是当金属液体在高压的环境下高速注入型腔中时，型腔内的气体很难排出，必然被压缩并卷入制品的内部，形成小气孔，致使整个制品的强度散差波动较大，可靠性能也较差，在热处理加热以及高温下使用时，因气体膨胀常使制品表面不平或者变形。所以制品不能进行热处理，不能用在温度较高的部位。这些缺点严重制约了铝合金在汽车上的应用。但是近几年来开发的一系列铝合金压铸新工艺，如冲压压铸法、真空压铸法、无孔性压铸
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn法等，已经使上述问题得到解决，由此可见革新工艺在汽车优化设计和更换材料减轻车身质量，节约能源方面的作用巨大。四、结语综上所述，目前主要可以从更换新型材料（如铝合金、镁铝合金、碳纤维等），优化结构设计以及革新工艺（如整体压铸、冲压压铸法、热成型等）等方面来实现车门的轻量化设计，提升车门的整体性能。

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