摘要：近年来近年来环境污染越来越严重，由于轻型商用车行业发展越来越迅速，我国环境问题日益突出由于轻型商用车行业发展越来越迅速，我国环境问题日益突出，轻量化问题已越来越被世人所关注，本文阐述了当前国内轻量化发展现状及瓶颈问题，结构、材料以及工艺是当前实现轻量化的主要方式。我们会向先进国家及企业进行学习，坚持不懈，不断去超越自我，为民族轻型商用车工业发展贡献一份力量。
关键词：轻型商用车；底盘；轻量化；应用
引言
近年来，我国科技发展迅速，轻型商用车已遍布大街小巷，轻型商用车中轻量化也的到了广泛地应用，在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。轻型商用车的油耗主要取决于发动机的排量和轻型商用车的总质量，在保持轻型商用车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低轻型商用车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。有研究数字显示，若轻型商用车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%．8%；若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%；若轻型商用车、变速器等装置的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。轻型商用车车身约占轻型商用车总质量的30%，空载情况下，约70%的油耗用在车身质量上。因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
一、轻型商用车结构设计优化
轻型商用车结构设计的优劣直接影响着轻量化的效果。当前，结构轻量化是通过降重手段实现的，所以在电子计算机进行结构轻量化模拟之时，要做好结构CAE分析及拓扑优化的设计。
在结构设计上追求轻型商用车轻量化常出现的问题是，无法事先确认轻型商用车零件的具体使用寿命，这表现为某些零件在轻型商用车整体寿命达到前就出现损坏。科研人员通过实际考察及大量研究发现，造成这种状况的原因在于轻型商用车设计结构的不合理。某些设计为了追求轻型商用车的牢固性及耐用性而刻意加强设计中的厚度，或者在强度不足的情况下增加零部件的重量，这两种情况都会导致结构设计上的不平衡，无法达到零件的最佳使用效果。
二、轻质材料的应用
实现轻型商用车底盘轻量化的直接制约因素在于材料的选取，而轻质材料的应用可以使轻型商用车底盘有效实现轻量化的目标。当前最为常用的轻质材料是轻质合金材料、高强度钢材料、高性能球墨铸铁及塑料材料等等，下面对这四种材料分别进行简述。
1、轻质铝合金的应用
铝的密度约为钢的1／3，是应用最广泛的轻量化材料，而腐蚀、高强度、吸能好，轻型商用车上应用最多的是铸造轻质铝合金和变形轻质铝合金，轻型商用车上应用轻质铝合金技术比较成熟，主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。但是轻质铝合金的应用目前也存在不少问题，成本高，加工难度高于钢材，不易焊接等缺点致使轻质铝合金的应用还有一定的局限性。车轮轮辋、轻质铝合金的油箱、变速箱壳体等，目前在轻卡上的应用比较成熟。
材料的轻量化应用是最具降重效果的，密度足够小轻量化效果越好，卡车的结构材料中约8成是铁系材料，若将其更换为比重较小的轻质铝合金和树脂的话，就能在很大程度上实现轻量化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但这些轻质材料的强度一般都较铁系材料为差，在外形不变的条件下实行更换比较困难。因此为了保证强度和刚性，采用CAE技术对外形进行优化设计，通过对材料疲劳强度的精确测算，设计出合理的外形。。
2、高强度钢材料
在轻型商用车制造中，高强度钢是一种应用较早的轻量化材质，多用于前下摆臂的生产。当应用在轻量化制造时，一般采用单片钢板冲压成形，并且使用如FB780等强度更高的材料。这可以保证在预期厚度不变的前提下减少重量，实现轻量化。
3、高性能球墨铸铁
高性能球墨铸铁多被使用在齿轮生产制造之中，较传统工艺生产出的钢齿轮，高性能球墨铸铁齿轮使用起来更为安静，重量上也较传统钢齿轮轻2%左右。同时，高性能球墨铸铁齿轮的生产成本较以往降低约30%，大大降低了企业的成本。我们相信，随着等温淬火工艺的不断成熟，高性能球墨铸铁会更为广泛地使用到轻型商用车制造之中。
4、塑料材料
塑料材料较金属材料来说，在重量上有着绝对的优势，同时在成型性、耐腐蚀性、减震、隔音等方面也具有良好的特性。但由于塑料的强度不足，在传统的轻型商用车制造中，塑料材料常用于轻型商用车内外饰上。但随着有机化学的不断发展，塑料材料的硬度缺陷已经被逐步弥补。近年来，塑料材料逐步被应用到轻型商用车的结构件和功能件生产上，在发电机系统、冷凝系统等方面得到了应用，使得轻型商用车轻量化得以实现。
三、轻型商用车底盘轻量化发展
1、新结构
随着计算机技术在设计研发领域的广泛应用，结构分析不再局限于简单结构的计算与校核，CAE/SE等计算机辅助分析手段越来越成熟，为我们的结构开发与改进提供了有力的数据支撑，使我们的改进不再是雾里看花，而是有据可依的，不在是仅凭借经验对结构进行改进，我们的改进工作能够更加有效地切中目标，做到我们理想的效果。
2、新材料
目前，使用轻质材料是实现轻量化目标的最主要途径之一。使用材料替代实现轻量化主要分为两种情况，一种是使用密度较低的材料，比如轻质铝合金、镁合金、钛合金、塑料或多种复合材料等；另一种是使用高强度材料，从而减少材料用量，降低重量，比如使用高强度钢材等。以轻质铝合金为例，铁的密度为7.85g/cm3，而铝的密度仅为2.7g/cm3，约为铁密度的1/3，经优化对比，其减重效果可达到40%-50%。
3、新工艺
在进行产品设计开发时，我们应在保证产品结构及性能要求的前提下，尽量使用新的技术或工艺使结构及零部件中空、复合，以降低产品重量，实现轻量化目标。目前应用最广泛的成型技术主要有激光拼焊、内高压成形技术、热压成形、液压成形、粉末冶金、发泡铝成形等技术。对于特定的某一车型，在性能相同的情况下，对通过这两种方式分别生产的副车架从零件总成数量、模具费用、零件成本和零件重量等方面进行了对比，发现采用管材液压成形方式生产的副车架的零件数量为2个，小于冲压件总成的8个零件；在生产费用方面，采用管材液压成形方式生产的副车架要比冲压件减少60%，零件成本减少20%，而零件重量减少30%。由此可以看出，新工艺的应用能够在保证产品性能的情况下起到轻量化的作用。
结论
目前，轻量化技术在轻型商用车行业正在慢慢崛起，随着市场竞争加剧、环境保护以及能源危机等因素越来越重要，轻型商用车行业对于轻量化的需求会越来越明显，可以说，轻型商用车行业的发展为轻量化技术的进步提供了平台，而轻量化的进步又促进了轻型商用车行业的腾飞。我国轻量化技术的基础及发展比国外还有一段不小的差距，我们要坚持轻量化之路并坚定不移的走下去。
参考文献：
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[2]韩聪，管材内高压成形多步法数值模拟[J].材料科学与工艺，23-1345/TB，2010，（15）：463-465.
论文作者:张义有
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/12
标签：商用车论文; 轻量化论文; 材料论文; 轻质论文; 零件论文; 铝合金论文; 结构论文; 《基层建设》2016年22期论文;