劉彬 安娜

摘 要：企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向就是汽車輕量化，也是一個(gè)汽車廠商是否擁有先進(jìn)技術(shù)的主要標(biāo)志。我國(guó)汽車制造業(yè)很早已經(jīng)把輕量化作為發(fā)展課題，如今面對(duì)逐漸提高的環(huán)保要求以及不斷上漲的原材料價(jià)格，積極發(fā)展汽車燈具輕量化已經(jīng)顯得至關(guān)重要。文章主要分析了汽車輕量化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和意義，汽車燈具輕量化設(shè)計(jì)應(yīng)用，汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：汽車輕量化；設(shè)計(jì)；發(fā)展

1 汽車輕量化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和意義

在世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域與人們現(xiàn)實(shí)生活中企業(yè)的地位毋庸置疑，其發(fā)展的重要方向是舒適、安全、低成本、節(jié)能和智能化等，隨著不斷提高的社會(huì)文明程度以及日益緊張的不可再生資源，最大程度降低材料用量以及控制尾氣污染，這些都是汽車行業(yè)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。相關(guān)資料表示，每次減少10%的汽車質(zhì)量，可以節(jié)省6-8%的油耗。世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)都在嚴(yán)格執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)北京也把汽車尾氣排放強(qiáng)制執(zhí)行歐洲三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

控制節(jié)省車體質(zhì)量，也就是輕量化設(shè)計(jì)這一主要問(wèn)題，不僅可以減少材料消耗，還可以降低排放尾氣量，這已經(jīng)成為全球汽車行業(yè)的共識(shí)，已經(jīng)得到了巨大的成績(jī)。同時(shí)加入WTO以后，對(duì)輕量化設(shè)計(jì)的大量應(yīng)用，提高了我國(guó)汽車綜合水平，成功接軌于世界標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于提升我國(guó)汽車行業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)起到重要作用。

2 汽車燈具輕量化設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1 替代材料

20世紀(jì)80年代，由于能源危機(jī)造成的影響，日本提出了汽車輕量化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出對(duì)能耗與原材料有效節(jié)省的新車型。汽車燈具選擇注塑材料制作，提出了與燈具大型注塑件相適合的制造技術(shù)，有效節(jié)省了手工操作所需的成本，進(jìn)一步提升了企業(yè)燈具輕量化設(shè)計(jì)水平。車燈具體能夠劃分為前照燈、后車燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈等。PC由于具有較強(qiáng)的抗沖擊能力要相當(dāng)于250倍的無(wú)機(jī)玻璃，相當(dāng)于30倍的聚甲基丙烯酸甲酯板材，最早代替剝離在前燈外罩中應(yīng)用，由于利用PC制作外罩，造成燈體利用改性聚丙烯，燈罩與燈體一般利用粘膠粘接式進(jìn)行裝配。此外，車燈造型中裝飾功能是主要部分，PC擁有極好的光學(xué)與著色性能，可以制作車內(nèi)裝飾條對(duì)車燈進(jìn)行點(diǎn)綴和裝飾。一般利用透明有色的PC制作裝飾條，可以選擇輔助噴底漆突出其顏色，也可以同構(gòu)鍍鋁方式對(duì)金屬色積極改變和裝飾；裝飾圈通常利用鍍鋁方式改變金屬色在照明燈外實(shí)施包嵌；燈具中反射鏡是主要的零部件，從前都是利用壓鑄件鍍鋁進(jìn)行制作，目前全部應(yīng)用PC注塑鍍鋁，降低了質(zhì)量，也對(duì)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)化。燈具中一般是沒有辦法改變燈泡的發(fā)光顏色的，而指示燈全部是發(fā)出顏色的燈光，因此，利用內(nèi)配光鏡的顏色對(duì)整燈光顏色進(jìn)行調(diào)整，通常有色透明PC的顏色包括紅、黃、綠和藍(lán)。

（1）透明有色聚碳酸酯

由于光源顏色調(diào)整與裝飾的要求，采取聚碳酸酯可以著色的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)材料廠家按照用戶的需求可以直接在生產(chǎn)中添加顏色以及一些添加劑等，制作透明有色的PC料。在這些透明有色的PC料中，最重要的是色母料的耐熱性。

（2）聚碳酸酯表面處理

PC塑件的表面較為堅(jiān)脆，尤其是透明件，當(dāng)其沾上大量灰塵，即便是通過(guò)靜電布搽拭，輕易就劃傷配光鏡表明，進(jìn)一步對(duì)整個(gè)燈具的外觀造成影響。通常PC作為燈具外的表面零件時(shí)，要處理產(chǎn)品表面之后使用。當(dāng)前具體是利用表面有機(jī)硅耐磨涂層的方法進(jìn)行處理。從前燈具中的反射鏡或者飾圈等零件都是采用金屬件實(shí)施電鍍或者鍍鋁，金屬件質(zhì)量較重，加工較為復(fù)雜，成本很高。目前代替使用PC注塑件，工藝成型便捷，可以加工出較為復(fù)雜的形狀，通過(guò)鍍鋁工藝得到的擁有金屬光亮的表面，質(zhì)量較輕。在工程塑料中，PC基材表面和鋁層之間形成了很好的附著力。PC鍍鋁的主要工藝是在真空中蒸發(fā)金屬純鋁，使其在被涂覆的物體上沉積，也可以稱為真空鍍鋁。汽車燈具鍍鋁的零件基本包括燈體、反射飾圈，在燈具中安裝發(fā)揮了反射和折射功能。

2.2 工藝手段結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)用工藝手段結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化，要對(duì)配光鏡和燈殼的密封粘結(jié)方式進(jìn)行確定。當(dāng)前汽車配光鏡和燈殼之間主要采取熱熔膠粘接、冷硅膠粘接、PU膠粘接、熱板焊接、摩擦焊接等方式進(jìn)行。例如前組合燈和后組合燈。當(dāng)前前組合燈采取的粘接方法具體包括熱熔膠粘接、冷硅膠粘接、PU膠粘接。由于前組合燈一般使用的材料為配光鏡PC和燈殼PP，這兩種材料不能實(shí)施熱板焊接、摩擦焊接，所以不適合通過(guò)這兩種方式進(jìn)行玻璃焊接。對(duì)于小面積產(chǎn)品適合利用超聲波焊接，例如側(cè)轉(zhuǎn)向燈等。

2.3 燈具零部件之間等壽命設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮燈具系統(tǒng)和各零部件之間的等壽命設(shè)計(jì)并不充分。按照相關(guān)的要求，不同燈具零件出現(xiàn)了不一樣的安全系數(shù)。通常在整車壽命的前提下，各個(gè)燈具零件之間形成了較大壽命差異。損壞了一個(gè)零件，另一個(gè)零件卻完好無(wú)損，進(jìn)一步形成浪費(fèi)?？梢月?lián)系可靠性與耐久性試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，對(duì)燈具部件的疲勞強(qiáng)度有效考核，實(shí)行壽命設(shè)計(jì)。在整車壽命要求下，對(duì)安全系數(shù)積極調(diào)整。除了易損件之外，其他零部件的壽命也近似于相同的數(shù)值，防止了一些燈具零部件不必要的長(zhǎng)壽命，進(jìn)一步降低了耗材，減輕了重量。此外，在目前汽車電子電氣所占比例逐漸加重的情況下，可以利用功能優(yōu)化，通過(guò)各種方式完成相同的功能，進(jìn)而達(dá)到以電子化替代機(jī)械功能的目的，最終可以有效減少機(jī)械零件，減輕重量。

3 汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用前景

輕量化技術(shù)的發(fā)展始終聯(lián)系材料的應(yīng)用而開展，各國(guó)為此利用了很多方法：美國(guó)PNGV計(jì)劃決定選擇包括高強(qiáng)度鋼鋁合金、鎂合金以及復(fù)合塑料材料進(jìn)一步完成汽車輕量化設(shè)計(jì)，同時(shí)重點(diǎn)突出了擴(kuò)大輕質(zhì)材料的重要意義；國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)考慮了很多因素，吸收了很過(guò)國(guó)家的著名鋼鐵企業(yè)與汽車行業(yè)參加，經(jīng)歷四年的時(shí)間，完成了減輕目標(biāo)轎車白車自身重量20%；在ULSAB-AVC計(jì)劃實(shí)施中，擴(kuò)展輕量化目標(biāo)到超輕剛懸架系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等構(gòu)件，有效改善白車燃油效率，容易回收材料，有效降低成本并且實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

在安全、節(jié)能和環(huán)保等法規(guī)的影響下，以及在性能與成本等因素的限制下，預(yù)期汽車輕量化材料技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

（1）碳纖維、鈦合金以及金屬基符合材料有可能被作為新型輕量化材料。

（2）在輕量化材料技術(shù)的影響下，設(shè)計(jì)思路將會(huì)出現(xiàn)重要的突破。

（3）制造零部件技術(shù)依然是未來(lái)研究的關(guān)鍵。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今汽車工業(yè)最為關(guān)鍵的研究方向是汽車輕量化的發(fā)展。盡可能降低汽車自重以及減少油耗，一般是通過(guò)對(duì)輕質(zhì)材料的積極革新，研究快捷的先進(jìn)制造工藝積極實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)應(yīng)當(dāng)掌握內(nèi)高壓成型技術(shù)、半固態(tài)據(jù)合金成型技術(shù)和超高強(qiáng)度鋼成型技術(shù)等先進(jìn)的輕量化材料和成型技術(shù)，以及努力節(jié)省輕量化工藝成本，推動(dòng)我國(guó)汽車輕量化技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馮美斌.汽車輕量化技術(shù)中新材料的發(fā)展及應(yīng)用[J].汽車工程，2014（3）.

[2]王宇揚(yáng).多重?cái)D壓輕量化不再遙遠(yuǎn)[J].專用汽車，2013（4）.

作者簡(jiǎn)介：劉彬（1987，2-），男，籍貫：天津，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：汽車燈具零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)。