“只有在細分市場和具體工況之下談輕量化才更有意義”、“輕量化研究的單位要精確到克，要落實在每一個零部件上”、“輕量化容易，難在輕量化之后的耐久性問題”、“高強鋼的使用在輕量化過程中不是放之四海而皆準的”……

　　近日，在由IQPA質量與生產力學院主辦，日照市工業和信息化局、日照興業汽車配件股份有限公司承辦的“2020國際商用車峰會”上，整車企業與材料及零部件供應商就商用車輕量化問題展開激烈而深入的探討。

　　輕量化已成為大勢所趨，客戶如今對于貨運效率的要求不斷提高，對合規輕量化商用車的需求也越來越大。輕量化使商用車合規裝載更多貨物成為可能，在保障道路交通安全的同時，既能大幅提升燃油經濟性，又可提升物流業運輸效率，而從業者對輕量化的追求也逐漸從盲目轉為理性。

　　輕量化是汽車業發展“應有之義”

　　除了高油耗和高排放之外，汽車負載過重還容易導致操控性差、加速慢、制動差。輕量化則意味著汽車遭遇突發情況下，駕駛員能夠靈活控制車身姿態、躲避危險物和及時剎停。傳統觀念認為汽車越重越安全，事實上只要設計、選材和制造工藝合理，輕量化完全能夠滿足汽車安全標準。輕量化汽車擁有更強的主動安全性和操縱性能。同等條件下汽車越輕，制動器要消耗的能量就越小，制動距離越短，汽車主動安全性更強。根據國際鋁業協會的研究，整備質量減輕10％，制動距離減少5％，轉向力減小6％，行駛穩定性更好。

　　汽車輕量化還有利于節能減排。一項研究顯示，整車減重10％，可降低油耗6％～8％，節省電能6％～9％。另據了解，商用車行駛100公里的排放量約為乘用車的3～4倍。汽車重量每減少10％，可降低排放5％～6％。對于商用車（載貨車）而言，車輛每減重1000kg，按年行駛10萬公里計算，用戶可獲益3.5萬～7萬元。因此，商用車實現輕量化也是客戶追求經濟利益的需要。

　　事實上，我國汽車產業的發展一直伴隨著兩個問題：一是環保，機動車已成為我國污染排放物的重要來源之一；二是資源，由于多煤少油缺氣的能源格局，我國石油對外依存度較高，預計2020年汽車耗油約占我國石油消費量的57％。

　　材料、設計、工藝三方面缺一不可

　　寶山鋼鐵股份有限公司研究院主任研究員王勇認為，要實現商用車輕量化，材料、工藝和結構三個方面缺一不可，這也是為什么寶鋼作為材料供應商，還要花大力氣研究結構的優化設計和先進的加工工藝的原因。“從材料的角度講，我們推高強鋼，但如果僅從高強鋼的角度去講輕量化，效果也不一定好。”

　　“所以我們常會向車企或掛車廠提供一些技術支持，包括哪些車型可以使用高強鋼，哪些車型還需保證結構剛度，協助車企分析原因并提出改進措施，到底在輕量化的過程中，應該提升原材料的強度還是改變結構尺寸，抑或改變外加載荷。”董現春說。

　　創新開發模式考慮“人-車-環境”工況

　　北京福田戴姆勒汽車有限公司（以下簡稱“福田戴姆勒”）高級工程師王寶昆認為，車架作為商用車大的承載件，是實現車架輕量化的有效著力點，宜采用高強度鋼，在保證承載強度的情況下，減輕車架、整車重量，更好地滿足市場需求。

　　據介紹，福田戴姆勒應用“先行材料-結構設計-工藝調整-安全評價”的正向開發流程，即結合國內外的高強大梁鋼數據整理，結合主流鋼廠的工藝水平，確定成份體系和性能標準；在保證同等質量水平的前提下，國內將縱梁8mm減薄至7mm，結合不同方案的計算分析選取優方案；國內的車架縱梁主要是兩種工藝，輥壓和沖壓工藝，結合目前自身沖壓生產工藝，批進行產品中長的車架工藝摸底，小批量對熱銷車型產品的重點工藝保證，反復對材料性能進行優化，達到材料的補充認證保障，運用“合適的板材用在適合的部位”的理念，保證批量生產中工藝階段的材料的適應性；在零部件裝配整車后進行道路的耐久性測試和可靠性驗證，在極限工況中取得動態應力應變數據，與材料的疲勞數據對比，終用量化的數據得出安全系數。在整個正向開發流程中，不斷進行反復驗證，并由研究類項目轉化為應用類項目，從而保證了產品的質量和安全性的基礎上，為公司和客戶創造了雙贏的價值。

　　北汽福田汽車股份有限公司工程研究總院高級經理唐波補充道，傳統的開發模式存在諸多問題：開發更多考慮通用性，沒有針對性；對“人-車-環境”工況要素考慮不全，導致在滿足用戶實際需求方面存在缺失；工況采用廣泛標準（法規、競品數據、標準），存在過設計、過驗證或欠設計、欠驗證的情況。

　　基于客戶工況的商用車性能開發，需要從用戶的實際使用條件中識別出運行條件、使用載荷、駕駛習慣、裝置及附件使用四個要素的相關信息，通過統計分析提煉出開發可用的工況輸入條件，轉化到車架開發中。不過，唐波也直言，在現實中很多卡友沒有貨物選擇權，比如一個散戶拉貨到新疆，回程時如果空車一定賠錢，只有展石可拉，大部分司機都會選擇接單，但一個展石重量就達50噸。

　　除此之外

　　汽車工程學會汽車輕量化技術創新戰略聯盟專家委員會主任陳一龍表示：

　　“實際上阻礙商用車技術發展大的障礙就是超載！我們長期被超載所困擾，汽車廠為了滿足用戶的要求不斷生產能夠超載的汽車，嚴重阻礙了技術進步。”這是不久前在北京舉辦的商用車發展交流研討會上，汽車工程學會汽車輕量化技術創新戰略聯盟專家委員會主任陳一龍先生發出的大聲疾呼。這位專家所要表達的看法是，商用車的輕量化并非僅靠材料輕量化而實現，還需要解決許多社會問題和技術問題。

　　與歐洲汽車相比，乘用車重量高出5%~10%，商用車重量高出17%，這既是當前的現實，也同時意味著更多的燃油消耗、更多的二氧化碳排放和更低的負載率。

　　“過去我們的超載車，車橋可以超載，大梁可以超載，但是制動不能超載，因為被空間限制住了，而且是越超載制動越不安全。”陳一龍談到，“現在人們逐漸認識到，靠超載并不能解決掙錢的問題。”

　　陳一龍介紹，目前歐洲汽車界已經達成共識：實現歐洲2020年二氧化碳排放控制目標的基礎在于小型化加輕量化，而不是電動汽車，因為至少到目前為止電動車還具有很大的不確定性。

　　一組研究數據表明，商用車減重率對油耗的影響可用自重減少10%、油耗降低4.8%來測算。如果按照這樣一個比例，到2020年時我國商用車相對2007年能減重20%~25%，按那時的車輛保有量計算，則每年可相對節約燃油2500萬~3000萬噸。這是一個相當可觀的數字。

　　那么，是不是像有些人認為的那樣，一提到汽車的輕量化就是材料的問題？陳一龍的回答是否定的，并且認為這是極其錯誤的觀點。

　　“把輕量化看成材料供應問題是我國從事逆向設計、仿制與國產化造成的結果，而且是當前阻礙我國輕量化水平提高的主要技術瓶頸。”陳一龍直言不諱地說。他認為，汽車輕量化是設計、制造、材料技術的集成，必須是多種技術人員在一起共同協調的結果，輕量化是一種并行的工程。舉例來說，如果一組設計人員只負責制動系統設計，另一組設計人員只負責轉向系統設計，每個系統需要一個支架，則至少需要兩個支架。如果在設計過程中能夠協調起來，則考慮把這兩個支架合成一個就夠了。

　　他以東風牽引車減重1400公斤為例解釋到，其結構優化占了19%，功能配置優化占了40%，兩項加起來占59%，真正的新材料技術只占41%。陳一龍認為，新材料、新工藝也得靠設計來配置，很多新材料用不上的原因是沒有請汽車行業的人參與意見，沒有設計人員加入項目。

　　從輕量化技術的內涵看，需要在滿足產品功能要求和成本控制條件下，將結構優化設計、多材料與多種制造技術集成應用而實現產品的減重。以2007年梅賽德斯-奔馳轎車車門輕量化的案例來看，經過輕量化優化綜合考慮，結果整車重量減輕1公斤，成本下降15%，而碰撞安全性還提高了。這是一個典型的輕量化優化的案例。

　　雖然在輕量化技術集成應用中，結構設計是龍頭，材料制造技術是基礎，但是材料技術仍然具有至關重要的意義。如在鋁合金應用上，國內某汽車改裝廠生產的16米鋁合金低平板掛車是全鋁的，當時他們的單生意恰恰是用戶直接找上門來的。用戶問廠家能不能生產出鋁合金材料的掛車？廠家說生產這樣的車太貴，大概要賣到20萬元。而用戶卻說20萬元便宜，因為它減重了3.4~4.2噸，減重4噸就意味著可以多賺40萬元。而且在汽車報廢后還可以進行回收，算下來之后還是相當合算的。

　　陳一龍表示：“如果減重到這種程度，雖然購車成本是增加了，但是用戶仍然愿意接受。因為實際上你讓他掙了錢，而不是賠了錢。”

　　談到汽車輕量化的深層意義，陳一龍認為，國內企業為了產品開發、占有市場而采取引進的戰略是完全可以理解的，但應注意一定不要停止自主開發，汽車輕量化的深層意義在于提高自主研發能力與提高競爭力。