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2024年汽車零部件行業(yè)技術(shù)水平及技術(shù)特點
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-01-02

1、行業(yè)技術(shù)水平

由于我國汽車零部件行業(yè)起步較晚，一段時期以來，行業(yè)內(nèi)對于技術(shù)研發(fā)的投入不足，較為依賴引進(jìn)國外技術(shù)，導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)企業(yè)自主開發(fā)設(shè)計能力相對較低，大多數(shù)國內(nèi)企業(yè)不具備基礎(chǔ)開發(fā)、同步開發(fā)、系統(tǒng)開發(fā)和超前開發(fā)能力，整體技術(shù)實力偏弱，與國外成熟企業(yè)存在一定差距。

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國汽車零部件行業(yè)的技術(shù)水平和研發(fā)能力得到了較大幅度的提升，已崛起一批具有自主開發(fā)設(shè)計能力且規(guī)模較大的零部件企業(yè)。目前，我國汽車零部件企業(yè)已具備向各類型汽車整車制造商提供零部件的能力，能夠滿足整車配套日益增長的需求。部分零部件企業(yè)已擁有較強的技術(shù)水平與同步開發(fā)、模具設(shè)計、規(guī)模生產(chǎn)能力，其產(chǎn)品成功躋身于國際汽車零部件供應(yīng)鏈。

2、技術(shù)特點

鋁合金汽車零部件根據(jù)種類的不同，主要采用鑄造工藝和擠壓工藝兩種成型技術(shù)。鑄造工藝是利用壓力將鋁合金液體高速壓入精密金屬模具腔內(nèi)，液體在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。擠壓工藝是對放置在模具型腔內(nèi)的金屬坯料施加強大的壓力，迫使金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模的?？字袛D出，從而獲得所需的斷面形狀、尺寸并具有一定力學(xué)性能的零部件。擠壓成型工藝技術(shù)水平主要體現(xiàn)在高性能鋁合金新材料、先進(jìn)加工工藝、輕量化終端產(chǎn)品設(shè)計三個方面，具體如下：

（1）高性能鋁合金新材料

在汽車發(fā)展史上，普通鋼鐵材料在汽車中占有統(tǒng)治地位。而在汽車輕量化過程中將使用輕量化材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)普通鋼材料，目前主要使用的輕量化材料有高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料等。從下表中可以看出，鋁合金材料的綜合性價比要高于高強度鋼、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料等。由于其工藝成熟，生產(chǎn)效率高且比較容易適應(yīng)汽車結(jié)構(gòu)件對性能、價格、質(zhì)量穩(wěn)定性和供貨響應(yīng)等多重因素的要求，鋁合金材料成為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。

鋁合金是鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于 50%的合金，有 1-9 系列合金產(chǎn)品。鋁合金按照加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金，變形鋁合金又分為擠壓鋁合金、軋制鋁合金和鍛造鋁合金。目前，鋁合金鑄造工藝主要用于形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件和殼體件，如發(fā)動機零部件、殼體類零件等，但其機械性能相對不高，不能滿足部分車身結(jié)構(gòu)件和汽車底盤的要求。

隨著輕量化技術(shù)的發(fā)展及新能源汽車對輕量化要求越來越高，擠壓鋁合金在車身零件及結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越廣泛，將更多的應(yīng)用在保險杠、門檻梁、電池托盤以及車身骨架等。其中，以乘用車的前后保險杠最具有代表性，應(yīng)用擠壓鋁合金制造汽車零部件既可以滿足抗沖擊、吸能的要求，又可有效地減少構(gòu)件的重量。

汽車用鋁合金擠壓型材較其他成型方式，具備以下特點：

1）在擠壓過程中，被擠壓金屬在變形區(qū)內(nèi)獲得比軋制、鍛造更為強烈和均勻的三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)，因此擠壓可充分發(fā)揮被加工金屬的塑性，可用于加工軋制鍛造無法加工的難變形金屬，同時可用于制作各種空心或?qū)嵭牡膹?fù)雜截面構(gòu)件。

2）由于鋁型材幾何截面可變，經(jīng)過機加工后的構(gòu)件剛度高，可提高車身的剛性、提高車輛動態(tài)控制特性。

3）由于鋁型材截面可控制，可提高構(gòu)件的功能集成程度，降低構(gòu)件數(shù)量，同時通過截面匹配還可實現(xiàn)焊接精確定位。

4）具有擠壓效益的產(chǎn)品，在淬火時效后，縱向強度性能遠(yuǎn)比其他方法加工的同類產(chǎn)品要高。

（2）先進(jìn)加工工藝

汽車零部件主要加工工藝有彎曲工藝、機加工工藝、連接工藝。而汽車零部件具有非標(biāo)準(zhǔn)定制品的特點，在對汽車零部件特別是鋁合金零部件進(jìn)行加工時，通常需要針對產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)相應(yīng)的加工設(shè)備，以解決產(chǎn)品加工精度、提高加工后產(chǎn)品性能的問題。

（3）輕量化終端產(chǎn)品設(shè)計

汽車零部件制造是一個復(fù)雜的過程，不僅前期規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)，還包括后期匹配、生產(chǎn)、驗證。隨著汽車向輕量化、低碳環(huán)保方向發(fā)展，下游行業(yè)對汽車零部件的要求越來越高。未來，汽車零部件的開發(fā)深度將不斷加深，在滿足汽車安全性的同時，要求可以集成多種功能。在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能傳感器等技術(shù)的推動下，鋁合金材料及汽車零部件生產(chǎn)也將向智能化方向發(fā)展。

汽車零部件輕量化設(shè)計能夠有效的降低汽車零部件的重量，不僅可以提高新能源車的續(xù)航里程，也能提升燃油車的節(jié)能減排效果。若要對汽車零部件進(jìn)行有效的輕量化設(shè)計，就必須基于先進(jìn)的設(shè)計方法。

結(jié)構(gòu)設(shè)計是進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)必不可少的一個環(huán)節(jié)，新的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法是融合材料學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、計算力學(xué)、數(shù)學(xué)、有限元法、優(yōu)化理論以及其他工程科學(xué)于一體的設(shè)計方法。新的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法基于多學(xué)科理論，利用計算機虛擬出零部件的結(jié)構(gòu)，它的優(yōu)點是周期短、成本低、效率高、準(zhǔn)確性高，設(shè)計出的結(jié)構(gòu)件具有較高的安全性能，且結(jié)構(gòu)件的重量輕。如廣泛應(yīng)用汽車領(lǐng)域的整體車身結(jié)構(gòu)和車架。這些整體式結(jié)構(gòu)件具有減重效果顯著、縮減裝配工序的周期和工作量、較高的比強度和比剛度、較高的抗疲勞性能等優(yōu)點。