引言：随着我国经济的快速发展，人们对生活质量的要求越来越高，越来越多的人选择购买汽车来代步。因此，汽车行业得到了飞速的发展。汽车轻量化是目前全球汽车行业共同关注的课题，在传统能源汽车向新能源汽车转变的过程中，轻量化材料也起到了非常重要的作用。因此，各大汽车厂商为了降低生产成本，提升自身市场竞争力，都开始了对轻量化材料的研发与应用。

一、轻量化材料在汽车行业中的重要性

随着我国汽车行业的飞速发展，汽车保有量也在逐年增加，这就对汽车生产厂家提出了更高的要求，即不断提高汽车性能的同时，降低汽车自身重量。由于传统的燃油汽车在生产制造过程中使用的是大量的重质材料，从而导致了汽车的自重较大，进而提高了汽车行驶过程中的油耗，使其更加不符合目前我国节能减排的政策。因此，为了进一步提高汽车性能，降低汽车生产成本，各大汽车生产厂家都开始对轻量化材料进行研究与应用。

二、汽车轻量化材料的分类及特点

汽车轻量化材料按照材质可分为金属材料、非金属材料和复合材料，金属材料主要包括铝材、铜、钢、铸铁等，非金属材料主要包括塑料、橡胶以及新型复合材料，主要包括金属基复合材料及高分子复合材料。其中，金属材料中以铝和镁合金的应用最为广泛，尤其是镁合金作为一种新型轻质合金，其具有密度低、易回收以及耐腐蚀性强等特点。除了金属材料外，汽车轻量化材料还可以按照使用方式可分为冲压成型、焊接成型、冷成型三大类。其中，冷成型又包括真空吸附式冲压和挤压式冲压两种方式，而挤压式冲压又可分为真空吸附挤压式和挤压式挤压两种方式。

三、轻量化材料在汽车产品架构中的应用

轻量化材料在汽车产品架构中的应用，主要是指轻量化材料在汽车产品中的应用，包括结构、材料和工艺三个方面。其中结构包括车身、底盘及内饰等；材料主要包括钢、铝合金和镁合金；工艺主要是指工艺优化和先进成型技术。结构设计主要是指在产品结构的基础上，通过优化设计使汽车零部件减重，同时降低生产成本。在汽车产品架构中轻量化材料的应用主要是从结构优化和先进成型技术两个方面展开。轻量化材料的应用可以有效降低汽车质量，提升汽车整体性能，在降低生产成本、提高经济效益的同时，也为用户带来了更好的驾驶体验。

四、汽车产品架构设计策略分析

4.1轻量化材料在汽车设计中的影响因素

4.1.1性能需求

随着汽车工业的发展，汽车所用的材料越来越多，但是重量却是越来越轻，汽车轻量化的目的是提高车辆的燃油经济性、降低油耗和二氧化碳排放。据统计，在油耗方面，传统燃油汽车比新能源汽车的平均油耗高出1L/100 km左右。而从二氧化碳排放来看，根据中国国家发展和改革委员会公布的数据显示，2009年—2018年我国乘用车单车平均二氧化碳排放量由3.88t下降到3.71t。随着汽车轻量化的发展，轻量化材料在提高车辆性能方面也起到了很大的作用。汽车轻量化材料的应用可以有效地减少车辆自重、降低能耗、提高续航里程、降低尾气排放等。

4.1.2成本考虑

在产品设计中，零部件的成本决定了整体汽车产品的成本。对于轻量化材料，需要考虑使用所用材料的材料成本、生产成本和使用成本。例如，在汽车上，有必要使用高强度钢以减轻重量，但必须考虑其生产成本，如采用热冲压工艺和热挤压工艺，需要采用复杂的模具来加工材料，这将增加成本。如果用其他材料替代，则要考虑这些材料的生产成本。同样重要的是，在开发产品时，必须考虑材料的使用成本。如果汽车零件不能承受相同的重量或性能要求，那么就需要减少零件数量或选择更轻或更坚固的材料。此外，还应考虑零件加工费用、制造费用和管理费用等。

4.1.3生产工艺

材料的生产工艺主要分为：冷成型工艺和热成形工艺。冷成型是指将金属在常温下加热至一定温度，经过一定时间冷却成型的工艺方法。与传统的热成型不同，冷成型主要是采用热塑性塑料作为原料，通过真空辅助压力加工制成零件。目前，国内有部分企业开始尝试将先进的压铸工艺应用于汽车车身制造，如东风日产等车企开始采用多层压铸技术生产汽车零件，降低成本。与冷成型相比，热成形的主要优点是在达到同样的尺寸时，它能生产更大、更轻、更薄的零件，从而提高了生产效率和质量。目前，国内也有不少汽车零部件企业开始探索热成形在汽车制造中的应用。

4.2轻量化材料在汽车产品架构设计中的策略

4.2.1整车轻量化设计原则

整车轻量化设计以使用轻量化材料为基础，实现车身减重、安全性增强的目标，同时满足汽车性能要求；基于目标实现原则，轻量化设计可在满足使用要求前提下，通过减重来降低整车能耗、燃油消耗、排放等指标；基于结构优化原则，在满足使用要求前提下，通过结构优化设计来实现轻量化；其中零件轻量化技术主要包括材料轻量化、制造工艺轻量化和结构优化轻量化。

4.2.2制造工艺优化策略

（1）采用高强度钢板，材料强度提升5倍，同时增加工艺性；（2）采用超高强度钢板，提高材料的综合性能，且有利于后期的制造加工；（3）采用激光拼焊技术，减少工艺步骤和成本，提高生产效率和生产精度；（4）采用先进制造工艺：如激光拼焊板+热成型件冲压件等；（5）采用先进的表面处理技术，如镀锌、涂漆、电镀等；（6）采用先进的焊接技术，如激光焊接、电磁焊接、等离子焊接等；

结语

随着我国汽车行业的不断发展，人们对汽车的性能要求越来越高，对于轻量化材料的研究也越来越多，轻量化材料在汽车产品架构中的应用也越来越广泛，但是现阶段在轻量化材料应用过程中还存在着一些问题，例如轻量化材料在汽车产品架构中的设计策略还不够完善，有待进一步加强。因此，各大汽车厂商必须要根据自身的实际情况制定出合理有效的设计方案，从多个方面入手对轻量化材料进行研究和应用。只有这样才能在有效提升汽车性能、降低生产成本的同时，提高汽车产品架构中轻量化材料的应用效果，从而为人们带来更加优质、舒适的驾驶体验。

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