新能源汽车铝合金材料工艺及应用

　　新能源汽车节能减排和提高续驶里程的迫切需求，推动了铝合金材料在车身、底盘、动力系统等零部件上的广泛应用。《新能源汽车铝合金材料工艺及应用》涵盖新能源汽车用铝合金零部件正向开发所涉及的各个方面，包括铝挤压、铝压铸、铝冲压和铝连接四大铝合金核心技术的材料、工艺及工程应用。书中以正向开发的铝合金车身项目为主要案例，将铝合金原材料选择、零部件生产工艺、CAE仿真分析、零部件试验、整车试验和碰撞维修整个生命周期过程串联在一起；既对汽车用铝合金材料及工艺的理论进行了介绍，又列举了众多铝合金零部件开发设计的案例，具有针对性和实战意义；系统性地为主机厂一线工程师和铝合金零部件开发相关的工程师及项目管理人员展示了新能源汽车用铝合金零部件从材料和工艺选型到系统匹配，再到试验验证的详细过程。

　　主编，张友国，汽车高级工程师，上海引进高层次人才，浙江大学硕士，同济大学博士；研究方向为汽车架构平台的零部件设计与系统集成、仿真及轻量化；发表论文5篇，作为第一发明人获汽车相关授权发明专利十多项。本书副主编及其他提供支持的编委会成员都是曾在上汽、福特、丰田、比亚迪等传统主机厂以及新能源汽车OEM 的研发中心浸润过十多年的技术专家或者管理人员，分别在各个铝合金应用模块如铝挤压、铝冲压、铝铸造、铝连接、整车碰撞安全、性能、铝维修等方面具有丰富的实战经验，经历过无数零件开发成功和失败的洗礼。本书将编者的项目经验进行了总结、归纳、整理，书中相关的知识要点也由各参与者在各种会议和论坛进行了宣讲和讨论，并结合国内外该领域的专家意见进行了修正。

序
前言
作者简介

第1章　概述
1.1　中国汽车市场现状
1.2　铝合金轻量化是汽车发展的趋势
1.3　主机厂铝合金应用案例
1.3.1　蔚来汽车全铝车身及铝合金电驱动
1.3.2　爱驰汽车钢铝混合车身及铝合金电驱动
1.3.3　奥迪钢铝混合车身及铝合金电池壳体
1.3.4　泛亚汽车车身轻量化路线
参考文献

第2章　汽车铝合金挤压型材的材料、工艺及设计
2.1　汽车用铝挤压型材件概述
2.2　铝合金挤压型材件的材料
2.2.1　型材件用铝合金的化学成分
2.2.2　铝合金型材的热处理
2.2.3　铝合金型材的力学性能
2.3　铝合金挤压型材的工艺
2.3.1　铝挤压关键设备
2.3.2　铝挤压关键工艺控制
2.3.3　铝挤压模具介绍
2.4　铝合金挤压型材的设计
2.4.1　铝挤压零件的设计准则
2.4.2　铝挤压零件的3D数模设计
2.5　铝合金挤压型材的试验、测量及要求
2.5.1　铝挤压型材件的DVP试验
2.5.2　型材的尺寸精度要求
2.5.3　表面质量缺陷及要求
2.6　典型零部件设计案例介绍
2.6.1　铝合金前纵梁选材耐撞性设计案例
2.6.2　铝合金前防撞梁主梁耐撞性仿生设计案例
参考文献

第3章　汽车铝合金铸造件的材料、工艺及设计
3.1　概述
3.2　铝合金铸造零件材料
3.2.1　铸铝零件的材料牌号及分类
3.2.2　铸铝零件材料处理工艺
3.2.3　铸铝零件材料典型性能
3.3　铝合金结构件铸造工艺
3.3.1　熔模铸造
3.3.2　砂型铸造
3.3.3　高真空压铸
3.4　铸件通用设计要求
3.4.1　铸件零件CAD三维设计
3.4.2　零件CAD二维图样设计
3.4.3　结构设计要求
3.4.4　性能试验
3.4.5　潜在失效模式及对策
3.5　铸铝零件模流数值仿真
3.5.1　CAE模流数值仿真概述
3.5.2　Cast Designer模流仿真实例
3.5.3　Magma模流仿真实例
3.5.4　模流分析的缺陷及措施
3.6　典型铝铸件的设计开发验证
3.6.1　前扭纵梁设计开发
3.6.2　三种铸造工艺铝合金减震塔及验证
参考文献

第4章　汽车铝合金冲压件的材料、工艺及设计
4.1　概述
4.2　铝合金板料生产工艺
4.3　铝合金板料的技术要求
4.3.1　化学成分
4.3.2　铝合金板料的热处理
4.3.3　表面处理及使用特性
4.3.4　力学性能及可成形性
4.3.5　试验方法及结果判定
4.4　铝合金板冲压成形工艺介绍
4.4.1　冷冲压成形
4.4.2　热冲压成形
4.5　铝合金薄板的冲压难点及解决方案
4.5.1　铝合金板料冲压开裂
4.5.2　铝合金板冲压回弹
4.5.3　铝合金板冲压起皱叠料
4.5.4　铝板零件外观缺陷及分析
4.5.5　铝板时效性对冲压成形的影响
4.6　典型案例设计
4.6.1　前围板
4.6.2　侧围外板
参考文献

第5章　汽车铝合金零件典型连接工艺
5.1　自冲铆接
5.1.1　SPR工艺过程
5.1.2　SPR工艺特点
5.1.3　SPR工艺参数
5.1.4　SPR设计要求
5.1.5　SPR连接检测
5.1.6　SPR连接强度及影响因素
5.1.7　SPR供应商及设备
5.1.8　SPR过程工艺监控
5.1.9　SPR返修方案
5.1.10　SPR应用案例
5.2　旋转攻丝铆接
5.2.1　FDS连接工艺介绍
5.2.2　FDS连接成形机理
5.2.3　FDS连接优缺点
5.2.4　FDS连接设计要求
5.2.5　FDS连接检测要求
5.2.6　FDS连接性能及影响因素
5.2.7　FDS连接应用
5.3　铝点焊
5.3.1　铝点焊基本原理
5.3.2　铝点焊焊接特点
5.3.3　铝点焊常见焊接缺陷
5.3.4　铝点焊设计要求
5.3.5　铝点焊检测要求
5.3.6　铝点焊的性能及影响因素
5.3.7　铝点焊电极使用寿命
5.3.8　铝点焊应用案例
5.4　冷金属过渡焊接
5.4.1　CMT机理
5.4.2　CMT特点
5.4.3　CMT设计要求
5.4.4　CMT检测规范
5.5　结构胶粘接
5.5.1　车身用胶概述
5.5.2　结构胶的特点
5.5.3　结构胶接头形式及失效模式
5.5.4　结构胶连接性能的影响因素
5.5.5　结构胶混合连接及性能对比
5.6　紧固连接
5.6.1　拉铆螺母/螺柱
5.6.2　压铆螺母
5.6.3　压铆螺柱
5.6.4　套筒螺母
5.6.5　钢丝螺套
5.7　铝螺柱焊接
5.7.1　铝螺柱介绍
5.7.2　铝螺柱焊接工艺
5.7.3　铝螺柱焊接特点
5.7.4　铝螺柱焊接的设计要求
5.7.5　铝螺柱焊接质量
5.7.6　铝螺柱焊接的应用
5.7.7　铝螺柱焊接的返修
参考文献

第6章　铝合金车身设计开发及碰撞维修
6.1　概述
6.1.1　汽车车身定义和分类
6.1.2　车身结构分块
6.1.3　白车身设计要求
6.1.4　设计流程
6.2　前舱骨架总成设计
6.2.1　前舱骨架总成概述
6.2.2　前纵梁设计步骤
6.3　前围总成设计
6.3.1　前围概述
6.3.2　前围结构特点及设计
6.3.3　前围与其他系统的关系
6.3.4　前围重要结构件的材料和料厚
6.3.5　前围的密封
6.4　地板总成设计
6.4.1　地板概述
6.4.2　地板的结构组成
6.4.3　地板总成典型工艺及材料介绍
6.4.4　地板设计思路及其布置
6.4.5　后围板设计注意事项
6.5　侧围总成设计
6.5.1　侧围总成概述
6.5.2　侧围结构组成及作用
6.5.3　侧围总成设计要求
6.5.4　侧围总成断面设计
6.6　顶盖总成设计
6.6.1　顶盖概述
6.6.2　顶盖总成结构设计
6.7　门盖总成设计
6.7.1　铝合金车门总成设计
6.7.2　铝合金机盖总成设计
6.8　铝合金车身的碰撞维修
6.8.1　铝合金车身修复要求及注意事项
6.8.2　铝合金车身连接的修复
6.8.3　铝合金车身维修符号
参考文献

第7章　铝合金车身的性能开发及轻量化设计
7.1　概述
7.2　车身强度耐久性能
7.2.1　白车身强度理论
7.2.2　白车身疲劳耐久
7.2.3　车顶抗凹性、雪压强度及案例
7.2.4　悬置安装点强度
7.2.5　举升点强度
7.2.6　脱钩安装点强度
7.3　车身NVH性能
7.3.1　模态
7.3.2　扭转刚度
7.3.3　弯曲刚度
7.3.4　接头刚度
7.3.5　原点动刚度
7.3.6　噪声传递函数
7.3.7　振动传递函数
7.4　铝合金车身被动碰撞安全
7.4.1　汽车碰撞安全法规
7.4.2　新车评价规程
7.4.3　中国保险安全指数
7.4.4　铝合金车身被动碰撞安全结构设计
7.5　碰撞安全CAE分析案例
7.5.1　前部碰撞CAE仿真及优化设计案例
7.5.2　侧面碰撞CAE仿真及优化设计案例
7.6　车身轻量化设计
7.6.1　前地板的轻量化设计
7.6.2　后扭力盒的轻量化设计
参考文献

第8章　铝合金材料工艺与新能源车架构开发展望
8.1　铝合金新材料
8.1.1　铸铝新材料
8.1.2　超塑性铝合金板
8.1.3　7XXX系铝合金
8.1.4　泡沫铝
8.2　铝合金新工艺
8.2.1　新铸造工艺
8.2.2　新的铝合金连接技术
8.2.3　铝合金温热成形
8.3　新能源车铝合金架构平台开发前景
8.3.1　铝合金架构平台简介
8.3.2　铝合金架构平台布置策略
8.3.3　铝合金架构平台共享
参考文献