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摘要：文章以公司在研某車型為例，主要介紹了一種座椅橫梁輕量化的設計方法。即通過激光拼焊板的應用及零件結構的優化設計滿足相關性能及輕量化的需要，文章針對座椅橫梁詳細闡述輕量化的設計方法。輕量化的設計方法降低了車身零件的重量、提高了燃油經濟性，達到節能減排的目的。
關鍵詞：汽車；座椅橫梁；激光拼焊板；輕量化
1前言
近年來，汽車保有量的持續高速增長，給社會能源供給、環境保護和交通安全帶來日益巨大的影響。中國的車用燃油約占石油總消耗量的50%，高速增長的原油消耗量必將給國家的石油安全和環境保護帶來巨大的挑戰。對于汽車來說，整備質量消耗了動力系統輸出能量的約70%以上。因此，汽車輕量化是降低汽車燃油消耗和現實節能減排的有效途徑之一，同時以設計為主導的輕量化也可以給汽車企業和消費者帶來一定的經濟效益。[1]車身結構中，座椅橫梁總成除為座椅及其它系統提供安裝功能外，在車輛側碰時，其結構和強度也決定著車輛的安全性能。座椅橫梁總成的輕量化設計，既要考慮降低車身重量，又需要同時滿足車身結構的剛度和強度需要。座椅橫梁總成及所處車身位置如圖1所示，將針對其闡述輕量化的設計方法。
2激光拼焊板技術的應用
2.1激光拼焊板技術介紹。激光拼焊板是以激光熔焊方式將不同材質、厚度及表面狀態的鋼板焊接在一起的拼接板材，其目的在于將合適的材料應用于合適的部位。由于激光拼焊板的產品特性，其在提高車身強度、減輕汽車重量、降低汽車制造和運行成本方面提供了條件。車體地板座椅橫梁總成在應用激光拼焊板后，能夠實現更優的材質分布，同時簡化結構，減少加強件的數量，在滿足車體性能及安全的前提下，達到降低成本、優化零件數量、輕量化的目的。
2.2激光拼焊板發展趨勢。在車體結構中，激光拼焊板的應用已非常成熟（圖2），例如頂蓋橫梁、AB柱內板、輪罩、座椅橫梁總成、地板等部位均比較常見。目前大多數的著名汽車制造商都已在汽車生產中大量使用激光拼焊板，并且已經出現了多家為汽車制造商提供激光拼焊板的供應商。隨著輕量化需求的日益強烈，熱成型激光拼焊板技術也逐漸成熟，從而使拼焊板的強度范圍得到了進一步的提升，為車輛的輕量化及安全性能提供了更有利的支持。
3座椅橫梁總成激光拼焊板設計
座椅橫梁總成在車體結構中除滿足結構功能外，同時還在車輛安全-側碰工況中承擔著主要載荷傳遞路徑的任務，橫梁的強度對側碰安全性起著至關重要的作用。
3.1設計方案及驗證。在座椅橫梁總成設計初始，結合CAE側碰工況分析結果，可以得出該工況下橫梁形變較大、應力集中區域。在此基礎上，制定激光拼焊板的材質及料厚分布方案，進而進行仿真分析確認該方案可行性。方案結構優化如圖3示，優化同時減少1處結構加強件。在優化后側碰工況分析中，優化后方案滿足相關法規要求（圖4），確認該方案可行。
3.2優化及輕量化小結。通過激光拼焊板技術的應用，座椅橫梁總成既可以將原有零件數量得到優化，同時橫梁本身材質及厚度也實現“按需”分布的設計。在相關性能均得到滿足的前提下，達到輕量化的目的。該設計結構達到了減重1.142kg，即座椅橫梁總成20.5%的減重效果。同時，相對傳統結構，零件數量優化后，減少點焊數量20處，橫梁的材料利用率由原綜合利用率65.55%提升至75.38%。
4結論
隨著汽車工業水平的發展，在性能、法規相關要求不斷提升的趨勢下，在車體設計過程中，新材料、新技術的應用起到了至關重要的作用，此外，輕量化對成本及性能的貢獻也越來越重要。激光拼焊板技術在設計過程中，結合零部件在對應工況下應力、應變的分布情況，合理分配對應區域的材質及厚度，做到材料更優的應用，既滿足了對車體性能的需要，又一定程度上達到了輕量化的效果。結合未來汽車輕量化的發展需求，激光拼焊板技術也將會得到更大的進步、發展。
參考文獻
[1]李軍.乘用車輕量化及微合金化鋼板的應用[M].北京:北京理工大學出版社,2015.
作者:白久凱 王小東 單位:華晨汽車工程研究院 白車身工程室丹東黃海汽車有限責任公司