在汽车的强度和 性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备重量,实现轻量化,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。汽车整备重量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3~0.6L,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%。随着环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流,汽车铸件的轻量化也成为汽车铸件的重要发展方向之一。
出于铸件整体 系数的需要,等厚度设计是汽车铸件主要设计方法之一。然而等厚设计的主要弊端是无法充分发挥结构性能,并导致铸件重量的增加。采用CAE分析、拓扑优化等手段,对零部件进行优化设计,使零部件各个部位的应力值接近,即各个部位的壁厚不一致,受力小的部位减薄料厚,从而减轻零件的重量。考虑到铸造成形可以实现复杂结构铸件的成形,可以实现各种不规则的异型截面。设计时,采用CAE或拓扑优化等手段,对零部件进行应力分析。根据力的分布,确定零部件的形状和具体局部的材料厚度。通过对铸件加筋、挖孔和改变截面,可使零部件的重量降低。东风铸造有限公司对商用车支座进行优化设计前后的铸件外形对比,可见铸件初始重量为6.6kg,其设计为典型的等厚设计。该铸件经过加筋、挖孔和变截面等一系列轻量化设计方法后,铸件重量变为3.0kg,减重效果可达50%以上。