轻量化汽车零部件设计制造技术湖南省工程实验室是我校以汽车零部件制造与绩效提升技术湖南省应用基础研究基地为依托，通过与湖南省衡阳市汽车及零部件产业技术创新战略联盟主要单位南岳电控股份有限公司、湖南天雁机械有限公司、湖南机油泵股份有限公司、衡阳风顺车桥有限公司等共同组建，并于2013年获湖南省发展和改革委员会批准立项建设。实验室以国家中长期科技发展规划纲要有关内容为指导，以轻量化汽车零部件设计制造应用基础研究为主体，强调原始创新，重视平台开发，发挥实验室学科交叉的优势，为汽车零部件轻量化技术的发展和应用做出基础性、示范性贡献，为衡阳乃至湖南省汽车零部件技术和产业的持续、健康、快速发展不断提供创新性成果和共性技术支持。
实验室现有用房面积3000余平方米，拥有一批性能先进的大型设备、仪器和软件，如数控车床、数控铣床、加工中心、快速成型机、X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、万能材料试验机、摩擦磨损试验机、双辊轧机、电化学工作站、液压机、动态信号采集分析系统等，固定资产总值达1500余万元；近年实验室陆续获得资金投入，硬件条件将持续改善。实验室组建了一支职称结构、学历结构合理，学术活跃，学风良好的科研团队，有湖南省新世纪“121”人才工程第二层次人选1人，湖南省学科带头人1人，湖南省优秀教师1人，湖南省青年骨干教师5人，团队中正高职称5人、副高职称7人、具有博士研究生学位12人。
研究方向（一）：汽车零部件数字化设计技术
本方向主要以汽车悬架系统为研究对象，研究车辆电子控制空气悬架系统的设计理论、匹配技术、性能测试、集成控制及主要部件设计等关键技术，其核心是空气弹簧的刚度、车身高度、减振器阻尼力的控制，关键是创新设计理论，设计出响应快、工艺继承性好、可与车辆良好匹配的可调阻尼减振器及其驱动机构。近年来，依托湖南省科技计划重点项目资助项目“城市公交电动客车电子控制系统空气悬架系统研究与开发”和湖南省自然科学基金项目“车辆电子控制空气悬架理论与关键技术研究”，研究了电子控制空气悬架系统与整车的匹配方法，引入虚拟样机技术，构建了电子空气悬架系统的设计平台，通过控制策略分析研究设计的悬架系统控制器具有联合协调有级自动控制的功能，项目已结题验收。开发的电子控制悬架系统产品已试制装车3台，其性能指标符合整车配套要求，车身加速度均方根值衰减率达64-86%，悬架系统的偏频为1-1.46Hz，提高了汽车整车操作稳定性和乘座舒适性。
研究方向（二）：轻量化汽车零部件切削加工技术
本方向主要以零部件高效、高质量、低成本加工为目标，开展加工工艺分析与切削参数优化和零部件高速切削技术研究：1)在汽车零件的加工工艺分析及切削参数优化方向，基于交流电机驱动器，开发了一种数控加工切削参数优化软件及实时监控系统。它主要是由计算机系统、交流电机驱动器、加工主电机三部分组成。首先，将工件和刀具材料、机床型号等相关信息输入计算机，进行切削参数的优化选择，确定电机转速、电流和功率的合理波动范围。在零件进行切削加工时，该系统可以实时地提取主电机的电流值等进行分析处理。当电机工作电流、功率超出合理波动范围时（如刀具损坏等情况发生），控制程序会将有关控制指令（如暂停等）发给交流电机驱动器，使主电机暂停工作。该系统特别适用于大批大量生产的各类汽车零部件的切削加工，如泵类零部件的面及内外圆加工。同时，针对某些汽车零部件的深孔加工，通过反复试验，修正和完善了优化模型和约束条件，开发了适用于深孔钻的参数优化软件和系统，并获得了相关专利。通过该系统的使用，可提高汽车零件加工效率11%，降低切削加工成本18%。2）在汽车零部件高速切削技术方向，主要针对高速切削时机床动态特性和刀具寿命等难题进行了深入的研究。在高速切削刀具的选择、稳定切削加工区域的确定及机床加工动态特性等方面进行探索并获得了一些有价值的成果和实验数据，特别是在机床动态特性研究方面获得了多项相关专利，目前准高速切削及相关技术已在湖南机油泵等相关零部件加工企业中得到应用，取得了良好的经济效益。
研究方向（三）：轻量化汽车零部件材料成型技术
本方向主要以零部件轻量化、精密化为目标，开展轻量化材料制备及成形技术和零部件塑性成形工艺设计与优化技术研究。在轻量化材料制备及成形方面，通过“壳/核分布双峰晶粒镁合金的组织控制及其强韧化效应”和Mg-Re(Er、Y、Nd)-Zr合金的阻尼机理及相关技术研究、镁合金高应变速率锻造成形机理及工艺控制研究、初始织构对镁合金板材的粗晶超塑性的影响等省级以上科研项目，通过调控合金成分、微观组织、晶粒取向等方法开发适用于汽车零部件用的镁合金材料，开发了强度300MPa以上、延伸率20%以上的变形镁合金；此外还开展了零部件铸造工艺优化研究，初步研究表明，通过改变其温度场和压力场等措施在实验室小批量试制时可将铸造缺陷减少10%左右。在零部件塑性成形工艺设计与优化技术方面，通过湖南省自然科学基金项目“轻量化汽车拼焊板冲压成形失效机制研究”和湖南省教育厅优秀青年项目“基于量纲分析的拼焊板冲压成形断裂失效模式研究”，针对拼焊板冲压成形中的失效问题，研究了材料失配参数对拼焊板产生失效前最大冲压深度的影响，采用量纲分析的方法，得到了无量纲的函数关系；通过有限元数值模拟确定无量纲函数的具体形式，建立了拼焊板加工过程中基于材料失配参数的失效机制图；对拼焊板冲压成形中的失效问题进行实验研究，验证了建立的失效机制图的可行性和实用性，为高强钢拼焊板冲压成形积累了大量的实验数据，有望应用于风顺车桥有限公司车桥冲压件加工。
实验室负责人简介
刘安民，教授，博士，2003年获比利时鲁汶大学工学院博士学位，现为湖南工学院汽车零部件技术研究院院长，湖南省机械设计制造及其自动化学科带头人，湖南省教育厅机械设计制造及其自动化专业优秀教学团队带头人，“汽车零部件制造与绩效提升技术”湖南省应用基础研究基地专家，“轻量化汽车零部件设计及制造技术”湖南省工程实验室主任，湖南工学院-中钢衡重产学研示范基地首席专家。作为第一技术负责人成功完成了两项欧共体重大科技攻关项目：“高速铣削瞬时切削力的评估”与“高速铣削加工系统的颤振和结构稳定性问题的研究”，主持和参与了各类省级科研课题20余项，在国际、国内期刊上公开发表论文20余篇。