随着汽车数量的不断增加,因汽车尾气排放造成的环境污染和能源短缺等问题成为了汽车行业面临的一个共同挑战,而汽车轻量化是解决上述问题的一个有效方式。传统汽车行业的轻量化方式是对部件进行材料和结构的优化,效果不是很明显,鉴于此,本文提出了结合熔模铸造工艺的结构与材料一体化设计方法,一体化铸造成型取消了部件连接单元,在结构和材料的基础上达到了进一步的轻量化效果,据此给出一条新的汽车轻量化的基础路径。针对某款乘用车的保险杠、副车架和仪表板骨架进行了“材料-结构-工艺”的一体化轻量化设计。首先通过查阅文献和调研相关项目,选取了适合精密铸造的铝合金材料,利用此材料制备试验样件,通过动静态拉伸试验确保了选用材料在熔模铸造工艺下得到的产品性能满足车身部件设计要求。其次,结合铸件设计准则以原车身结构为参考建立了初步铸件模型。通过对原车部件进行仿真和试验得到车身部件需要满足的某些性能要求,在Opti Struct软件中赋予材料属性以原车部件相关性能条件为约束,得到了优化后车身部件模型。然后,对车身部件进行浇注系统设计,用Pro CAST软件对铸件进行铸造仿真,通过分析充型、冷凝、温度场变化以及缩松缩孔等,验证了特定条件下的铸件性能达到预期要求,确定了浇注系统的设计合理性。最后,将铸造得到的铝合金部件和原车钢制部件进行模态试验对比分析,试验表明铝合金铸件的模态性能得到了一定的提升。对换装了铝合金铸件的白车身和原车钢制部件车身进行白车身模态和刚度仿真分析对比,结果表明铸铝件在轻量化效果明显的前提下,白车身模态和刚度性能有所提升,最后车身铸铝部件装车成功。