摘要:线束产品制造要靠人工进行多工序的装配来完成,如何基于产品制造工艺开展线束设计,从而全面提升线束设计品质,一直是线束设计人员的短板。本文通过发掘线束制造过程中的困难点,结合线束产品特性,从提高制造效率、提高产品可靠性、降低人工控制难度、改善整车装配性能4个方面对线束设计提出相应的设计方法。为线束设计人员在产品设计中提供设计指导,确保线束产品的设计更贴合实际生产,同时也保证线束产品的可靠性。
汽车线束作为整车电器连接网络,其内部至少有约1000个连接回路,而每个回路均需要经过下线、压接、插端子、包扎、附件组装、检测等工位完成,这些工位中60%需要靠人工手动操作完成。所以,对于汽车线束制造这类劳动密集型产业来说,围绕人所开展的各种改善,比如降低人员操作的难度、提高人员操作效率等,从某种意义来说就是提升产品性能的改进。
目前行业内针对线束设计的方法多围绕整车电气原理、线束物料选配等整车应用层面开展,而从线束制造角度发掘线束设计改善点的研究相对较少:本文将从产品制造工艺角度研究提升线束设计水平的方法,从根本上降低产品制造风险,提高线束设计品质。
1 制造效率提升的设计方法
在整个线束制造过程中,制造效率的提升体现在机械设备使用效率提升和人工装配效率提升。机械设备的应用在线束制造过程中主要为端子压接,所以在物料选择时,应减少端子使用种类,这样不但可以提高压接模具的使用效率,减少换模、调模所带来的时间浪费,同时端子种类减少后,对于压接品质的控制范围缩小,一定程度上也便于压接品质的控制。
对于人工装配效率的提升,从线束制造角度来看,较繁琐的工作是线束分支点的缠绕和线束胶带的包扎。如果线束无分支点,那么整个线束的制作速度将大大提升,但实际的汽车线束因大量汽车零部件需要对接,所以分支较多,而这种现象随着汽车用电功能的增加,还在加剧。所以针对线束设计中分支长度、分支点的位置选择、胶带的缠绕方式等一系列耗费人工大量装配时间的位置,需要在线束设计中提前进行优化,结合实际生产应用,形成如下设计要求。
1)从主干到接插件尾部的分支长度不小于60 mm。
2)孔式接头的分支长度不小于60 mm,同时孔式接头安装中心距离线束主干的距离不小于20 mm。
3)主干上各分支点之间距离不小于100 mm。
4)对于小于60 mm的支线,避免使用波纹管进行包覆,其分支可采用点缠或不进行包扎。如果需要保护,可采用不需要缠绕胶带的套管进行保护。
5)在采用波纹管进行保护的主干,尽量避免或减少在波纹管包覆部分设置分支点。在分支位置限制的情况下,可采用反绑或回折工艺满足分支位置要求。
6)接点应设置在线束主干上,避免在小分支上设置节点,简化工装板加工及线束组装。
7)导线根数较少(一般指少于3根或线束外径小于5 mm)的线束分支,避免采用胶带直接花缠或满缠,避免员工包扎时胶带扭曲折皱。
8)并接导线的长度不小于150 mm,以便操作者在接点压接机或超声波焊接机上进行操作。
2 可靠性提升的设计方法
影响线束可靠性的因素多、范围广,各个环节对可靠性都会产生影响。从线束制造A度提升线束连接可靠性的设计方法,主要体现在以下两方面:避免线束自身受到损伤;避免线束在实车上受到损伤。
对于线束产品自身受到损伤的现象,在实际应用中时常有出现线束内部节点刺破、端子的压接根数过多导致压接不良等。这些问题的产生,其实是在产品设计时,未考虑到加工风险,在设计上增加了线束失效的几率。所以在线束设计时,应将易导致线束不可靠的因素予以规避,总结起来应注意以下方面。
1)各接点之间应避免相互重叠,其之间的距离不小于20 mm。
2)接点离分支点的距离不小于50 mm。
3)接点不能分布在线束弯折区域。
4)并接线左、右两侧导线数量差异不大于1,尤其针对需要防水的节点,导线数量差异过大将导致密封困难。
5)同一并接点处的并接导线根数不超过8。
6)同一端子(包括插接件端子和孔式搭铁端子)其压接导线根数不超过2。
7)禁止将扎带直接安装在裸露的导线上。
8)插接件的选择应便于导通台探针检测,避免探针直接插入端子的电气连接面。如图1所示。