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汽车线束加工品质管控与技术要求
 2023-12-18  614
日精智能专注汽车线束加工设备解决方案及研发制造,本文结合汽车线束实际的生产过程,基于切线—喷码—压接、超声波焊接、热缩套管、绞线、装配覆盖物及附件、电性能检测、外观和尺寸检查这些关键的工艺过程,对线束的品质管控提炼出关键监控点,并将每个工艺过程的关键监控点清单在各个线束供应商处实施,致力于追求供应商过程的稳定性和制造0缺陷。

随着汽车安全性、经济性、舒适性、环保性和功能性要求的不断提高,汽车线束变得越来越复杂。由于功能增加、支路增加、连接器增加,汽车线束成为汽车故障的频发环节。因此,在生产过程中对汽车线束的品质要求也越来越高,而建立并梳理每个工艺过程的关键监控点则为线束的品质管控建立了一道保障屏。

一、线束的结构和功能
汽车低压线束是由导线、连接器、端子、卡钉、 护套、胶带、波纹管、PVC管、支架、热缩套管和熔断丝盒等材料构成的总成。线束相互连接并传输电能和电信号给汽车上的电子电器,有着“汽车神经”的形象称号。各个线束在整车中的功能不同,由此分为主线束、座舱线束、仪表板线束、门线束、顶棚线束、发动机线束等。

二、常见的线束缺陷
常见的线束缺陷有端子退出、继电器/熔断丝装配 错误、卡扣位置错误、继电器工作不良、短路、绝缘皮破损、断路、接触不良等。除去引起故障的自然因素(使用期限超长,线束端氧化/变形)、电气设备的故障引起线束的损坏以及装配或检修汽车零部件时的主观人为因素之外,其中还有很多缺陷在线束的生产过程中即可预防或消除。

三、生产过程中的品质管控
汽车线束的一般制造流程为进料检验、原材料存储、切线、压接、超声波焊接、热缩套管、绞线、端子插接、装配覆盖物及附件(毛毡、胶带、PVC管、波纹管、卡钉、扎带和支架等)、装配、线束检验(外观、尺寸、电性能和气密性等)、包装入库。
汽车线束加工流程图

在人员培训、设备维护、常规检验等保障的基础上,线束仍会因为许多原因存在品质波动。因此,通过专业优势和经验反馈,我们对每个工艺过程提炼了关键监控点,并在供应商处实施,帮助供应商提高一次下线合格率及0 km品质表现。

3.1  切线—喷码—压接
1)设备
①设备的应用参数由工艺或生产主管设置,而不能由操作工手动干涉;
②机器上设置参数的界面对于操作工是关闭的;
③无论是自动压接设备还是半自动压接设备,都需配备压力监控装置;
④一旦出现异常,设备会自动销毁不符合的压接或自动锁定系统。

2)工艺
①确认导线无弯曲、无打结、不受应力、未落在地上;
②不允许出现手动重新切割、 剥皮和压接操作,车间无禁止使用的工具( 剪刀、钳子等);
③在开始压接前,要进行CFM(Crimp Force Monitoring)教学;
④压接后的端子由线杯进行保护, 其中端子与线杯底部无接触,线杯不能被捆绑在端子上,而是捆绑在绝缘体上;
⑤在双压接的情况下,若是叠放式压接,应将截面积更小的导线置于下方;
⑥若是并列式压接,则2个导线的截面积应是相同的。

3)符合性
①切线后的导线绝缘皮无破损,切口平齐;
②铜丝无划伤、无切断、无氧化;
③喷墨字体与导线截面相适,标识具有一致性;
④端子的压接高度、断面分析、拉拔力强度需符合技术要求。
汽车线束加工设备-端子压接的可视化标准
3.2  超声波焊接
1)设备在每批次开始前检查设备参数(焊接能量、振幅、压力、宽度等),并用标准样件进行防错验证。对于多线、少线等错误能够自动防错。

2)工艺
①超声波焊接和热缩套管在同一工位上由同一操作工进行;
②任何不良焊接都不允许返工,不允许用其他工具捻接;
③操作工需要戴手套以防止超声波焊接被污染。

3)符合性
①检查每批次的焊接拉拔力、水密性;
②两端对齐焊接和单侧耳式焊接的尺寸特征需符合技术要求;
③超声波焊接部位呈矩形形状,不能有铜丝形成尖角,无连续裂纹,无过烧/熔化的绝缘层,无焊瘤;
④线芯没有重叠在导线绝缘层上,导线无弯曲,自熔核处呈直线引出,无散开的线芯,熔焊长度等于或大于5 mm。

汽车线束加工设备-超声波焊接

3.3 热缩套管
1)设备 ①加热时间、加热温度和冷却时间已定 义;在冷却阶段,产品被锁定在设备上。
2)工艺 ①在线束插入热缩套管后,才能剥离绝 缘皮;②热缩套管在线束较多的一侧插入,向线束较少的一侧移动(以减少线股回转的风险),并且能够通过标准操作或工装进行居中定位。
3)符合性 ①热缩套管的表面收缩整齐,无过烧;②防水型热缩套管在热缩后需要流胶均匀,距离大于1 mm;③热缩后的防水性能用水密性测试设备进行测试,并使用好坏样件进行验证。
汽车线束加工设备-防水型热缩套管
3.4 绞线
1)设备
①绞前长度、绞后长度、非绞长度、转速、绞距等工艺参数已定义好;
②在每批次开始阶段,检查绞线爪扣的无侵害性;
③检查确认绞线设备的轨道是对齐的,并且运载器行驶平滑;
④确认运载器的定位公差。

2)符合性 ①绞线间距、非绞线长度需符合技术要求;②绞线无圈环。
汽车线束加工设备
3.5 覆盖物及附件
1)工艺
①对于连接器,覆盖物的停止尺寸如图6a所示,L=L1+10 mm。其中,L1为在连接器入口处最外部导线之间的距离,L为覆盖物与连接器之间的距离。
②应避免支路受力,因其会导致端子拉坏连接器的端子锁止钩。
③对于环形端子,覆盖物的停止尺寸如图 6b所示,从覆盖物到压接翼内侧(环端一侧)的距离为0~20 mm。
④检查确认环形端子(功能区)上无覆盖物。
汽车线束加工设备

毛毡和泡沫材料的覆盖方式一般有2种。图7a为旗帜式,对黏部分长度为线束圆周的25%,公差为±5%;图7b为重叠式,重叠部分覆盖线束圆周的25%,公差为±5%。
汽车线束加工设备
胶带在线束中主要起到捆扎、绝缘、阻燃、降噪、耐磨和标记等作用。目前使用的胶带主要有:PVC 胶带、棉织带、聚酯胶带、易撕胶带(纸胶带)。其在线束分支上的缠绕方式分为间距缠绕(相邻缠绕间 的间隔=胶带宽度)、紧密缠绕(相邻缠绕间的重叠部 分=1/2胶带宽度)、点缠绕(线束上如果带有金属固定卡扣,应使用易撕胶带将金属部分进行缠绕,以避免在物流过程中割伤导线)。

固定卡扣的作用是约束线束在车身上的走向,以避免与环境件或车身的尖锐部分产生干涉。固定卡扣类似于标准件,其固定界面是标准化的。车身上的固定界面主要有4种类型:直径为6.5 mm的圆孔,6.2 mm×12.2 mm的椭圆孔,直径为5.0 mm的螺柱,厚度为 1~3mm的钢板或塑料板。大部分固定卡扣是通过固定卡扣自带的扎带(固定部分与扎带部分一体或分体) 捆扎在线束上,也有固定卡扣是通过胶带缠绕固定在线束上;还有一种固定卡扣是通过与波纹管管径的配合固定在波纹管上。车门线束上会使用密封型固定卡扣,这种类型的固定卡扣在固定面上增加了海绵泡沫或橡胶垫以防水。按照设计规则,要求线束在车身上 的布置每隔300mm要有一个有效的固定。

2)工装
装配板要确保电路分支的方向,确保护套、支架、连接器、定位夹的装配方向。

要注意:
① 波纹管等覆盖物的直径尺寸与线束的直径相符;
② 装配波纹管的过程有划伤导线的风险,造成后期使用时击穿绝缘层,应使用工具安装波纹管;
③ 胶带需要将波纹管的终端进行封闭并锁住,胶带至少缠绕2圈;
④ 科学管理扎带枪,定期检查扎带枪的夹紧力,如果在同一工位上有多把扎带枪,需利用管理方式来避免使用错误的扎带枪。

3.6 线束检查
3.6.1 电性能检测
1设备
①采用电测设备来确保线束的导通性;
②电测台的布局需使线束避免机械应力(例如支路上的 压力、拉力、冲击等);
③电测程序中无缺少回路,与图纸完全一致;
④不允许相同连接器交叉后电测能够通过;
⑤有弹片的支路/安全气囊支路/有继电器的支路需要二次电测通过(弹片断开后支路导通,弹片合上后支 路导通);
⑥气密性测试时需要关注气压的大小和方向,气压方向分为吹气和吸气2种方式;
⑦根据连接器供应商的建议来关闭连接器的二次锁,并且能够检测二次锁是否锁止(例如Molex 120孔型连接器,需要使用 Molex专用工具或电测台气压自动锁来关闭二次锁);
⑧检测模块中的探针是可伸缩的,仅与连接器中的端子表面接触,不会对端子的镀层造成影响。

2)工艺 
每次测试中断或在电测台上检测出缺陷时,测试顺序需被重置并重做一次完整的电测,且电测程序能自动恢复到最初测试点;同一电测台测试多个项目、多种零件时,需要关注程序间的切换,避免批量出错;采用视觉系统或电测系统来确保熔断丝和继电器的功能性和存在性;在电测过程中不能对连接器或元件有手动摇晃的动作。

3)符合性
①电测合格后才能打印电测标签,定义标签的位置、尺寸与内容;
②内容需包括供应商名称、供应商编号、车型、零件号、零件名称、生产日期/小时、班次、操作工工号以及其他要求的信息;
③ 整个过程需要关注端子的保护,特别是镀金端子和易变形的小型端子(此类端子极易变形,且变形后不易探测,装车后可能存在接触不良的风险)。

3.6.2 外观和尺寸检查
经过电测合格后,需进行外观检查和尺寸检验。

外观检查的内容包括:
①连接器有无损坏、变形;
② 连接器的手柄位置是否正确;
③连接器内的密封栓、 密封塞是否存在,无破损且安装到位;
④卡扣是否使用正确,且安装到位;
⑤卡扣方向是否正确,固定方式是否符合要求;
⑥分支上的白色定点胶带是否有遗漏;
⑦波纹管是否使用正确,无变形且完全包住导线;
⑧标签是否清晰正确等100%外观检查项以及客户要求项。
尺寸检查的频次依照客户要求,对每个支路长度、支路位置、覆盖物长度、卡扣位置、护套位置等进行测量并记录。

四、线束供应商的改善成果
整理出关于汽车线束各个工艺过程的关键监控点清单后,我们在线束供应商处进行了实施。以某供应商为例,我们在2016年第1季度对其进行了此项审核, 并在第3季度进行了复审。图8为此供应商2016年1~8月份的一次下线合格率(First Time  Quality, FTQ)数据(PPM)。从图8中可以看出,4月份的FTQ数据比1月份下降了62.45%,且4~8月份保持在相对稳定的水平。
汽车线束加工设备
五、结论
在汽车向智能化、电子化方向快速发展的趋势要求下,车载电子电器设备不断地增加,而线束作为汽车控制电路的主体部分,在整车性能和整车品质中扮演着十分重要的角色。因此,如何在线束生产过程中严格保证线束的品质成为了重点课题。本文通过研究线束生产过程的工艺与品质管控,分析并整理了各个工艺过程的关键监控点,将此形成标准清单,在线束供应商处贯彻实施并进行审核,提高下线合格率和制造零缺陷。

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