汽車(chē)線(xiàn)束失效方式及可靠性研究

來(lái)源： 線(xiàn)束中國

汽車(chē)線(xiàn)束系統是連接蓄電池和各電器元件的主要載體。且在整車(chē)零部件中是相對薄弱、易損壞的零件。本文基于整車(chē)線(xiàn)束失效解決案例，對線(xiàn)束系統引起的整車(chē)失效問(wèn)題進(jìn)行系統的歸納總結。

1 引 言

線(xiàn)束是汽車(chē)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統，在整車(chē)的運行中傳遞電壓、信號及大量的數據，圖1為各用電器線(xiàn)束連接示意圖。特別是在互聯(lián)網(wǎng)、大數據背景下，這就要求線(xiàn)束載體不僅僅起到通斷作用，對數據的傳輸速率及響應能力提出了更高的要求，同時(shí)由于線(xiàn)束的物理布置空間有限，對其失效性和售后返修帶來(lái)更大挑戰。

由于汽車(chē)安全性、舒適性及環(huán)保要求不斷提高，汽車(chē)上電路數量與用電量顯著(zhù)增加，從而使整車(chē)線(xiàn)束成倍增加，在有限汽車(chē)空間中如何更有效合理布置已成為汽車(chē)制造業(yè)面臨問(wèn)題。本文結合汽車(chē)生產(chǎn)中產(chǎn)生的線(xiàn)束失效問(wèn)題進(jìn)行歸納總結、整理，并提出了有效的改善方案，為汽車(chē)線(xiàn)束的設計及布置起到一定指導作用。

2 汽車(chē)線(xiàn)束布置及失效方式

2.1 汽車(chē)線(xiàn)束布置方式簡(jiǎn)介

隨著(zhù)車(chē)輛安全、智能、舒適性的發(fā)展，傳感器、攝像頭及ECU占據了一定的空間，從而造成線(xiàn)束的布置空間越發(fā)狹小，同時(shí)功能的增加意味著(zhù)導線(xiàn)數量及體積不斷增大。整車(chē)可裝拆性、運輸便利性等也對線(xiàn)束提出了更高的要求。下圖2 是上汽通用某車(chē)型的線(xiàn)束發(fā)布圖， 為便于運輸和裝配，將整車(chē)線(xiàn)束切割成11個(gè)部分。

線(xiàn)束是整車(chē)中較為薄弱的零件，不論在制造、裝配及后續使用中極易破損或失效的。本文從線(xiàn)束的制造、運輸及整車(chē)的裝配和車(chē)輛后續的使用等各個(gè)環(huán)節對線(xiàn)束的失效進(jìn)行整理，并對典型問(wèn)題剖析。按失效模式可以分為線(xiàn)束制造失效、整車(chē)裝配失效、耐久性失效等幾大類(lèi)。

2.2 汽車(chē)線(xiàn)束失效方式

2.2.1 線(xiàn)束制造失效

線(xiàn)束主要由導線(xiàn)、端子、接插件、包裹物、卡釘和線(xiàn)槽支架等構成，不規則零部件的構成從而注定了線(xiàn)束制造是一種自動(dòng)化程度較低、勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。眾多的人工操作影響了線(xiàn)束標準化，因此線(xiàn)束制造過(guò)程中的失效是一種隨機、不可控的失效方式。

如下表1是線(xiàn)束在制造過(guò)程中常見(jiàn)的失效方式，需在制造的各個(gè)環(huán)節保證線(xiàn)束的制造質(zhì) 量。機械設備設定合理的規格參數，人工操作建立標準化操作及比對面板，后對線(xiàn)束進(jìn)行抽查檢測而保證線(xiàn)束的制造質(zhì)量。

2.2.2 汽車(chē)裝配失效

線(xiàn)束在實(shí)車(chē)上的布置依據整車(chē)裝配工藝會(huì )被打散成多個(gè)部分，從而提高了可裝配型和可維修性。但同時(shí)線(xiàn)束接口及定位件的增多意味著(zhù)失效的概率增加，本部分結合整車(chē)在裝配環(huán)節出現的失效案例進(jìn)行分類(lèi)匯總，以提高線(xiàn)束的裝配可靠性。

如上圖3可以看出線(xiàn)束的裝配從總裝內飾工位幾乎持續到終裝工位，跨度非常大，同時(shí)接觸區域較多。結合其失效方式及表現形式大致分為如下幾類(lèi)：

固定性失效為線(xiàn)束本身的定位件在固定孔位或扎帶處脫落，此類(lèi)失效不影響功能，不影響整車(chē)使用。

功能性失效是一種比較嚴重的失效方式，會(huì )引起整車(chē)某個(gè)功能的缺失，嚴重的將影響到車(chē)輛行駛及駕駛者的安全。

外觀(guān)性失效是一種影響客戶(hù)感知的失效形式。線(xiàn)束多布置在客戶(hù)不宜感知的區域，但由于線(xiàn)束供應商工藝或空間等因素會(huì )導致附著(zhù)在其上的零件裝配受影響，從而帶來(lái)匹配或美觀(guān)問(wèn)題。

此類(lèi)問(wèn)題在前期設計時(shí)要考慮線(xiàn)束或接插件運動(dòng)包絡(luò )區域是否與周?chē)悴考懈缮骘L(fēng)險，從而選擇合適的地方布置固定點(diǎn)，保證在滿(mǎn)足功能的情況下提高美觀(guān)性。如下圖5為線(xiàn)束在裝配過(guò)程中被金屬銳邊磨損失效的典型事例。表2為失效方式及控制方式匯總。

2.2.3 耐久性失效

耐久性失效是一種隨著(zhù)車(chē)輛使用，在中間環(huán)節形成的失效方式，是伴隨著(zhù)車(chē)輛的生命周期隨機產(chǎn)生的，具有不可預測性。一旦失效會(huì )引起客戶(hù)對品牌的極大抱怨。此類(lèi)失效多為線(xiàn)束在運動(dòng)件包絡(luò )區域內發(fā)生，在達到一定的磨損后產(chǎn)生的，因此在初期不易察覺(jué)。如下表3為耐久性失效匯總表。

如下為兩種典型失效方式，圖6為發(fā)動(dòng)機線(xiàn)束與空調補液管之間震動(dòng)接觸造成的磨損，圖7為車(chē)輛輪速傳感器在運動(dòng)到極限位置時(shí)悶頭受力后脫落。綜上需嚴格控制線(xiàn)束在運動(dòng)包絡(luò )區域的布置，同時(shí)針對線(xiàn)束的磨損需遵循嚴格的評估標準。

3 線(xiàn)束設計可靠性提高措施

由上可知線(xiàn)束設計是一個(gè)不斷提高、不斷優(yōu)化的過(guò)程，同時(shí)應考慮其全生命周期。結合PD- CA的控制方案提出如下圖8線(xiàn)束開(kāi)發(fā)設計閉環(huán)控制方案。在整車(chē)設計初期，就對線(xiàn)束的布置、運動(dòng)包絡(luò )進(jìn)行充分考慮和識別，同時(shí)結合線(xiàn)束零部件的DV/PV實(shí)驗，不斷提高設計薄弱環(huán)節，后在實(shí)車(chē)裝配階段及售后階段持續進(jìn)行關(guān)注，并同時(shí)把發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行歸類(lèi)總結，輸入到下一個(gè)車(chē)型的前期開(kāi)發(fā)中，從而避免問(wèn)題的重復發(fā)生，提高虛擬設計和實(shí)車(chē)表現的一致性。

4 結論

線(xiàn)路在整車(chē)系統中屬于比較容易出現問(wèn)題的一類(lèi)零件，只有在前期設計和項目階段做好充分 的管路評估才能的控制線(xiàn)路問(wèn)題。本文結合通用某車(chē)型線(xiàn)束本身制備和整車(chē)裝配工藝， 總結了線(xiàn)束各種失效方式及控制方式，同時(shí)提出線(xiàn)束 PDCA的控制方法，為線(xiàn)束在前期設計階段提供了很好的借鑒。

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