基于產品制造工藝的線束設計方法研究

茍榮非，龍昭燈，彭曉燕

（長安汽車工程研究總院電裝中心，重慶 401120）

汽車線束作為整車電器連接網絡，其內部至少有約1000個連接回路，而每個回路均需要經過下線、壓接、插端子、包扎、附件組裝、檢測等工位完成，這些工位中60%需要靠人工手動操作完成。所以，對于汽車線束制造這類勞動密集型產業來說，圍繞人所開展的各種改善，比如降低人員操作的難度、提高人員操作效率等，從某種意義來說就是提升產品性能的改進。

目前行業內針對線束設計的方法多圍繞整車電氣原理、線束物料選配等整車應用層面開展，而從線束制造角度發掘線束設計改善點的研究相對較少。本文將從產品制造工藝角度研究提升線束設計水平的方法，從根本上降低產品制造風險，提高線束設計品質。

1 制造效率提升的設計方法

在整個線束制造過程中，制造效率的提升體現在機械設備使用效率提升和人工裝配效率提升。機械設備的應用在線束制造過程中主要為端子壓接，所以在物料選擇時，應減少端子使用種類，這樣不但可以提高壓接模具的使用效率，減少換模、調模所帶來的時間浪費，同時端子種類減少后，對于壓接品質的控制范圍縮小，一定程度上也便于壓接品質的控制。

對于人工裝配效率的提升，從線束制造角度來看，較繁瑣的工作是線束分支點的纏繞和線束膠帶的包扎。如果線束無分支點，那么整個線束的制作速度將大大提升，但實際的汽車線束因大量汽車零部件需要對接，所以分支較多，而這種現象隨著汽車用電功能的增加，還在加劇。所以針對線束設計中分支長度、分支點的位置選擇、膠帶的纏繞方式等一系列耗費人工大量裝配時間的位置，需要在線束設計中提前進行優化，結合實際生產應用，形成如下設計要求。

1）從主干到接插件尾部的分支長度不小于60 mm。

2）孔式接頭的分支長度不小于60 mm，同時孔式接頭安裝中心距離線束主干的距離不小于20 mm。

3）主干上各分支點之間距離不小于100 mm。

4）對于小于60 mm的支線，避免使用波紋管進行包覆，其分支可采用點纏或不進行包扎。如果需要保護，可采用不需要纏繞膠帶的套管進行保護。

5）在采用波紋管進行保護的主干，盡量避免或減少在波紋管包覆部分設置分支點。在分支位置限制的情況下，可采用反綁或回折工藝滿足分支位置要求。

6）接點應設置在線束主干上，避免在小分支上設置節點，簡化工裝板加工及線束組裝。

7）導線根數較少（一般指少于3根或線束外徑小于5 mm）的線束分支，避免采用膠帶直接花纏或滿纏，避免員工包扎時膠帶扭曲折皺。

8）并接導線的長度不小于150 mm，以便操作者在接點壓接機或超聲波焊接機上進行操作。

2 可靠性提升的設計方法

影響線束可靠性的因素多、范圍廣，各個環節對可靠性都會產生影響。從線束制造角度提升線束連接可靠性的設計方法，主要體現在以下兩方面：避免線束自身受到損傷；避免線束在實車上受到損傷。

對于線束產品自身受到損傷的現象，在實際應用中時常有出現線束內部節點刺破、端子的壓接根數過多導致壓接不良等。這些問題的產生，其實是在產品設計時，未考慮到加工風險，在設計上增加了線束失效的幾率。所以在線束設計時，應將易導致線束不可靠的因素予以規避，總結起來應注意以下方面。

1）各接點之間應避免相互重疊，其之間的距離不小于20 mm。

2）接點離分支點的距離不小于50 mm。

3）接點不能分布在線束彎折區域。

4）并接線左、右兩側導線數量差異不大于1，尤其針對需要防水的節點，導線數量差異過大將導致密封困難。

5）同一并接點處的并接導線根數不超過8。

6）同一端子（包括插接件端子和孔式搭鐵端子）其壓接導線根數不超過2。

7）禁止將扎帶直接安裝在裸露的導線上。

8）插接件的選擇應便于導通臺探針檢測，避免探針直接插入端子的電氣連接面。如圖1所示。

圖1 便于導通檢測與否的插接件示例

9）插接件應選擇帶端子二次鎖止的產品。

對于線束在實車上受到損傷的問題，最常見的就是插接件尾部導線受力，對于有運動余量、裝配余量要求的部位，線束的長度如果設計不當，易導致線束拉拽，影響接觸性能。同時對于插接件尾部導線出線有側偏時，插接件尾部導線還應設置出線方向。

在線束長度和插接件尾部出線方向設計考慮后，在設計中還應將插接件尾部導線未包扎的距離在設計中予以體現，避免膠帶或包覆物擠壓插接件后部導線。一般情況下設計要求如圖2所示。

線束在實車上受到損傷的情況，還有一類比較普遍的是，線束產品裝車時偏離了正常的設計，比如：設計和制作時線束卡子在某位置，但實車裝配時，線束卡子位置變化了。出現這樣的情況除了制造中扎帶未束緊外，還需考慮線束過細時，扎帶是否可以束緊，同時扎帶是否位于較易滑脫或位置偏差較大的區域。設計的目的就是為了降低風險、提升品質，這些易出現問題的地方就是在設計時應該予以規避的內容。

圖2 插接件尾部未包扎的距離

3 降低制造控制難度的設計方法

在線束產品開發過程中，會遇到一些問題，出現頻次高，已要求供應商制造時重點控制，但還是無法避免。比如：分支方向的控制。在抱怨供應商控制不力的同時，是否有考慮過設計是否合理，是否在設計上增大了線束制造上的控制難度。在實際開發中，我們有遇到某個案例，同一分支點出來3個分支，每個分支的長度相差只有5 mm，而每個分支的端子相同，不同分支間還有同色線，導致在裝配過程中，時常出現端子插錯的情況。這就是未基于產品制造工藝進行線束設計所帶來的弊端。結合實際開發，總結出如下降低制造控制難度的設計方法。

1）在主干上，同一分支點處的分支數量不大于3。

2）同一分支點處的各分支出線方向應保持統一。

3）同一分支點的各分支長度有差異時，其長度差異不要小于20 mm，降低工藝控制難度。

4）避免在PVC套管或波紋管等管類包覆外安裝過孔橡膠套。

5）帶節點回路，如果接點另一端具有相似的端子或長度，應保持各導線規格統一。

6）對于導線過細的線束部分，直接安裝扎帶或卡扣時，會出現扎帶或卡扣滑動現象，應在圖紙上標注對線束的處理方式，以確保扎帶或卡扣裝配牢靠。

7）從粗主干上分出的細分支（線束外徑φ值差異超過20），為確保分支不在主干上纏繞，應增加反綁工藝，固化分支方向。

8）扎帶或卡扣的選擇時，其種類應盡量少，避免使用外形類似的不同件號的扎帶或卡扣，如果需要使用，應采用不同顏色予以區分。

9）同一插接件中，同樣線徑的各導線應避免顏色相同和相近，避免導致插接錯亂現象。主要有以下幾種類型：主色和輔色相互顛倒的導線同時存在于一個插接件中；藍色和黑色，橙色和紅色易產生辨識錯覺，應避免其存在于同一插接件回路中作為差異區分點。

4 整車性能改善的設計方法

線束產品在整車上的性能改善主要集中在線束異響改善和裝配性能提升。線束異響往往在車輛開發后期才會被識別，這樣會導致設計更改難度增大，一般易出現異響的區域在頂棚和車內上，其線束設計需要有針對性的特殊處理方法。比如：在包扎固定卡子時，常規的要求是膠帶不要超出固定卡扣邊緣（圖3）。但是在車門或頂棚上有使用該卡扣，同時卡扣邊緣與鈑金直接接觸時，為避免卡扣邊緣撞擊金屬所產生的異響，在設計時，反而要求膠帶要包覆卡扣邊緣。

圖3 常規的卡扣包扎要求

裝配性能提升主要體現在線束裝車后的成型效果良好，不出現過度扭曲或影響其它零部件裝配的情況。比如線束在門檻上布置時，由于該處還會布置門檻護板，如果線束扭曲，不但會導致門檻護板裝配困難，還會導致線束被壓損，所以在該區域，設計時會要求線束采用波紋管或硬質PVC片進行保護，使線束更平直，同時也對線束進行保護。總結起來對整車性能改善的設計方法如下。

1）四門及行李廂過孔橡膠套內的導線應松散，避免使用膠帶等其它包覆物包扎。

2）頂棚線和門線應優先選擇海綿或絨布進行包扎。

3）分支點處的包扎柔軟后線束更易裝配。若采用波紋管保護，應將波紋管與分支點的距離控制約在20 mm為宜，同時波紋管的包扎如果沒有美觀要求或在車內不可見，可選擇采用花纏或點纏進行包覆。

4）在位于車門及頂棚處對噪聲要求較高的區域，對卡扣類卡子進行膠帶纏繞固定時，膠帶纏繞的厚度應高于卡扣鎖止點高度或膠帶纏繞時覆蓋卡扣鎖止點。

5）在車內門檻或A柱處線束需要卡接在內飾安裝卡扣的位置，線束應采購波紋管或硬質套管保護，避免線束內部分導線被卡扣壓損。

6）位于濕區的接點應采用含膠熱縮管進行密封處理。

7）橡膠件內線束總線徑不能超過橡膠件內徑的三分之二為宜。

8）扎帶寬度的選擇應與所捆扎導線的外徑相匹配，線束外徑大于15 mm的，其固定扎帶寬度不應小于8 mm。

5 結束語

線束設計方法的研究是一個持續優化的過程，很多設計方法是隨著線束行業所面臨的問題而出現的。本文旨在通過大量失效模式和實際經驗總結，研究基于線束產品制造的設計方法，降低工藝制造難度的同時也提升了線束產品品質。本文所提到的設計方法可作為線束設計從業人員的設計指南予以應用。

［1］ 楊帆.線束產品設計及工藝［J］.電子世界，2014（20）：359.

［2］ 劉振超.淺析汽車線束設計的原則［J］.汽車電器，2015（2）：19-22.

［3］ 尹豪邁.TE 關于汽車線束及連接器之輕量化解決方案［C］//2014中國汽車工程學會年會論文集，2014.

［4］ 谷孝衛，趙旺增，蔣小娜.從汽車整車電氣原理到2D線束的轉換設計［J］.汽車電器， 2008 （5）：6-14.