電動汽車動力線束過線膠套漏水問題的優化改進

丁紅光

（山東梅拉德能源動力科技有限公司技術研究院，山東 濰坊 262400）

1 故障的描述與分析

動力線束過線膠套是被安裝在電動汽車前艙車身本體的橡膠件，其功能是防止從車身孔處進水和在金屬孔邊緣保護線束，使線束平滑過渡。動力線束過線膠套具有耐磨、防水、密封、耐油、耐熱、耐寒、耐燃、耐老化、耐輻射等作用，避免線束磨損導致線束短路起火事故發生。動力線束粗重，并且承擔著前艙與駕駛室線束過渡的重任，造成車身過線鈑金孔徑較大、橡膠件尺寸也偏大，如果前期結構尺寸設計不合理，很容易發生漏水問題。

1.1 故障描述

針對質量部提出的近期部分動力線束過線膠套處駕駛室內有漏水點的問題，每天大約有2%左右的漏水問題。到現場排查原因，發現部分車輛的水流順著線束膠套的四周進入到駕駛室內。現問題的臨時解決措施：在漏水點處打膠進行密封，暫時解決漏水問題。

1.2 故障分析

利用因果圖法 （圖1），進一步分析導致問題發生的原因。循因導果、執果索因，從不同的方面用不同思維方式進行因果分析。

2 解決措施與方案

為避免上述隱患再次發生，依據全面質量管理的基本方法，即戴明環 （PDCA循環）原則，將這次問題整改步驟分為4個階段：計劃 （Plan）、實施 （Do）、檢查 （Check）、處理 （Action）階段。

圖1 動力線束膠套漏水問題因果分析圖

根據魚骨圖分析方法分析了產生該故障的原因，具體原因如圖1所示，針對該原因從以下幾個點制定解決措施與方案，具體內容如下。

2.1 研發圖紙無規范性要求［1］導致供應商來料狀態不一致

結構設計無要求。

1）橡膠件與鈑金的貼合度無要求

技術要求增加橡膠件的質地應均勻，表面應光滑，有光澤、無毛刺和飛邊；不允許有缺膠和結塊，不允許有雜質、氣泡、欠流變形和噴霜現象；尺寸偏差應符合圖紙要求。

2）橡膠件與鈑金的配合度無要求

圖紙尺寸要求橡膠件與鈑金過盈配合，要求過盈至少需0.5 mm，如尺寸80 mm、50 mm，公差取值上偏差+0.5 mm，下偏差0，滿足設計要求。

3）橡膠件與鈑金貼合面的尺寸大小無要求

重新規范圖紙要求：橡膠件與鈑金的貼合面較小，貼合寬度較窄，橡膠件易裙邊，結構設計時與鈑金貼合面需滿足寬度要求，貼合面大于2 mm可滿足。如尺寸 （86-80）／2=3 mm＞2 mm，滿足設計要求。

4）橡膠件厚度無要求

橡膠件厚度應大于2 mm，如5 mm、總厚度20 mm，滿足設計要求。

2.2 材料不統一

根據不同橡膠材料的對比，明確動力線束過線膠套材料，如表1所示。

表1 橡膠分類及主要性能對比表

比較而言，三元乙丙的綜合性能較好，以其抗臭氧、耐紫外線、耐天候性、耐老化性、強度和伸縮性優越的特點，具通用橡膠之首，所以現在汽車線束用橡膠件主要選用的材料是三元乙丙橡膠，簡稱EPDM。我司動力線束過線膠套材料后期統一選用三元乙丙橡膠。

2.3 硬度不明確

硬度是橡膠的一個重要參數，是材料的特性，是加工工藝性能，反映的是材料抵抗局部變形的能力，我們的硬度要求指的是相對硬度。

我們通常使用的是邵氏硬度。邵氏硬度是描述橡膠材料本身軟硬度的一個測量表達值，一般設計時用邵氏HA60度值時的彈性模量來做設計計算。我國機車上所用的橡膠件，一般都在HA50度以上，大多在HA60度上下。硬度過大，造成安裝困難；過軟，貼合不好或容易松脫，密封效果差。

橡膠的硬度是隨溫度變化的，冬季溫度低，硬度較大［2］。橡膠硬度隨溫度的變化關系見圖2。

圖2 橡膠硬度隨溫度的變化關系

經過多次裝車驗證、各部門評審，最后確定硬度為HA550+5度，冬季與夏季硬度在此范圍內做相應調整。

2.4 安裝方式，膠套安裝方向反裝

按之前安裝方式 （圖3）小端在前圍板外側，從圖3中可看出，線束出線端與橡膠件在一個平面上，線束的重力都加在橡膠件上，電池托架與動力線束位置過近，容易造成動力線束膠套單邊凹陷，導致漏水；將膠套反裝后 （圖4），大端在外側，線束的重力對橡膠件無影響，膠套無變形現象。后期調整動力線束膠套圖紙安裝方向。膠套安裝不到位現象很容易被發現。

圖3 之前安裝圖

圖4 反裝后的安裝圖

安裝方式方面協調工藝部編制工藝文件，制定操作規程，下發總裝裝配作業指導書，對新入職的員工進行崗前培訓后方可上崗作業，讓操作人員能做到自檢與互檢相結合，及時發現安裝不到位的問題，杜絕不必要的漏水問題發生。

2.5 無檢驗規范

根據GB／T531.1-2008硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法制定邵氏硬度計檢定規程，制定檢驗規范。

邵氏硬度的測試原理：用邵氏硬度計插入被測材料，表盤上的指針通過彈簧與一個刺針相連，用針刺入被測物表面，壓針尖端面相對壓足平面有一定的伸出長度L（及壓針扎進被測物的深度），L值的大小就是邵氏硬度的大小，L值越大，表示邵氏硬度越低，反之越高。HA邵氏硬度計適用于普通硬度的橡膠件，小于100度硬度的范圍，采用35度錐角的壓針，動力線束過線膠套硬度為HA55度，用邵氏硬度計測量滿足要求。

邵氏硬度測試方法如下。

1）測試前先校核硬度計的準確度。

2）將試樣放在一個硬的、堅固穩定的平面上，用右手握住硬度計，使其處于垂直位置，同時使壓針距離試樣邊緣大于9 mm，平穩地把壓針座無沖擊地加到試樣上，使壓針垂直地壓入試樣并施加足夠的壓力 （0.55～8.06N），壓座與試樣應緊密接觸15 s后1 s內讀出數值。

3）在同一試樣上至少相隔6 mm以上的不同位置測試5個點，分別取值，并計算平均值。

4）測量硬度值時，必須在室溫為23±5℃的環境下進行，檢定前硬度計在此溫度下至少存放1 h以上。

綜合以上幾點，通過對PDCA循環4個階段的驗證，計劃—實施—檢查實施結果—將成功納入標準，最后確定動力線束過線膠套的最終圖紙見圖5，選用應用較廣的雙面貼合式［3］橡膠件，其特點是用橡膠件凹槽兩邊的兩面貼合鈑金，鈑金卡在凹槽內，固定橡膠件的同時，形成防水密封作用，成本相對較低，安裝方便。車身鈑金孔的尺寸是長圓孔80×50 mm，鈑金厚1 mm。滿足設計要求。

3 結論

圖5 動力線束過線膠套圖

通過對動力線束過線膠套漏水問題的分析論證，制定了解決方案：規范研發圖紙、安裝方式調整、裝配人員崗前培訓、制定檢驗規范4個方面進行優化，經過了樣件試裝、小批驗證、到最后批量裝車幾個階段后，動力線束膠套漏水問題已徹底杜絕。使整車性能改善的同時，增加了整車的氣密性。避免了噪聲、灰塵、廢氣、水通過車身孔進入駕駛室，增加了整車的舒適性、安全性，提高了汽車線束的綜合性能。