整車線束管路品質(zhì)問題研究及應(yīng)用

盧 超，王 宇，梁 品

（1.上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000；2.泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201）

汽車主要由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。整車管路是指各個功能系統(tǒng)中的線束、軟管、硬管、拉索等管線狀零件。管路零件作用是在各功能件之間傳遞電信號、力、油液以及氣體等介質(zhì)，保證各系統(tǒng)實現(xiàn)相應(yīng)功能，使整車能夠安全平穩(wěn)地行駛。整車管路就好比人體的血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

線束系統(tǒng)是整車管路系統(tǒng)的重要組成部分，由于線束為非成型管束，數(shù)模虛擬布置有時難以反映實車安裝狀態(tài)，線束是整車管路品質(zhì)問題比較集中的零件。

汽車在行駛時，除了發(fā)動機振動外，還會受到各種復(fù)雜極限路況的影響，由于各系統(tǒng)內(nèi)部及相互之間連接的管路特性不一，其運動幅度也不一致。如果線束等管路設(shè)計布置不合理，零件制造和裝配存在品質(zhì)問題，隨著整車的運動，管路之間會產(chǎn)生動態(tài)干涉風險，甚至磨損，引起重大安全問題。以線束為例，如果與周圍銳邊零件存在動態(tài)干涉，則易被磨損，引發(fā)短路著火、功能失靈等問題，造成安全事故。通過對2004年國內(nèi)外近900例整車召回信息分析發(fā)現(xiàn)，管路問題引發(fā)的售后召回案例多達135起，占比16.2%，通用、本田、豐田以及寶馬等汽車巨頭在內(nèi)的大部分廠商都未能幸免［1］。由此可見，研究如何控制整車管路品質(zhì)問題對汽車廠商具有重要戰(zhàn)略價值和意義［2］。

1 整車線束管路系統(tǒng)的基本組成

根據(jù)零件功能特性，整車管路系統(tǒng)主要分為三大部分，如圖1所示。

圖1 整車管路系統(tǒng)

1）線束系統(tǒng) 線束系統(tǒng)主要負責整車電能及電子信號的傳遞功能。如圖2所示，按照功能區(qū)域不同，線束系統(tǒng)分為：①前照燈線束總成；②發(fā)動機線束總成；③車身主線束總成；④儀表線束總成；⑤門線束總成；⑥前后倒車雷達線束總成等。

2）拉索系統(tǒng) 主要包括前蓋鎖拉索，換擋拉索，離合器拉索，油門拉索，駐車制動拉索和加油小門拉索等。

3）其他軟硬管系統(tǒng) 主要包括空調(diào)系統(tǒng)管路，暖通管路，冷卻系統(tǒng)管路，自動變速器油冷管路，中冷器進出管，洗滌系統(tǒng)管路，進排氣管路，燃油管，制動油管，制動真空管，離合器油管等。

圖2 整車線束布置

2 整車線束管路品質(zhì)問題產(chǎn)生原因分析

經(jīng)過長期對整車管路品質(zhì)問題的研究分析，引發(fā)整車管路品質(zhì)問題的原因主要有三方面：設(shè)計方面，整車線束的布置設(shè)計存在不合理性；零件品質(zhì)方面，外協(xié)供應(yīng)商提供的線束零件尺寸等不滿足設(shè)計要求；整車裝配集成方面，線束等管線零件裝配不到位。

2.1 整車線束布置設(shè)計存在不合理性

如果整車線束在前期布置設(shè)計上存在不合理性，容易造成線束與其他零件干涉，引發(fā)潛在管路品質(zhì)風險，誘發(fā)售后整車管路品質(zhì)問題。整車線束設(shè)計上常見以下兩種不合理情況：①線束分支長度設(shè)計不合理，過長或者過短，造成線束與周邊零件干涉，引發(fā)線束或其他管路磨損。②線束外包裹物波紋管選取不合理，直徑過粗，造成線束與周圍零件干涉，引發(fā)線束或其他管路磨損。

如圖3a所示，售后某車型發(fā)動機線束EPS分支與變速器殼體干涉，造成線束磨損，引發(fā)助力轉(zhuǎn)向功能故障。如圖3所示，A、B為EPS線束分支上的2個卡釘，卡釘A將線束一端固定在EPS上，卡釘B將線束另一端固定在發(fā)動機上。分析引發(fā)線束磨損的原因：①線束A-B段設(shè)計定義過長，且固定點A為偏置卡釘，不具有防轉(zhuǎn)功能，EPS線束分支在極限情況下與變速器殼體干涉；②發(fā)動機與EPS存在相對運動，線束屬于跨運動區(qū)域布置，由于線束與變速器殼體之間動態(tài)磨擦，造成線束破損，最終引發(fā)車輛電動助力轉(zhuǎn)向功能故障。設(shè)計優(yōu)化改善：將線束A-B段長度縮短15 mm，保證極限運動時線束與變速器殼體不干涉，同時線束外包裹增加耐磨波紋管保護。

圖4為發(fā)動機線束噴油軌分支與燃油管干涉。此處布置空間狹小，線束外保護波紋管直徑較粗，造成與燃油管干涉。由于發(fā)動機工作時存在振動，燃油管存在潛在磨破風險。經(jīng)分析，此處線束直徑遠小于波紋管內(nèi)徑，而線束波紋管直徑太粗，造成與燃油管干涉。分析評估，此段線束改用外徑更?。ě?3.8 mm）的波紋管更合適，既可滿足線束保護需求，又可保證線束與燃油管足夠的安全距離。

圖3 售后車輛管線品質(zhì)問題引發(fā)電子助力轉(zhuǎn)向功能故障案例

圖4 發(fā)動機線束噴油軌分支與燃油管干涉

2.2 線束等外協(xié)零件制造品質(zhì)問題

供應(yīng)商外協(xié)線束等管線零件制造品質(zhì)差，同樣也會引發(fā)整車管路品質(zhì)問題。目前線束的生產(chǎn)制作工藝主要通過手工完成，由于手工操作存在很大差異，因此，線束制作品質(zhì)很難保證一致性。線束制作品質(zhì)主要指供應(yīng)商提供的線束尺寸等不滿足設(shè)計要求，常見表現(xiàn)為：①線束長度超出設(shè)計公差范圍；②線束分支出線角度與數(shù)模設(shè)計不符；③線束上固定用卡釘方向與數(shù)模設(shè)計不符；④線束外包裹物不良，造成導(dǎo)線外露。

一般來說，對于線束的生產(chǎn)制作，除了供應(yīng)商的內(nèi)控標準外，整車生產(chǎn)企業(yè)會制定更加嚴格的技術(shù)規(guī)范要求。表1列舉了部分線束分支長度公差定義，供參考。線束分支角度規(guī)定：分支自然狀態(tài)可旋轉(zhuǎn)的角度與數(shù)模角度之間最大不超過22°。

表1 線束分支長度公差要求

2.3 整車線束等零件裝配不到位

整車管線零件裝配不到位、錯裝、漏裝等，同樣會引發(fā)整車管路品質(zhì)問題。常見的裝配問題有：①線束卡釘位置安裝錯誤，引起干涉等問題；②固定線束走向的支架沒有裝配到位，造成線束與周圍零件干涉；③裝配時未按規(guī)定手勢整理線束走向，引起線束干涉。

3 整車線束管路品質(zhì)問題的預(yù)防和控制

如何預(yù)防和控制整車線束管路品質(zhì)，防止品質(zhì)問題溢出，對于汽車整車廠具有重要的價值和意義。基于前述分析，本文從兩個方面探討整車線束管路品質(zhì)問題的預(yù)防和控制策略。

3.1 強化整車管路品質(zhì)評審

整車管路品質(zhì)評審，必須貫穿于整車開發(fā)的全生命周期，從前期設(shè)計開發(fā)，樣車試制，一直持續(xù)到整車量產(chǎn)階段。按照整車設(shè)計開發(fā)流程，整車管路品質(zhì)評審可以分為前期虛擬設(shè)計評審和實車管路評估2個階段。管路品質(zhì)評審遵循以下BP（Best Practice，最佳實踐）原則。

1）靜/動態(tài)間隙要求：①無相對運動管線零件，間隙要求大于10 mm；②完全相對運動管線零件要求靜態(tài)間隙大于25 mm，運動后最小間隙大于10 mm。

2）熱間隙要求：①熱敏零件與熱源系統(tǒng)之間間隙要求大于40 mm；②隔熱罩最好加在熱源上，而不是加在熱敏感零件。

3）管線風險評判依據(jù)：①是否有相對運動、靜態(tài)或動態(tài)間隙；②長的管路（軟管和硬管）兩個固定點之間距離是否合理；③是否是振動件；④是否與銳邊間隙；⑤是否與熱源間隙；⑥管線的張緊力狀況如何；⑦管線周圍環(huán)境因素是否特別惡劣。

前期虛擬設(shè)計評審階段。本階段主要通過UG和CAE軟件對整車進行模擬仿真，分析各種工況下整車管線系統(tǒng)的間隙、運動、應(yīng)力、疲勞、耐久等動靜態(tài)特性，進行虛擬評審，找到最佳設(shè)計狀態(tài)。同平臺車型，前期設(shè)計開發(fā)的LL（Lessons Learned，經(jīng)驗教訓(xùn)）經(jīng)驗可以相互借鑒。

實車管路品質(zhì)評審階段。從樣車試制開始，正式進入實車管路品質(zhì)評審階段。實車管路品質(zhì)評估分為2個層級：第1層級是對工廠試制車輛進行的初級實車管路評估，主要檢測實車管路狀態(tài)是否達到預(yù)期設(shè)計BP要求，針對無法達到預(yù)期設(shè)計要求的，通過改善設(shè)計，消除潛在品質(zhì)風險；第2層級是對耐久路試車輛開展DRBTR（Design and Review Based on Test Results，根據(jù)測試結(jié)果進行設(shè)計和評審）整車評審，針對耐久路試暴露的管路品質(zhì)問題分析評估，優(yōu)化改進，消除潛在風險。

根據(jù)整車開發(fā)計劃，管路品質(zhì)評審團隊在關(guān)鍵時間節(jié)點對整車開展管路品質(zhì)評審，評估潛在的工程設(shè)計問題，發(fā)現(xiàn)由于零件品質(zhì)原因和制造原因引起的管路問題，評估零件和制造偏差對管路品質(zhì)的影響，確保整車所有管線滿足設(shè)計、功能、制造和售后的要求。

3.2 強化對供應(yīng)商線束零件品質(zhì)和整車裝配品質(zhì)的監(jiān)督管控

加強對供應(yīng)商線束零件品質(zhì)的監(jiān)督和管控。針對外協(xié)供應(yīng)商生產(chǎn)提供的線束總成件，設(shè)立供應(yīng)商品質(zhì)管理工程師進行專項跟蹤和管控，對線束進行100%檢測，嚴格把控零件品質(zhì)，杜絕零件品質(zhì)誘發(fā)整車管線品質(zhì)問題的風險。

針對線束在整車上的裝配，制定合理的裝配工藝，加強對操作人員的作業(yè)指導(dǎo)和培訓(xùn)，提高員工操作熟練程度，避免錯裝、漏裝，保證線束在整車上的正確合理布置，消除裝配引起的潛在管路品質(zhì)風險。