淺談汽車線束設(shè)計(jì)要點(diǎn)

陸素媚，何福良

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的安全性、舒適性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性等的要求越來越高，同時(shí)汽車向電氣化和智能化方向不斷發(fā)展，更多的新技術(shù)被運(yùn)用于汽車上，而這些性能及功能的實(shí)現(xiàn)都需要電子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。汽車線束作為電子設(shè)備連接的重要部件，其設(shè)計(jì)及裝配越來越復(fù)雜，要求也不斷提高。本文將從總裝裝配問題入手，結(jié)合實(shí)際裝配中易出現(xiàn)的問題，總結(jié)線束各要素在設(shè)計(jì)中的要求及注意事項(xiàng)。

1 裝配要素及裝配問題

線束裝配要素主要包括線束主干及分支布置、線束橡膠件裝配、接插件對(duì)接。線束遍布于汽車各個(gè)區(qū)域，因此在汽車裝配過程中線束的裝配貫穿了整條生產(chǎn)線。線束設(shè)計(jì)的合理性也很大程度上對(duì)裝配操作產(chǎn)生影響。線束的設(shè)計(jì)不僅影響線束的裝配過程中的效率，更加會(huì)影響到整個(gè)線束系統(tǒng)的耐久質(zhì)量及用戶體驗(yàn)。下面將結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)線束的裝配要素及出現(xiàn)裝配問題進(jìn)行分析。

1.1 線束主干及分支布置

（1）線束主干大小及硬度

由于整車電氣功能較多，線束主干部分包含了大量回路，線徑大，部分主干區(qū)域受周圍零件布置影響，必須包裹波紋管、絕緣膠布或其他保護(hù)材料做防護(hù)，使得主干區(qū)域裝配時(shí)彎折難度較大。線束主干過于粗硬也容易使得線束走向難以受控，裝配過程費(fèi)力且難以保證裝配質(zhì)量。

（2）預(yù)留長度線束的控制

在一些特定零件的裝配過程中線束需要預(yù)留長于裝配完畢狀態(tài)所需要的長度，如連接儀表板電器件線束分支，線束需要預(yù)留一定長度，將線束接插件拉至儀表板外部對(duì)接電器，再隨著電器裝配回塞至儀表板遮蓋區(qū)域內(nèi)。若預(yù)留長度過短，員工裝配接插件困難，線束可能被拉扯損壞；若預(yù)留長度過長，線束分支無法固定，容易引起干涉和異響。

（3）線束過孔

因線束貫穿全車，線束布置時(shí)往往需要穿過某處車身鈑金，在車身鈑金上預(yù)留線束通過的鈑金孔，鈑金孔的大小往往受到鈑金強(qiáng)度、空間局限的制約，鈑金孔過小會(huì)導(dǎo)致線束穿過孔時(shí)出現(xiàn)接插件穿孔困難情況，甚至有接插件無法穿孔。

（4）線束布置影響間隙段差

為了美觀性，乘員艙內(nèi)線束一般會(huì)布置于地毯飾板之下，但飾板下方空間受限，線束、地毯、飾板相互擠壓。以上情況在A柱下區(qū)域最為顯著。通常A柱下區(qū)域接插件及線束主干、分支眾多，A柱下飾板與鈑金間空間有限，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)線束將飾板卡扣頂起，導(dǎo)致兩飾板間間隙段差過大，甚至飾板無法裝配到位。

1.2 線束橡膠件裝配

線束橡膠件用于線束過孔后裝配于鈑金孔上，起到防漏水、降噪音、防止線束磨損的作用，橡膠件裝配不到位會(huì)引發(fā)一系列的質(zhì)量問題。圖1、圖2分別為雙面貼合式橡膠件、單面貼合內(nèi)置護(hù)套式橡膠件，這兩者都是整車線束使用較為廣泛的橡膠件。

圖1 雙面貼合式橡膠件

圖2 單面貼合內(nèi)置護(hù)套式橡膠件

（1）雙面貼合式橡膠件，有卡金屬鈑金的凹槽，通過凹槽兩邊的兩面貼合鈑金形成密封。最主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙與乘員艙之間線束連接的過渡密封。因雙面橡膠件需要將凹槽卡住鈑金，故凹槽區(qū)域設(shè)計(jì)相對(duì)較厚，需要員工施加較大的按壓力或拉力，因此容易導(dǎo)致前部橡膠件裝配不到位。裝配要求橡膠件凹槽區(qū)域周圈均完全卡住鈑金，裝配過程中部分區(qū)域未完全卡住的情況較為常見。裝配現(xiàn)場為了保證橡膠件裝配可靠性，需要員工自檢及互檢。

（2）單面貼合內(nèi)置護(hù)套式橡膠件，橡膠件內(nèi)鑲嵌護(hù)套其內(nèi)部帶有卡子的護(hù)套，利用護(hù)套卡子卡住金屬鈑金，利用橡膠件的一面和鈑金的一面接觸實(shí)現(xiàn)密封，共同形成防水密封[1]。此類橡膠件廣泛使用于前后側(cè)門及尾門線束連接至車身側(cè)圍或頂蓋鈑金上。內(nèi)置護(hù)套式橡膠件裝配較普通橡膠件輕松，只需保證護(hù)套卡子卡住鈑金并回彈，發(fā)出“噠”的響聲即可判斷裝配到位。部分生產(chǎn)線要將門開啟至某一角度再裝配橡膠件，常出現(xiàn)橡膠件與門有干涉，導(dǎo)致裝配不到位，從而影響裝配的效率及質(zhì)量。

1.3 接插件對(duì)接裝配

（1）接插件防錯(cuò)

汽車線束有上百個(gè)接插件，裝配線束過程中接插件的裝配控制好壞將直接影響到客戶對(duì)整車產(chǎn)品的品質(zhì)、性能。在生產(chǎn)裝配過程中，同一區(qū)域內(nèi)接插件型號(hào)相同，無法區(qū)分相互匹配的接插件，經(jīng)常會(huì)有接插件裝配錯(cuò)誤情況發(fā)生。

（2）人機(jī)工程

接插件的裝配空間往往受到周邊零件布置，及自身零件結(jié)構(gòu)的影響，導(dǎo)致接插件裝配空間狹小。員工在對(duì)接接插件過程中手部無法放入，或者手部與周圍零件干涉而無法對(duì)接插件施力，導(dǎo)致裝配困難。接插件的對(duì)接需要保證兩接插件在端子方向上對(duì)齊后才能對(duì)接到位，否則容易引起端子彎曲而接觸不良。

2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

上面提出了汽車線束的裝配要素及容易出現(xiàn)的問題，針對(duì)以上的問題，提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

2.1 線束主干及分支布置

（1）線束主干大小及硬度：線束直徑過大需要彎折一定角度時(shí)要預(yù)留足夠空間，一般線束彎折半徑要大于線束直徑的兩倍，以免彎折空間過小對(duì)線束及插接件造成損壞[2]。在線束三維布置過程中應(yīng)充分考慮線束的不可控性，結(jié)合實(shí)車裝配經(jīng)驗(yàn)，評(píng)估布置可靠性。線束彎曲應(yīng)盡量避開鋒利鈑金邊、周邊零件棱邊，防止線束損壞。

（2）預(yù)留長度線束的控制：預(yù)留的長度需要保證接插件的對(duì)接，同時(shí)避免異響和干涉，需要通過以往車型數(shù)據(jù)分析，加上實(shí)車驗(yàn)證，得出合理的長度要求。同時(shí)可通過增加線束外部防割包裹、周邊鋒利零件增加防割膠條等避免出現(xiàn)線束損壞，通過包裹海綿減小異響。

（3）線束過孔：線束需要過鈑金孔，鈑金孔直徑至少是接插件尺寸的1.3倍。這是為了線束裝配的效率，還保證線束在過孔時(shí)零件完好性。此項(xiàng)要求同樣適用于線束通過封閉腔體時(shí)。某些線束布置需經(jīng)過尾門內(nèi)外板、側(cè)圍內(nèi)外板間腔體等，在線束通過路徑方向上，腔體空間截面直徑大于插接件的1.3倍。除此之外，還要求線束通過的腔體內(nèi)部光滑無阻擋，必須保證腔體內(nèi)無螺栓、車身加強(qiáng)板邊緣等阻擋物。如此：一是保證線束與鋒利物體無干涉；二是避免線束在通過密閉腔體難以控制走向的情況下不出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。

（4）線束布置影響間隙段差：在設(shè)計(jì)時(shí)可在線束固定的鈑金面上向車外壓出線束線束裝配路徑，同時(shí)可選用一字卡卡扣，使線束更加貼合鈑金，增大線束與飾板的間隙。

2.2 線束橡膠件裝配

（1）雙面貼合式橡膠件

橡膠件能從視覺辨認(rèn)其是否裝配到位。某些生產(chǎn)線裝配順序?yàn)橄妊b前圍板內(nèi)隔音墊，后將線束穿過前隔板孔，再裝配線束橡膠件。前圍板內(nèi)隔音墊線束過孔處為了更好的降噪則會(huì)盡量開小孔，這會(huì)導(dǎo)致員工無法從視覺上辨認(rèn)是否裝配到位，這種情況下可將隔音墊開孔成十字向外延伸（如圖3所示），保證了隔音墊的降噪性能，同時(shí)能滿足員工裝配橡膠件的可視要求。

圖3 前圍內(nèi)隔音墊開孔

橡膠件的軟硬度也在一定程度上影響著裝配質(zhì)量。硬度小，員工裝配容易裝配，但容易導(dǎo)致橡膠件脫落。硬度過大，員工需施加的力量大，易卡不到位。因此在不同的季節(jié)可以適量的調(diào)整橡膠件的軟硬程度。

（2）單面貼合內(nèi)置護(hù)套式橡膠件

內(nèi)置護(hù)套式橡膠件是硬質(zhì)的，無法壓縮，在裝配過程中出現(xiàn)橡膠件與其他零件干涉會(huì)導(dǎo)致橡膠件難以裝配到位，因此門線束橡膠件的設(shè)計(jì)中應(yīng)該模擬裝配過程的狀態(tài)，即門開啟至某一角度時(shí)保證橡膠件無干涉，并且預(yù)留橡膠件至門鈑金之間的手部裝配空間。

2.3 接插件對(duì)接裝配

（1）接插件防錯(cuò)

線束設(shè)計(jì)防錯(cuò)可以考慮以下幾點(diǎn)：

一是，同一區(qū)域內(nèi)不使用相同的接插件；

二是，無法避免使用相同的接插件，將相同的母端（或公端）接插件設(shè)計(jì)于不同的線束上，通過公母端上的差別實(shí)現(xiàn)防錯(cuò)；

三是，接插件所在線束分支長短差異區(qū)分，某對(duì)接插件對(duì)接錯(cuò)誤后，另一個(gè)接插件由于線束長度不足而無法對(duì)接；

四是，顏色防錯(cuò)，通過顏色差異才能使員工快速識(shí)別，從而提高裝配效率。

（2）人機(jī)工程

接插件干涉檢查，不止要在裝配到位后無干涉，還需要保證裝配裝配過程無干涉。

接插件所在零件自身影響。如圖4，變速器上某傳感器接插件在插拔過程中與變速器殼體干涉，導(dǎo)致無法裝配。需要通過更改接插件大小、變速器殼體、傳感器方向等加大裝配空間。

圖4 接插件與變速器殼體干涉

周圍零件裝配順序?qū)硬寮b配空間的影響。接插件裝配的裝配空間往往還受到裝配順序的影響。某車型在某生產(chǎn)線上生產(chǎn)，儀表線束分裝至儀表橫梁，之后隨著儀表板橫梁裝配至車身，再連接線束至空調(diào)箱。如圖5所示，儀表橫梁上的支架將空調(diào)箱接插件上方空間阻擋，導(dǎo)致接插件空間狹小難對(duì)接。

圖5 接插件被儀表板支架阻擋

同一零件的裝配順序在不同車型、不同生產(chǎn)線都可能產(chǎn)生差異，導(dǎo)致接插件裝配順序出現(xiàn)差異。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體車型所在的生產(chǎn)線具體分析，不可一概而論。

3 結(jié)束語

本文從裝配問題入手，結(jié)合實(shí)際案例，分析汽車在裝配過程中易出現(xiàn)的問題，簡要提出優(yōu)化方案。汽車線束的合理設(shè)計(jì)有助于提高零件的裝配效率，是零件裝配質(zhì)量的良好保障。同時(shí)線束是一個(gè)復(fù)雜、多樣化的零件，影響因素眾多，需要設(shè)計(jì)者綜合考慮各個(gè)方面的因素。