汽車線束端子退針故障分析與改進(jìn)

吳懷偉

（合肥江淮汽車有限公司，安徽 合肥 230022）

前言

安全是汽車工業(yè)發(fā)展的永恒主題，也是智能汽車發(fā)展的最高優(yōu)先級(jí)。伴隨著新能源汽車的電動(dòng)化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化，用戶對(duì)汽車本身的安全性要求越來(lái)越高。汽車本身的安全性，關(guān)鍵是電子電器控制系統(tǒng)的安全性。汽車線束（圖1）好比汽車的神經(jīng)系統(tǒng)，是汽車電子線路的網(wǎng)絡(luò)主體，負(fù)責(zé)汽車上的電力傳輸和信號(hào)傳輸。線束插接器負(fù)責(zé)連接汽車上各個(gè)電子線路，是汽車上電力傳輸和信號(hào)傳輸?shù)倪B接點(diǎn)，對(duì)汽車的安全駕駛和功能實(shí)現(xiàn)起到了重要作用。端子退針是線束插接器功能失效的一種常見(jiàn)故障模式。因此分析與改進(jìn)線束端子退針故障，提高線束插接器質(zhì)量的可靠性和耐久性，精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)汽車上的電力傳輸和信號(hào)傳輸，提高汽車本身的安全性，是汽車制造商和零部件供應(yīng)商的共同課題。

圖1 汽車線束

1 汽車線束、線束插接器和線束端子

根據(jù)線束裝配在汽車整車上的位置不同，汽車線束通常分為底盤線束總成和駕駛室線束總成。文章中提到的底盤電器盒線束是屬于底盤線束總成的一部分。線束插接器是汽車線路中經(jīng)常用到的一種元件。它的作用是在電路中將不同導(dǎo)線連接在一起，使電流流通，使汽車電子線路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。線束插接器主要由端子、外殼、附件組成。線束端子包括插針和插孔兩種，其主要作用是導(dǎo)通電流和傳遞電信號(hào)，所用材料為銅及其合金的良導(dǎo)體。

2 汽車線束端子退針故障分析與改進(jìn)

端子退針是線束插接器比較常見(jiàn)的一種失效模式。下面以某車型底盤電器盒線束端子退針故障分析與改進(jìn)過(guò)程作為案例來(lái)進(jìn)行詳細(xì)闡述。項(xiàng)目課題：某車型底盤電器盒線束端子退針故障分析與改進(jìn)。項(xiàng)目現(xiàn)狀：某車型汽車研發(fā)試生產(chǎn)期間，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)線裝車現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，其中底盤電器盒線束端子退針故障占比43%，是最主要的問(wèn)題，急需分析改進(jìn)。

在項(xiàng)目攻關(guān)過(guò)程中，項(xiàng)目組成員充分運(yùn)用了“系統(tǒng)思考、團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)”的工作方法，現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)時(shí)、現(xiàn)物發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，最終形成產(chǎn)品優(yōu)化改進(jìn)方案并且實(shí)施。改進(jìn)后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，并且進(jìn)行整車路試測(cè)試。驗(yàn)證結(jié)果：產(chǎn)品合格，底盤電器盒線束端子退針故障消除，產(chǎn)品如期進(jìn)行試生產(chǎn)、量產(chǎn)。項(xiàng)目組成員察看整車裝配實(shí)物狀態(tài)，聚焦底盤電器盒線束，對(duì)照產(chǎn)品圖紙和技術(shù)要求，運(yùn)用故障樹分析法，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等方面進(jìn)行研討分析：為什么底盤電器盒線束端子會(huì)發(fā)生退針故障？如果底盤電器盒線束端子發(fā)生退針故障，如何消除故障、改進(jìn)產(chǎn)品？

項(xiàng)目組成員以問(wèn)題為導(dǎo)向，以消除端子退針故障為目標(biāo)，綜合運(yùn)用故障樹分析法、8D報(bào)告、QC小組活動(dòng)等多種質(zhì)量工具方法，由表及里、層層深入地查找造成汽車底盤電器盒線束端子發(fā)生退針故障的原因。通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別，充分研討分析，找出造成底盤電器盒線束端子退針的可能原因有三個(gè)：端子與底盤電器盒保持力不達(dá)標(biāo)，端子插植不到位，電器端端子將插件端子頂出。找出造成端子與底盤電器盒保持力不達(dá)標(biāo)的可能原因有三個(gè)：底盤電器盒存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，供應(yīng)商來(lái)料質(zhì)量問(wèn)題，端子壓接質(zhì)量不合格。造成端子壓接質(zhì)量不合格的可能原因有兩個(gè)：端子剝頭問(wèn)題和設(shè)備工裝問(wèn)題。造成端子插植不到位的可能原因有一個(gè)：作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。造成電器端端子將插件端子頂出的可能原因有一個(gè)：線束端與電器端匹配問(wèn)題。綜上所述，通過(guò)FTA分析，共識(shí)別出六個(gè)可能導(dǎo)致汽車底盤電器盒線束端子退針的潛在因子，分別是：底盤電器盒存在設(shè)計(jì)問(wèn)題、供應(yīng)商來(lái)料質(zhì)量問(wèn)題、端子剝頭問(wèn)題、設(shè)備工裝問(wèn)題、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題、線束端與電器端匹配問(wèn)題，具體故障樹如下圖所示（圖2）：

圖2 汽車底盤電器盒線束端子退針故障樹

2.1 底盤電器盒存在設(shè)計(jì)問(wèn)題

底盤電器盒和端子的生產(chǎn)廠家是主機(jī)廠指定的同一家供應(yīng)廠商。項(xiàng)目組查看生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)裝車情況，發(fā)現(xiàn)線束端子退針集中在底盤電器盒中的繼電器位置。查閱整車布置圖，結(jié)合生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)的裝車狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)汽車底盤電器盒裝在整車的左前輪擋泥板處。車輛在此處位置震動(dòng)較大，高頻的震動(dòng)容易導(dǎo)致線束端子與底盤電器盒松脫，產(chǎn)生端子退針現(xiàn)象。項(xiàng)目組對(duì)比分析不同廠家提供的電器盒，發(fā)現(xiàn)有的電器盒帶自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有的電器盒不帶自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。帶自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的電器盒，自鎖分為端子自鎖結(jié)構(gòu)和端子限制件兩部分。發(fā)生端子退針故障的底盤電器盒，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上對(duì)端子限制件進(jìn)行了位置上的預(yù)留，但未開發(fā)相應(yīng)的端子限制件。通過(guò)拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力不達(dá)標(biāo)，端子容易松脫，發(fā)生退針現(xiàn)象。因此需要提高底盤電器盒內(nèi)的線束端子保持力，確保線束端子不被震動(dòng)松脫，從而消除端子退針現(xiàn)象。綜上分析，底盤電器盒存在設(shè)計(jì)問(wèn)題是影響線束端子退針的關(guān)鍵因子。

改進(jìn)措施：項(xiàng)目組聯(lián)合底盤電器盒和端子的供應(yīng)廠商，對(duì)底盤電器盒、線束端子從結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、性能等方面進(jìn)行重新測(cè)量、分析，根據(jù)尺寸鏈分析結(jié)果，優(yōu)化底盤電器盒的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在底盤電器盒中開發(fā)端子限制件，根據(jù)端子限制件重新選擇與底盤電器盒對(duì)插匹配的線束端子。將優(yōu)化后的底盤電器盒、線束端子進(jìn)行多次匹配性試驗(yàn)，兩者匹配合格。通過(guò)拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力達(dá)標(biāo)滿足技術(shù)要求。將裝配好底盤電器盒的線束總成產(chǎn)品上臺(tái)架進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，整車跑路試，線束端子均沒(méi)有發(fā)生退針現(xiàn)象。跟蹤生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)1 000臺(tái)車輛，車輛此處沒(méi)有發(fā)生端子退針現(xiàn)象。修改底盤電器盒及其相關(guān)線束的產(chǎn)品圖紙和技術(shù)要求、控制計(jì)劃、工藝文件和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書等，將產(chǎn)品改進(jìn)成果進(jìn)行固化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成組織記憶力。

2.2 供應(yīng)商來(lái)料質(zhì)量問(wèn)題

項(xiàng)目組對(duì)底盤電器盒（圖3）和端子進(jìn)行全尺寸檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果：底盤電器盒和端子尺寸符合技術(shù)要求。將線束端子委托第三方具備資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行材質(zhì)和力學(xué)性能檢測(cè)，端子材質(zhì)為紫銅，其厚度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和維氏硬度等力學(xué)性能均滿足GB/T2059—2017標(biāo)準(zhǔn)要求和公司技術(shù)要求。因此供應(yīng)商來(lái)料質(zhì)量問(wèn)題不是影響線束端子退針的關(guān)鍵因子。

圖3 底盤電器盒

2.3 端子剝頭問(wèn)題

產(chǎn)品技術(shù)圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)底盤電器盒端子的型號(hào)、端子剝頭工藝、端子剝頭尺寸等作了規(guī)定。在生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)，工藝文件中規(guī)定底盤電器盒線束端子剝頭工藝要求5.5 mm，實(shí)測(cè)此端子實(shí)物剝頭尺寸在5.50 mm～5.52 mm，端子實(shí)物滿足工藝要求。對(duì)壓接后線束端子前后足間的余漏銅絲長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：端子后足余露銅絲尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求，端子前足余露銅絲實(shí)測(cè)尺寸為1.1 mm～1.5 mm（工藝標(biāo)準(zhǔn)為0.2 mm～1.0 mm），端子前足余露銅絲過(guò)長(zhǎng)，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，此端子剝頭過(guò)長(zhǎng)。項(xiàng)目組將壓接后余露銅絲過(guò)長(zhǎng)端子與底盤電器盒進(jìn)行對(duì)插匹配，發(fā)現(xiàn)端子露銅絲處與底盤電器盒的配合存在干涉，端子插接后退位。因此端子剝頭問(wèn)題是影響線束端子退針的關(guān)鍵因子。

改進(jìn)措施：修改底盤電器盒線束端子剝頭尺寸，并且進(jìn)行工藝驗(yàn)證，使壓接后線束端子前后足的余漏銅絲長(zhǎng)度與底盤電器盒匹配無(wú)干涉。通過(guò)拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力滿足技術(shù)要求。將裝配好底盤電器盒的線束總成上臺(tái)架進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，線束端子沒(méi)有發(fā)生退針現(xiàn)象。跟蹤生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)1 000臺(tái)車輛，整車跑路試，車輛此處均沒(méi)有發(fā)生端子退針現(xiàn)象。修改相關(guān)產(chǎn)品圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、控制計(jì)劃、工藝文件和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書等，將產(chǎn)品改進(jìn)成果進(jìn)行固化、標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)防同類問(wèn)題再次發(fā)生。

2.4 設(shè)備工裝問(wèn)題

底盤電器盒線束端子使用專用壓接模具進(jìn)行壓接。將線束端子壓接后進(jìn)行剖面技術(shù)數(shù)據(jù)分析（圖4），測(cè)量端子斷面壓縮比。實(shí)際測(cè)量端子斷面壓縮比為88.6%（壓縮比標(biāo)準(zhǔn)要求是75%～95%），端子斷面壓縮比滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此設(shè)備工裝問(wèn)題不是影響端子退針的關(guān)鍵因子。

圖4 線束端子剖面分析

2.5 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

項(xiàng)目組到生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)查看底盤電器盒端子插植工位，發(fā)現(xiàn)插植工位上有作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書，現(xiàn)場(chǎng)操作工嚴(yán)格按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)書能有效指導(dǎo)員工進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，因此作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題不是影響汽車底盤電器盒線束端子退針的關(guān)鍵因子。

2.6 線束端與電器端匹配問(wèn)題

行業(yè)內(nèi)遵循著將繼電器作為標(biāo)準(zhǔn)件，底盤電器盒的配合嚴(yán)格按照繼電器進(jìn)行匹配。底盤電器盒和繼電器配合，最基本的設(shè)計(jì)要求確保中心尺寸的匹配性。項(xiàng)目組分別對(duì)底盤繼電器、底盤電器盒及端子尺寸進(jìn)行全尺寸鏈的測(cè)量、分析，確認(rèn)三者均良好匹配，滿足設(shè)計(jì)要求，因此線束端與電器端匹配問(wèn)題不是影響端子退針的關(guān)鍵因子。

3 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)故障樹分析，識(shí)別造成底盤電器盒線束端子退針的兩個(gè)關(guān)鍵因子分別是：底盤電器盒存在設(shè)計(jì)問(wèn)題和端子剝頭問(wèn)題。針對(duì)這兩個(gè)關(guān)鍵因子提出產(chǎn)品改進(jìn)方案并且實(shí)施改進(jìn)。改進(jìn)后的底盤電器盒線束產(chǎn)品未發(fā)生端子退針現(xiàn)象，汽車電子電路控制系統(tǒng)安全運(yùn)行，汽車安全駕駛。項(xiàng)目組及時(shí)將產(chǎn)品改進(jìn)成果進(jìn)行固化、標(biāo)準(zhǔn)化，形成組織記憶 力。通過(guò)項(xiàng)目攻關(guān)，既提高了汽車本身的安全性，滿足用戶安全駕駛的美好生活需要，又鍛煉了人才隊(duì)伍，為公司持續(xù)健康發(fā)展積蓄了力量，同時(shí)為行業(yè)內(nèi)新車型的開發(fā)和同類故障的分析改進(jìn)提供參考。