隨著汽車(chē)電器功能配置的不斷豐富,汽車(chē)線束所承載的電器功能連接點(diǎn)也不斷增多,而確保汽車(chē)線束的連接可靠性的各技術(shù)要點(diǎn)中,端子壓接技術(shù)由于涉及的過(guò)程較多,機(jī)械控制難度復(fù)雜,在實(shí)際的應(yīng)用層面出現(xiàn)問(wèn)題最多,本文從涉及端子壓接的物料角度對(duì)端子壓接技術(shù)的控制要點(diǎn)及判斷要求進(jìn)行了闡述,為汽車(chē)線束工程師在設(shè)計(jì)及管控方面,提供相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施和理論依據(jù)。
汽車(chē)線束作為整車(chē)電器電路連接的載體,對(duì)整車(chē)電器功能的正常使用至關(guān)重要。各用電設(shè)備以及各分段線束均采用接插件進(jìn)行連接,是目前行業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)電路連接的主要途徑。由于接插件的引入,使原本由導(dǎo)線直接傳輸?shù)碾娐繁环指畛啥嗖糠郑B接形式變得更加復(fù)雜,而連接可靠性問(wèn)題也凸顯出來(lái)。
其不可靠因素主要來(lái)源于兩個(gè)方面:一個(gè)是接插件本身端子接觸性能的穩(wěn)定,另一個(gè)則是導(dǎo)線與接插件端子的壓接穩(wěn)定性,本文就端子壓接層面分析汽車(chē)線路可靠性控制的關(guān)鍵要點(diǎn)。
端子的壓接是為了確保端子與導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)可靠連接,既可實(shí)現(xiàn)較低的壓接電阻,又能得到足夠的機(jī)械抗拉強(qiáng)度。通過(guò)下圖1中的壓接原理可以清晰地看出壓縮量、機(jī)械抗拉強(qiáng)度及壓接電阻三者的關(guān)系。

隨著壓縮量的增大,導(dǎo)線拉伸強(qiáng)度由低到高,達(dá)到頂峰后開(kāi)始下降,曲線的下降會(huì)伴隨著銅絲過(guò)量變形甚至容易被拔斷;而壓接電阻則是由髙到低,形成谷底平緩段后略有回升。從圖中我們可以看出,兩項(xiàng)指標(biāo)的最佳點(diǎn)并未重合,需要結(jié)合整體性能予以平衡。
如何實(shí)現(xiàn)最佳的壓接效果是解決端子壓接的關(guān)重技術(shù)要點(diǎn),端子壓接的過(guò)程是由壓接模具、端子、導(dǎo)線共同機(jī)械作業(yè)下形成的,本文從壓接的結(jié)構(gòu)性涉及物料層面對(duì)汽車(chē)線束端子壓接技術(shù)進(jìn)行闡述,提供汽車(chē)線束端子壓接的技術(shù)要點(diǎn)及控制策略。
壓接模具是實(shí)現(xiàn)端子與導(dǎo)線結(jié)合的重要部件,端子和導(dǎo)線匹配好后,對(duì)壓接質(zhì)量影響最大就是壓接模具。壓接模具通過(guò)積木式設(shè)計(jì)將各種壓接鉗口、壓板、料帶等組件進(jìn)行組裝后,實(shí)現(xiàn)對(duì)端子、防水栓、屏蔽層的壓接,一般的結(jié)構(gòu)形式如圖2。

(1)壓接模具
從制造過(guò)程來(lái)看,需要做到三齊:端子送料整齊、端子放置平齊、模具鉗口對(duì)齊。
端子送料整齊是需要確保端子進(jìn)料過(guò)程中不要出現(xiàn)端子與周邊零件撞擊的情況,使端子可以平穩(wěn)地進(jìn)入壓接區(qū)域;
端子放置平齊不但要求靜止?fàn)顟B(tài)下平齊,而且在壓接時(shí)還不要出現(xiàn)上翹等現(xiàn)象,這就需要模具設(shè)計(jì)時(shí)有結(jié)構(gòu)可以壓住端子前部,使端子固定好后才實(shí)施壓接動(dòng)作;
模具鉗口對(duì)齊則是保證導(dǎo)線與端子緊密配合的關(guān)鍵,尤其是針對(duì)小線徑壓接顯得尤為重要。如圖3所示的鉗口中心度偏差帶來(lái)的壓接底部毛刺增加的不良現(xiàn)象。

壓接模具除了在制造過(guò)程需要控制其機(jī)械配合的整齊度,對(duì)鉗口的保養(yǎng)也是很重要的環(huán)節(jié),在完成鉗口的設(shè)計(jì)匹配驗(yàn)收后,需要定期對(duì)鉗口進(jìn)行維護(hù),避免出現(xiàn)鉗口磨損損傷端子的情況,同時(shí)在壓接過(guò)程中還可以通過(guò)增加壓接油的方式,來(lái)減少刀片對(duì)端子壓接的粘連和應(yīng)力釋放,以實(shí)現(xiàn)完美的壓接效果,具體壓接不良現(xiàn)象有壓接模具的關(guān)聯(lián)關(guān)系如表1所示,在工程應(yīng)用環(huán)節(jié)可以結(jié)合該對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行壓接模具的改善。

(2)導(dǎo)線
導(dǎo)線作為電路連接的主要載體,其在端子壓接部位會(huì)首先通過(guò)剝皮的方式將銅絲外露,導(dǎo)線在剝皮過(guò)程中,往往會(huì)導(dǎo)致銅絲損傷,不同規(guī)格的導(dǎo)線其可剝斷的銅絲根數(shù)滿足表2要求,根據(jù)導(dǎo)體面積計(jì)算的導(dǎo)體許可的剝斷銅絲數(shù)須舍去小數(shù)點(diǎn)后面的數(shù)值取整。

比如針對(duì)0.5規(guī)格的導(dǎo)線,其銅絲以日標(biāo)導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)7根來(lái)計(jì)算,其可剝斷的銅絲根數(shù)為0.35根,取整后為0,說(shuō)明這種規(guī)格的導(dǎo)線在壓接剝皮時(shí)不允許出現(xiàn)銅絲斷裂。為了便于導(dǎo)線與端子的壓接,還應(yīng)控制導(dǎo)線剝皮后絕緣層和銅絲的形態(tài),良好的形態(tài)是保證端子壓接效果的前提。具體剝皮失效模式如圖4所示。

在壓接過(guò)程中導(dǎo)線另一個(gè)重點(diǎn)是剝皮長(zhǎng)度,導(dǎo)線的剝皮部位應(yīng)確保壓接部位位于中部,壓接前后均能看到芯線,具體的芯線失效模式如圖5所示。

端子在壓接部分重點(diǎn)需要控制的內(nèi)容就是喇叭口結(jié)構(gòu),喇叭口的存在是為了避免端子對(duì)導(dǎo)線造成損傷。
在實(shí)際的制造過(guò)程中前、后喇叭口都是需要管控的內(nèi)容,而對(duì)端子壓接性能產(chǎn)生重點(diǎn)影響的則是后喇叭口,也就是說(shuō)后喇叭是端子壓接時(shí)必須呈現(xiàn)的狀態(tài)。理想狀態(tài)前后喇叭口比例為5:5,最差狀態(tài)下喇叭口的比例為3:7的狀態(tài),具體喇叭口尺寸要求如下表3所示。

隨著汽車(chē)線束輕量化的推進(jìn),應(yīng)用0.13-0.22的導(dǎo)線將更加普遍,小線徑的壓接時(shí),由于銅絲較細(xì),銅導(dǎo)線更易被壓損,這種制造風(fēng)險(xiǎn)使機(jī)械性能和電氣性能顯得更難平衡。
為同時(shí)獲得良好的壓接機(jī)械性能和電氣性能,在端子結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中,將端子的壓接進(jìn)行功能區(qū)分,在靠近導(dǎo)線側(cè),以獲得良好的機(jī)械抗拉強(qiáng)度為主,在靠近端子接觸側(cè),以獲得良好的電氣性能為主。
結(jié)合端子的壓接原理,由于機(jī)械性能的最優(yōu)點(diǎn)早于電氣性能的最優(yōu)點(diǎn),所以將機(jī)械性能為主的端子后端高度設(shè)計(jì)得較低,而前端高度則設(shè)計(jì)得較髙,使整個(gè)端子壓接的機(jī)械性能和電器性能得到更好的平衡。

針對(duì)端子壓接的判定標(biāo)準(zhǔn)可參見(jiàn)QC/T29106-2014《汽車(chē)電線束技術(shù)條件》或其它資料中的說(shuō)明,本文就不再贅述,這里要說(shuō)明的是針對(duì)端子壓接的過(guò)程控制一致性來(lái)說(shuō),端子壓接的標(biāo)準(zhǔn)較多,而對(duì)端子壓接的電路連接可靠性來(lái)說(shuō),重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)線的變形量,也即壓接后的導(dǎo)體應(yīng)呈現(xiàn)不規(guī)格的多邊形,如圖7所示

壓接生產(chǎn)過(guò)程中,普遍采用端子壓接部位的高度/寬度值(C/H,C/W)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
經(jīng)過(guò)實(shí)際的壓接參數(shù)監(jiān)控發(fā)現(xiàn):由于設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和過(guò)程制造偏差,生產(chǎn)放行的壓接髙、寬標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該比設(shè)計(jì)的壓接高、寬要求更嚴(yán),這樣才能確保壓接質(zhì)量處于可靠的范圍內(nèi)。
比如:在測(cè)量端子高度(C/H)時(shí),正常的設(shè)計(jì)公差范圍為±0.05mm,實(shí)際生產(chǎn)放行,可以將其調(diào)整為±0.02mm,即使設(shè)備存在正常的壓接波動(dòng),也可以保證端子的壓接髙度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,最大限度地滿足壓接性能指標(biāo)的達(dá)成。