1引言
汽车线束由端子、护套、电线、连接器、胶带、波纹管、PVC管、热收缩管、保险丝、保险丝盒等附件组成,启动车辆神经网络功能,传递信号,执行电气功能。线束在整个车辆中的功能不同,因此分为发动机线束、前线束、仪表线束、底盘线束、车门线束、顶部线束等(图1)。
图1汽车线束分布图
2退避针
线束是汽车的神经网络系统,在车辆运行过程中起到传递电压、信号和大量数据的作用。特别是在互联网和大数据的背景下,线束载体不仅需要起到通断作用,而且对数据传输速度和响应能力提出了更高的要求,线束的物理布局空间有限,售后维修带来了更大的挑战。
终端退销(图2)是线束中最常见的故障模式。背针是指终端没有达到所需位置,连接器功能无法正常工作。汽车线束主要依靠手动操作,监管的难度可以预测。为了更好地预防和控制终端后退问题,主要在设计选择、过程保护、终端挤压、配置、电测、装配等领域进行控制。
图2连接器后退针脚示意图
3设计选择
质量是设计和制造的,不是检查。关于防止终端后退,首先从设计选择开始预防,其中列出了5个考虑指标(图3)。
插入力(图3):端子组可以立即轻松组装的程度,端子预装连接器内电阻越小,预装就越容易,因此在选择时,第一个评价指标是插入力,插入力越小,组装就越容易,端子退销的风险就越小。
图3插入力图
保持力(图4):终端从护套中直线抽出力(即保持力),保持力越大,插入连接器对时顶出的难度就越大。在此,设计选择时,可以选择指针保持力的连接器和端子。
图4保持力示意图
晃动量(图5):当癌症连接器配对时,外部内部的端子晃动量会对终端顶出产生很大影响。为了减少这种风险,在插入时减少针后退的风险,在设计选择时选择终端和连接器作为集成制造商(目的:确保终端与连接器重合时,晃动最小)。
图5晃动量图
4位置声音:终端组装时的声音、终端预装目前业界都依赖人工操作,存在终端后退引脚的危险。如何让员工更好地识别终端预装,这里引入了评价指标,终端比环境声音高(环境声音等级应为30dB-50dB):潮湿前7dB,潮湿后5dB,或者供需双方达成协议。
端子孔防误结构(图6):如果端子插入方向错误,端子孔或绝缘支撑和密封件不会暴露在端子孔之外。在问题处理中,有些端子可能会以错误的方向插入连接器,往后拉时不容易识别,因此在选择时要考虑以错误的方向插入端子有多容易。因此,在错误的方向组装终端时,请确保不要进入位置。(约翰f肯尼迪)。
图6终端孔防故障结构测试示意图
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4 过程防护
端子退针有两个影响因素:一个因素是弹片变形,另一个是端子歪。两者均是过程中受外力作用,导致端子变形,为了保护端子弹片不受外物影响导致变形,端子压接后均需使用保护杯(图7)将端子头部防护起来,组立时才能拆下保护杯。线束组立完成后需使用封口胶带或护具将公端护套密封(图8),防止运输过程中端子受外物作用导致歪斜。
图7 保护杯示意图
图8 封口保护示意图
5 端子压接
端子压接是汽车线束生产过程中的关键环节,其主要工艺流程是将电气系统和端子连接起来,运用机床工艺将端子和电路结合起来。端子压接也是线束生产过程中造成端子退针的一个影响因素,“香蕉”端子是端子压接过程中常出现的问题,系压接模具问题导致端子过渡弯曲(图9)。端子压接弯曲装配时轻则造成连接器的插拔力增大,重则造成公端子无法插入母端子的有效区域,出现端子退针,调节压接设备上的限位销可解决此类问题。
图9 香蕉端子示意图
案例:总装车间反馈某车型交流电插座对插过程中出现端子退针,端子有两种状态,对比发现故障端子呈香蕉状,验证将故障端子调整笔直后,对插无退针现象,随后调整压接设备限位销后,此问题彻底解决。
图10 故障端子示意图
6 组立
线束装配主要依靠人工作业,为更好的降低端子组立不到位风险,行业一般遵循“一插,二听,三回拉”,一插指的是插入端子,二听指的是听端子插到位的声音,三回拉指的是端子插入后拉一下看端子是否脱出,一个员工一天插入端子上千次易产生操作疲劳,为更好的让员工形成肌肉记忆,我们做了调整:一是班前“拉一下”,休息“拉一下”,这里的拉一下指的是在操作岗位设置拉力机,开班前,休息后员工均需要手拉测力计,以保障员工的插入力度形成肌肉记忆;二是“一看,二插,三听,四回拉”,增加“一看”是为了识别端子变形,香蕉端子,插入时保证插入方向正确。
图11 测力计
7 电测
线束电测这里是线束制造的很重要的一道关卡,为了保证端子歪斜,端子退针有效的被识别和拦截,电测设备需要满足以下条件:一是公端子治具必须佩戴防歪格栅(如图12),以保障歪斜的端子无法导通;二是电测探针使用螺纹台阶针,可有效的预防电测过程端子被顶出去,三是根据尺寸链计算出端子在护套内移动量,从而制作探针,并建立探针日常维护保养计划。
图12 防歪格栅/ 探针示意图
8 装配
案例:A 车间反馈批量某车型左前门控制面板插头难装(端子退针),经过现场调查分析确认为该车型从B 车间搬迁到A 车间装配,员工装配时未对正插入导致线束母端子被顶出,对正装配后故障消失。此案例充分说明装配线束时员工需要保证公母端护套对正(图13)插入,以降低装配过程中由于公母端护套不对正导致端子被顶出风险。
图13 对插示意图
9 结语
本文对影响汽车线束端子退针的因素进行了深入的分析,从设计选型,线束制造,过程防护,装配手法等方面预防及管控进行了具体的研究,既为线束的设计选型提供了指导,又为线束制造过程管控提供了具体的意见,对于故障模式的分析有提供了具体的方法。
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