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汽車(chē)線(xiàn)束布置、失效方式及可靠性研究

發(fā)布時(shí)間:2019-09-17 責(zé)任編輯:xueqi

【導(dǎo)讀】汽車(chē)線(xiàn)束系統(tǒng)是連接蓄電池和各電器元件的主要載體。且在整車(chē)零部件中是相對(duì)薄弱、易損壞的零件。本文基于整車(chē)線(xiàn)束失效解決案例,對(duì)線(xiàn)束系統(tǒng)引起的整車(chē)失效問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的歸納總結(jié),并提出基于PDCA有效的改進(jìn)措施,提高了汽車(chē)線(xiàn)束布置與走向設(shè)計(jì)的穩(wěn)健性,降低失效頻率。
 
1 引言
 
線(xiàn)束是汽車(chē)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在整車(chē)的運(yùn)行中傳遞電壓、信號(hào)及大量的數(shù)據(jù),圖1為各用電器線(xiàn)束連接示意圖。特別是在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)背景下,這就要求線(xiàn)束載體不僅僅起到通斷作用,對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸速率及響應(yīng)能力提出了更高的要求,同時(shí)由于線(xiàn)束的物理布置空間有限,對(duì)其失效性和售后返修帶來(lái)更大挑戰(zhàn)。
 
由于汽車(chē)安全性、舒適性及環(huán)保要求不斷提高,汽車(chē)上電路數(shù)量與用電量顯著增加,從而使整車(chē)線(xiàn)束成倍增加,在有限汽車(chē)空間中如何更有效合理布置已成為汽車(chē)制造業(yè)面臨問(wèn)題。本文結(jié)合汽車(chē)生產(chǎn)中產(chǎn)生的線(xiàn)束失效問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)、整理,并提出了有效的改善方案,為汽車(chē)線(xiàn)束的設(shè)計(jì)及布置起到一定指導(dǎo)作用。
 
線(xiàn)束是汽車(chē)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在整車(chē)的運(yùn)行中傳遞電壓、信號(hào)及大量的數(shù)據(jù),圖1為各用電器線(xiàn)束連接示意圖。特別是在互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)背景下,這就要求線(xiàn)束載體不僅僅起到通斷作用,對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸速率及響應(yīng)能力提出了更高的要求,同時(shí)由于線(xiàn)束的物理布置空間有限,對(duì)其失效性和售后返修帶來(lái)更大挑戰(zhàn)。
 
由于汽車(chē)安全性、舒適性及環(huán)保要求不斷提高,汽車(chē)上電路數(shù)量與用電量顯著增加,從而使整車(chē)線(xiàn)束成倍增加,在有限汽車(chē)空間中如何更有效合理布置已成為汽車(chē)制造業(yè)面臨問(wèn)題。本文結(jié)合汽車(chē)生產(chǎn)中產(chǎn)生的線(xiàn)束失效問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)、整理,并提出了有效的改善方案,為汽車(chē)線(xiàn)束的設(shè)計(jì)及布置起到一定指導(dǎo)作用。
 
 
2 汽車(chē)線(xiàn)束布置及失效方式
 
2.1 汽車(chē)線(xiàn)束布置方式簡(jiǎn)介
 
隨著車(chē)輛安全、智能、舒適性的發(fā)展,傳感器、攝像頭及ECU占據(jù)了一定的空間,從而造成線(xiàn)束的布置空間越發(fā)狹小,同時(shí)功能的增加意味著導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量及體積不斷增大。整車(chē)可裝拆性、運(yùn)輸便利性等也對(duì)線(xiàn)束提出了更高的要求。下圖2 是上汽通用某車(chē)型的線(xiàn)束發(fā)布圖,  為便于運(yùn)輸和裝配,將整車(chē)線(xiàn)束切割成11個(gè)部分。
 
 
線(xiàn)束是整車(chē)中較為薄弱的零件,不論在制造、裝配及后續(xù)使用中極易破損或失效的。本文從線(xiàn)束的制造、運(yùn)輸及整車(chē)的裝配和車(chē)輛后續(xù)的使用等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)線(xiàn)束的失效進(jìn)行整理,并對(duì)典型問(wèn)題剖析。按失效模式可以分為線(xiàn)束制造失效、整車(chē)裝配失效、耐久性失效等幾大類(lèi)。
 
2.2 汽車(chē)線(xiàn)束失效方式
 
2.2.1 線(xiàn)束制造失效
 
線(xiàn)束主要由導(dǎo)線(xiàn)、端子、接插件、包裹物、卡釘和線(xiàn)槽支架等構(gòu)成,不規(guī)則零部件的構(gòu)成從而注定了線(xiàn)束制造是一種自動(dòng)化程度較低、勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。眾多的人工操作影響了線(xiàn)束標(biāo)準(zhǔn)化,因此線(xiàn)束制造過(guò)程中的失效是一種隨機(jī)、不可控的失效方式。
 
如下表1是線(xiàn)束在制造過(guò)程中最常見(jiàn)的失效方式,需在制造的各個(gè)環(huán)節(jié)保證線(xiàn)束的制造質(zhì) 量。機(jī)械設(shè)備設(shè)定合理的規(guī)格參數(shù),人工操作建立標(biāo)準(zhǔn)化操作及比對(duì)面板,最后對(duì)線(xiàn)束進(jìn)行抽查全方位檢測(cè)而保證線(xiàn)束的制造質(zhì)量。
 
 
2.2.2 汽車(chē)裝配失效
 
線(xiàn)束在實(shí)車(chē)上的布置依據(jù)整車(chē)裝配工藝會(huì)被打散成多個(gè)部分,從而提高了可裝配型和可維修性。但同時(shí)線(xiàn)束接口及定位件的增多意味著失效的概率增加,本部分結(jié)合整車(chē)在裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)的失效案例進(jìn)行分類(lèi)匯總,以提高線(xiàn)束的裝配可靠性。
 
 
如上圖3可以看出線(xiàn)束的裝配從總裝內(nèi)飾工位幾乎持續(xù)到終裝工位,跨度非常大,同時(shí)接觸區(qū)域較多。結(jié)合其失效方式及表現(xiàn)形式大致分為如下幾類(lèi):
 
 
固定性失效為線(xiàn)束本身的定位件在固定孔位或扎帶處脫落,此類(lèi)失效不影響功能,不影響整車(chē)使用。
 
功能性失效是一種比較嚴(yán)重的失效方式,會(huì)引起整車(chē)某個(gè)功能的缺失,嚴(yán)重的將影響到車(chē)輛行駛及駕駛者的安全。
 
外觀性失效是一種影響客戶(hù)感知的失效形式。線(xiàn)束多布置在客戶(hù)不宜感知的區(qū)域,但由于線(xiàn)束供應(yīng)商工藝或空間等因素會(huì)導(dǎo)致附著在其上的零件裝配受影響,從而帶來(lái)匹配或美觀問(wèn)題。
 
此類(lèi)問(wèn)題在前期設(shè)計(jì)時(shí)要考慮線(xiàn)束或接插件運(yùn)動(dòng)包絡(luò)區(qū)域是否與周?chē)悴考懈缮骘L(fēng)險(xiǎn),從而選擇合適的地方布置固定點(diǎn),保證在滿(mǎn)足功能的情況下提高美觀性。如下圖5為線(xiàn)束在裝配過(guò)程中被金屬銳邊磨損失效的典型事例。表2為失效方式及控制方式匯總。
 
 
 
2.2.3 耐久性失效
 
耐久性失效是一種隨著車(chē)輛使用,在中間環(huán)節(jié)形成的失效方式,是伴隨著車(chē)輛的生命周期隨機(jī)產(chǎn)生的,具有不可預(yù)測(cè)性。一旦失效會(huì)引起客戶(hù)對(duì)品牌的極大抱怨。此類(lèi)失效多為線(xiàn)束在運(yùn)動(dòng)件包絡(luò)區(qū)域內(nèi)發(fā)生,在達(dá)到一定的磨損后產(chǎn)生的,因此在初期不易察覺(jué)。如下表3為耐久性失效匯總表。
 
 
如下為兩種典型失效方式,圖6為發(fā)動(dòng)機(jī)線(xiàn)束與空調(diào)補(bǔ)液管之間震動(dòng)接觸造成的磨損,圖7為車(chē)輛輪速傳感器在運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)悶頭受力后脫落。綜上需嚴(yán)格控制線(xiàn)束在運(yùn)動(dòng)包絡(luò)區(qū)域的布置,同時(shí)針對(duì)線(xiàn)束的磨損需遵循嚴(yán)格的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。
 
 
3 線(xiàn)束設(shè)計(jì)可靠性提高措施
 
由上可知線(xiàn)束設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷提高、不斷優(yōu)化的過(guò)程,同時(shí)應(yīng)考慮其全生命周期。結(jié)合PD- CA的控制方案提出如下圖8線(xiàn)束開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)閉環(huán)控制方案。
 
在整車(chē)設(shè)計(jì)初期,就對(duì)線(xiàn)束的布置、運(yùn)動(dòng)包絡(luò)進(jìn)行充分考慮和識(shí)別,同時(shí)結(jié)合線(xiàn)束零部件的DV/PV實(shí)驗(yàn),不斷提高設(shè)計(jì)薄弱環(huán)節(jié),最后在實(shí)車(chē)裝配階段及售后階段持續(xù)進(jìn)行關(guān)注,并同時(shí)把發(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行歸類(lèi)總結(jié),輸入到下一個(gè)車(chē)型的前期開(kāi)發(fā)中,從而避免問(wèn)題的重復(fù)發(fā)生,提高虛擬設(shè)計(jì)和實(shí)車(chē)表現(xiàn)的一致性。
 
 
4 結(jié)論
 
線(xiàn)路在整車(chē)系統(tǒng)中屬于比較容易出現(xiàn)問(wèn)題的一類(lèi)零件,只有在前期設(shè)計(jì)和項(xiàng)目階段做好充分 的管路評(píng)估才能高效的控制線(xiàn)路問(wèn)題。本文結(jié)合通用某車(chē)型線(xiàn)束本身制備和整車(chē)裝配工藝,總結(jié)了線(xiàn)束各種失效方式及控制方式,同時(shí)提出線(xiàn)束 PDCA的控制方法,為線(xiàn)束在前期設(shè)計(jì)階段提供了很好的借鑒。
 
來(lái)源:線(xiàn)束中國(guó)
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