汽車線束失效方式探討及可靠性研究

IPX9K高溫高壓試驗箱用于外殼防護(hù)等級IEC（IP補充碼加強型試驗）之電產(chǎn)品檢驗，依DIN40050之標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的規(guī)格承制。要為提供汽機車零配件，電機電子產(chǎn)業(yè)，仿真自然環(huán)境或人為因素所設(shè)計之防水測試試驗機。

滿足標(biāo)準(zhǔn)：
ISO16750-1-2006道路車輛 電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(壹般規(guī)定) ；

ISO20653道路車輛-防護(hù)等級(IP代碼)-電氣設(shè)備對外來物,水和接觸的防護(hù)；

GMW 3172（2007）車輛環(huán)境、可靠性和性能壹般要求；

VW80106-2008 汽車上電氣和電子部件壹般試驗條件；

QC/T 417.1（2001）車用電線束插接器第1部分

IEC60529電器外殼保護(hù)分類等級（IP）碼；

DIN40050-9 外殼防護(hù)等級IP代碼；

GB4208外殼防護(hù)等級

IPX9K高溫高壓試驗箱技術(shù)規(guī)格

汽車線束系統(tǒng)是相對薄弱和易損壞的零件，在整車開發(fā)及使用過程中頻發(fā)由于線路問題導(dǎo)致的整車功能失效問題。本文主要通過對車輛制造環(huán)節(jié)線束系統(tǒng)引起的失效問題進(jìn)行系統(tǒng)的歸納總結(jié)，提出基于PDCA 方案的改進(jìn)措施，有效地控制了線束在車輛開發(fā)及制造環(huán)節(jié)中的失效模式。

隨著汽車上電路數(shù)量與用電量的顯著增加，如何在有限的汽車空間中更有效合理地布置大量整車線束已成為汽車制造業(yè)面臨的問題。文章對汽車生產(chǎn)中的線束失效問題進(jìn)行歸納、總結(jié)和整理，并提出改善方案，為汽車線束的設(shè)計及布置起到一定的指導(dǎo)作用。

1 汽車線束布置及失效方式

1.1 汽車線束布置方式

隨著車輛安全、智能及舒適性的發(fā)展，傳感器、攝像頭及ECU 占據(jù)了一定的空間，從而造成線束的布置空間越發(fā)狹小，同時功能的增加意味著導(dǎo)線數(shù)量及體積不斷增大。整車可裝拆性和運輸便利性等也對線束提出了更高的要求。

示出某車型線束分布圖的零件，不論是在制造、裝配中，還是后續(xù)的使用中，極易破損或失效。文章從線束的制造、運輸及整車的裝配和后續(xù)使，為便于運輸和裝配，其將整車線束切割成10 個部分。

1.2 汽車線束失效方式

線束是整車中較為薄弱用等各個環(huán)節(jié)對線束的失效方式進(jìn)行整理，并對典型問題進(jìn)行剖析。

1.2.1 線束制造失效

汽車線束主要由導(dǎo)線、端子、接插件、包裹物、卡釘和線槽支架等構(gòu)成，不規(guī)則零部件的構(gòu)成注定了線束制造是一種自動化程度較低、勞動密集型產(chǎn)業(yè)。

眾多的人工操作影響了線束的標(biāo)準(zhǔn)化，因此線束制造過程中的失效是一種隨機、不可控的失效方式。表示出汽車線束在制造過程中最常見的失效方式。需在制造的各個環(huán)節(jié)保證線束的制造質(zhì)量：對機械設(shè)備設(shè)定合理的規(guī)格參數(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化人工操作及比對面板，最后對線束進(jìn)行抽查檢測，從而保證線束的制造質(zhì)量。

1.2.2 線束裝配失效

線束在實車上的布置依據(jù)整車裝配工藝會被打散成多個部分，從而提高了可裝配性和可維修性，但同時線束接口及定位件的增多意味著失效的概率增加。文章結(jié)合整車在裝配環(huán)節(jié)出現(xiàn)的失效案例進(jìn)行分類匯總，以提高線束的裝配可靠性。

圖2 示出汽車總裝車間主要工段分布。可以看出，線束的裝配從總裝內(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，大致分為固定性失效（40%）、功能性失效（20%）、外觀性失效（20%）及其他失效方式（20%）。

1）固定性失效為線束本身的定位件在固定孔位或扎帶處脫落，此類失效不影響功能和整車使用。

2）功能性失效是一種比較嚴(yán)重的失效方式，會引起整車某個功能的缺失，嚴(yán)重的將影響到汽車行駛及駕駛者的安全。

3） 外觀性失效是一種影響客戶感知的失效形式。

線束多布置在客戶不易感知的區(qū)域，但由于線束供應(yīng)商工藝或空間等因素，附著在其上的零件裝配會受影響，從而帶來匹配或美觀問題。此類問題在前期設(shè)計時要考慮線束或接插件運動包絡(luò)區(qū)域是否與周圍零部件有干涉風(fēng)險，從而選擇合適的位置布置固定點，保證在滿足功能的情況下提高美觀性。

表2 示出汽車線束裝配過程中失效方式及控制方式匯總。

1.2.3 線束耐久性失效

耐久性失效是一種隨著汽車使用，在中間環(huán)節(jié)形成的失效方式，是伴隨汽車生命周期隨機產(chǎn)生的，具有不可預(yù)測性，一旦失效會引起客戶對品牌的極大抱怨。此類失效多在運動件包絡(luò)區(qū)域內(nèi)發(fā)生，在線束達(dá)到一定的磨損程度后產(chǎn)生，因此在初期不易察覺。

2 線束設(shè)計可靠性提高措施

線束設(shè)計是一個不斷提高和優(yōu)化的過程，同時應(yīng)考慮其全生命周期。文章結(jié)合PDCA 的控制方案提出線束開發(fā)設(shè)計閉環(huán)控制方案。

在整車設(shè)計初期，就對線束的布置、運動包絡(luò)進(jìn)行充分考慮和識別，同時結(jié)合線束零部件的DV/PV 試驗，不斷增強設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)；最后在實車裝配階段及售后階段進(jìn)行持續(xù)關(guān)注，并同時把發(fā)生的問題進(jìn)行歸類總結(jié)，輸入到下一個車型的前期開發(fā)中，從而避免問題的重復(fù)發(fā)生，提高虛擬設(shè)計和實車表現(xiàn)的一致性。

3 結(jié)論

線路在整車系統(tǒng)中屬于比較容易出現(xiàn)問題的一類零件，只有在前期設(shè)計和項目階段做好充分的管路評估，才能高效地控制線路問題。文章結(jié)合某車型線束本身制備和整車裝配工藝，總結(jié)了線束各種失效方式及控制方式，同時提出線束PDCA 的控制方法，結(jié)合后期失效模式，在線束布置初期進(jìn)行集成模擬及動態(tài)包絡(luò)的虛擬分析，提高了線束開發(fā)的質(zhì)量，為線束在前期設(shè)計階段提供了很好的借鑒。