茍榮非,易 健
(長安汽車工程研究總院電裝中心,重慶 401120)
隨著汽車電器功能的日漸增多,用戶可體驗到的車用電器的正常與否越來越明顯。而線束作為串聯(lián)整車各電器零部件的橋梁,實現(xiàn)各電氣回路的正常連接,需要控制的內(nèi)容也越來越多。在行業(yè)內(nèi)一直有種說法,汽車各板塊問題最多的是電器,而電器中問題最多的部件是線束。所以提升線束設(shè)計和制造的可靠性顯得重要而又迫切。
針對汽車線束產(chǎn)品的眾多失效模式,插接件退端子一直是最不可接受、又極難控制的問題。因為其既直觀地反映出產(chǎn)品的制造缺陷,又直接導(dǎo)致車輛功能失效。同時由于退端子影響因素較多,涵蓋設(shè)計、零部件生產(chǎn)、線束制造、物流等各個環(huán)節(jié),所以控制難度較大。系統(tǒng)地對插接件退端子問題進行分析和控制顯得十分必要。
在對車輛出現(xiàn)的退端子問題進行分析時,比如圖1所示的熔斷絲盒中繼電器退端子問題,首先會判斷該端子是先退出還是裝入繼電器后被頂出。判斷的方法是觀察熔斷絲盒上的繼電器端子鎖止結(jié)構(gòu)是否被破壞。如鎖止完好,可以將端子重新插接,端子可保持良好的鎖緊狀態(tài),就可以判斷退端子的原因是產(chǎn)品生產(chǎn)時未裝配到位;如果鎖止破損,就可以判斷是有外力將端子頂出。不同的判斷方向決定了不同的退端子控制方式。
總的來說,從用戶角度發(fā)現(xiàn)的退端子問題,從其產(chǎn)生的路徑上來說可分為兩類:①端子在護套中未裝配到位導(dǎo)致退出;②端子對插時被頂出導(dǎo)致退出。
第1類偏重于線束產(chǎn)品制造角度問題,第2類更偏重于線束、插接件的設(shè)計匹配問題。明確了退端子的類型,就可以縮小退端子的控制范圍,減少影響因子,便于鎖定其失效源頭,更準確地制定控制措施。
圖1 熔斷絲盒中繼電器退端子
端子在護套中未裝配直觀地說就是工人操作失誤,導(dǎo)致不合格品流出。目前的線束制造行業(yè),端子插入插接件基本靠人工進行插入。在線束行業(yè)內(nèi)大家普遍認知的端子插入手法為“一插、二聽、三回拉”,最重要的就是“三回拉”,回拉動作執(zhí)行的有效性,決定著退端子一次合格率的高低。而員工的操作熟練程度又決定著回拉動作的有效性。在行業(yè)內(nèi)提升員工操作熟練度的方法是:員工在每天生產(chǎn)前,先進行回拉操作建立回拉手感,根據(jù)這個手感來進行生產(chǎn)實踐。回拉操作執(zhí)行的有效性完全由員工的感覺進行評估,其效果肯定會大打折扣??紤]到一個工人每天插入端子數(shù)會達到約2000顆,在一個制造廠內(nèi)每天約有上百萬顆端子由人工進行裝配插入護套。所以,光靠人工操作和檢驗,已很難避免退端子問題流出至主機廠。
通過控制工人的操作方式來控制端子在護套中裝配無退出,從實踐來看只能短期減低退端子比率,但無法徹底解決,而工人的流動性又使該問題的整改效果產(chǎn)生很大的不確定性,所以需要尋求有效的檢驗手段來識別端子是否退出,確保有端子未裝配到位時,可以得到有效識別。導(dǎo)通設(shè)備上的推擠式探針就是在這樣的需求下應(yīng)運而生的。
推擠式探針又稱開關(guān)針或大力探針,相對于傳統(tǒng)的導(dǎo)通探針而言,推擠式探針由上部與端子接觸的推擠模塊和下部與導(dǎo)通設(shè)備連接的檢測模塊組成,在檢測時只有端子將探針推擠模塊擠壓到檢測模塊上后,設(shè)備才能對線路回路進行檢測(圖2)。同時探針的壓縮力,相對于傳統(tǒng)的探針壓縮力不大于1.5N而言,其力值更大,但一般不超過15N,具體以端子未裝配到位的止退力值而定。所以當(dāng)端子未在護套中裝配到位時,端子無足夠的止退力將推擠模塊擠壓到檢測模塊上時,端子與設(shè)備無法形成檢測回路,導(dǎo)通檢驗不通過,于是可以有效地發(fā)現(xiàn)端子是否有退出。
圖2 推擠式探針的工作原理
在使用推擠式探針時,需要注意兩個問題:①探針與端子接觸位置應(yīng)選擇正確(應(yīng)選擇端子邊緣或端子彎折部位接觸),如果是探針插入端子內(nèi)檢測,不能使用推擠式探針的模塊,以便造成端子擴孔;②推擠式探針在使用過程中,其推擠力會逐漸縮小,應(yīng)對探針壓縮力進行日常維護,避免壓縮力過小,無法實現(xiàn)探測作用。
推擠式探針的應(yīng)用使制造層面上保證端子無退出變得容易,因為有了導(dǎo)通設(shè)備上探針對端子是否到位的100%檢測,使得制造過程中所出現(xiàn)的端子未裝配到位的問題都能得到有效的圍堵。我們不用再擔(dān)心因端子插入困難、端子正反均能插入、導(dǎo)線壓接飛絲、端子后包口壓接等問題無法有效規(guī)避和執(zhí)行所帶來的端子未能裝配到位的隱患。
基于推擠式探針的應(yīng)用和護套特點(帶二次鎖止和不帶二次鎖止),將端子在護套中裝配無退出的控制措施細化成如下控制路徑,見圖3。通過以下路徑可以確定端子在護套中裝配無退出。
圖3 端子在護套中裝配無退出的控制方法
需要說明的是此處所提到帶二次鎖止的護套是指帶二次鎖緊端子的附件(TPA),而不是指護套內(nèi)起限位作用的附件(CPA)。因為對于二次鎖止插接件來說,由于端子受護套鎖止和TPA鎖止,雙重結(jié)構(gòu)鎖緊,故出現(xiàn)退位的可能性幾乎不存在,但是這樣的結(jié)論是以二次鎖止具備二次鎖緊端子的作用為前提。因為在實際過程中插接件的設(shè)計并不是絕對完美的,往往會出現(xiàn)二次鎖止的尺寸設(shè)計不合理,導(dǎo)致無法起到鎖緊端子的作用。所以在應(yīng)用某個插接件前,如果該插接件具有二次鎖止,就需要對其鎖止效果進行評估。
對于二次鎖止的裝配問題,導(dǎo)通臺上對二次鎖止的裝配檢測在行業(yè)內(nèi)已有很成熟的應(yīng)用。但在實際應(yīng)用中,有的廠家為了導(dǎo)通檢查和返修的便利,往往會在導(dǎo)通后再裝配二次鎖止,這樣的裝配工序是存在風(fēng)險的,因為端子未裝配到位,并不代表二次鎖止就一定不能裝配到位,而在裝配二次鎖止后無導(dǎo)通檢查,就無法識別端子是否在正確的裝配位置。所以,任何起連接功能的裝配都應(yīng)放在導(dǎo)通檢測前進行。
端子對插時不被頂出涉及到的控制點相對較多,這類故障出現(xiàn)的位置往往較集中,也更有規(guī)律性,有的甚至還有批量出現(xiàn)退端子的現(xiàn)象。對該類故障往下細分主要有端子保持力不夠和端子對插時未對中兩類。針對不同類型有不同的控制方法,具體如圖4所示。
圖4 端子對插時不被頂出的控制方法
端子保持力不夠主要體現(xiàn)在端子的鎖止結(jié)構(gòu)存在缺陷。有人為返修損壞鎖止結(jié)構(gòu)的情況,也有鎖止結(jié)構(gòu)的尺寸、材料導(dǎo)致鎖緊端子存在缺陷的情況。這類問題在工廠的返修記錄和來料記錄上較易追溯,可以很快鎖定問題原因并進行相應(yīng)的控制。但出現(xiàn)問題后的數(shù)量往往較大,尤其是護套鎖止結(jié)構(gòu)的材質(zhì)變更后,往往不易被察覺,所以端子在護套中的保持力應(yīng)作為來料檢測內(nèi)容在入廠驗收中進行體現(xiàn),避免出現(xiàn)批量問題。
端子對插時未對中的問題在實際案例中發(fā)生較多,這類問題的原因不易發(fā)現(xiàn),對于公母端子位置設(shè)計不匹配來講,通過簡單的尺寸校核就可發(fā)現(xiàn)問題,設(shè)計校核成本低,但若未發(fā)現(xiàn),后期修模整改成本則較高,所以在選用插接件,尤其是零部件公端開模前,需要對公母端的接觸設(shè)計位置進行校核,降低退端子風(fēng)險。而對于端子歪斜來講,涉及的故障因素較多,下面重點介紹端子歪斜的控制方法。
端子歪斜在實際案例的研究來看,分為3類:轉(zhuǎn)運過程碰歪、壓接彎曲、導(dǎo)線對端子的拉扯。
1)轉(zhuǎn)運過程碰歪又分線束廠制造轉(zhuǎn)運時碰歪和線束廠發(fā)送到整車廠裝配過程中碰歪,對于這兩個不同的轉(zhuǎn)運階段,應(yīng)用不同的控制方法對防止端子歪斜進行控制。
在線束廠制造過程中,對于轉(zhuǎn)運過程中出現(xiàn)的歪斜,通過導(dǎo)通臺上的防歪矯正治具,對端子歪斜情況進行檢驗并矯正(圖5)。而對于線束總成配送到整車廠裝配的過程中,則應(yīng)用增加護蓋的方式防止端子歪斜(圖6),這種塑料護蓋不但價格便宜,并且還可以回收重復(fù)利用。
圖5 導(dǎo)通臺上的防歪校正治具
圖6 端子防歪保護護蓋
2)壓接彎曲故障,顧名思義來源于壓接造成的端子上翹、下垂、扭曲等。壓接彎曲本身屬于壓接品質(zhì)的控制范疇,可以參見其它壓接管理資料獲得相應(yīng)的控制方法。在這里簡單說明下,通過實際生產(chǎn)對比來看,有應(yīng)用端子固定結(jié)構(gòu)設(shè)計的模具(通俗點說將端子先按住,再壓接),對消除端子壓接彎曲故障效果明顯。
3)導(dǎo)線對端子的拉扯問題,是由于線束在設(shè)計或制作時,造成插接件尾部導(dǎo)線受力過猛,將插接件尾部導(dǎo)線的受力傳遞到端子,造成端子在護套中偏離其正常的插接位置。其控制核心應(yīng)放在如何降低插接件尾部導(dǎo)線的受力,總的來說就是給尾部導(dǎo)線“松綁”。其控制方法從線束走向設(shè)計來看,線束分支點的位置選擇應(yīng)確保插接件尾部導(dǎo)線對插順暢,插接件對接的線束分支點應(yīng)在插接件對插平面上方(圖7)。
另一個為插接件尾部導(dǎo)線“松綁”的方式是控制插接件尾部導(dǎo)線膠帶包裹的距離,避免膠帶纏繞過緊導(dǎo)致導(dǎo)線受力。一般按照圖8所示的距離要求對線束產(chǎn)品進行制造。
圖7 連接插接件的線束分支點位置選擇
圖8 插接件尾部導(dǎo)線未包裹的距離
插接件退端子的原因多種多樣,在實際應(yīng)用中應(yīng)針對具體問題進行相應(yīng)的分析和控制,按照本文所述的控制方法可以快速、高效地解決實際問題?;谛袠I(yè)內(nèi)普遍將端子裝配中的“回拉”執(zhí)行是否到位作為常規(guī)的控制內(nèi)容。那如何保證回拉操作更有效呢?在實踐中,我們摸索出以下兩種方法:①端子插入手法由“一插、二聽、三回拉”改為“一插、二聽、三放、四回拉”;②端子回拉需以肘關(guān)節(jié)為支點操作。以上兩種方法的出發(fā)點都是將員工操作動作分解、量化,便于標準化執(zhí)行和員工操作規(guī)范性檢查,可以快速降低退端子的一次裝配故障率,減少退端子比率,提升線束產(chǎn)品整體可靠性。
[1] 李嘉博.汽車線束發(fā)展趨勢[J].科技博覽,2015(24):99.
[2] 任鳳文.汽車電線束的設(shè)計[J].汽車電器,2003(4):1-4.
[3] 曹榮,王武軍,高志軍,等. 汽車電線束中端子壓接要求[J].汽車電器,2014(8):45-48.
[4] Sefan-Ernst Glaser.Wire Size Redu-ction for signal application in Auto-motive Industry [J].TE connector,2014.
[5] 馬奎.汽車線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015(22):13-14.