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上海交通大学工程硕士学位论文汽车线束和连接器可靠性设计及工艺流程研究摘要汽车线束是连接汽车各个电器与电子设备的重要部件，在电源、开关、电器和电子设备之间传递电信号，素有汽车神经之称，是对汽车进行电信 号控制的载体。汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽 车电路。本文在汽车线束及连接器常规设计技术和质量控制的基础上，根据线 束及连接器的发展趋势，对线束及连接器的可靠性设计进行了研究，以指 导现行设计的改进；根据线束及连接器的性能要求，对潜在失效模式及原 因进行了分析和研究，以指导线束及连接器在生产制造过程中的质量控制 和改进。本论文主要研究内容如下：1、依据汽车线路图和电器参数及环境性能要求进行导线类型、导线截面 积、导线颜色和线束保护和固定设计。2、依据电接触理论对端子作可靠性设计：接触电阻设计、插拔力设计、接触正压力设计、最大应力和永久变形设计。3、依据汽车连接器的使用和环境要求进行护套的结构设计、材料选择、端子固定点强度计算，护套与护套和护套与端子之间互换性设计，装配附 件的选择。4、对汽车线束生产制造进行质量先期策划和潜在失效模式及后果分析，制定制造过程的质量控制计划，减少缺陷，防止失效和提高线束和连接器 的实物质量。关 键 词：汽车线束，汽车连接器，可靠性设计，工艺，质量I上海交通大学工程硕士学位论文STUDY ON RELIABILITY DESIGN AND PROCESS CONTROL OFAUTO HARNESS AND CONNECTORABSTRACTAuto harness is an important accessory for automobilel,which is calledauto-nerve.It5s electricity signal control carrier.It can transfer electric signal reliably.This article guides design improving according to developing trend based on routine designing technology and quality control for harness and connector.According to harness and connector performance requirements,we can analysis potential failure mode&effects to guide quality control and improvement for harness and connector during batch producing process.Auto harnesses spread all over the automobile.Electric signal through general power is controlled by each switch and transferred to electrical equipments.Auto harness is formed by many materials and parts.When we design auto harness,material selected should not only conform to auto performance requirements,but also that of harness.During assembling and using for auto connectors,terms and housings elasticity become deformed.So we design connectors not only meeting to electric and environmental performance,but also that of mechanical.Owing to many kinds of auto harness materials and parts&working process,key point of quality control is to control the producing process per potential failure mode and effects analysis.Following is the main research fruits for this thesis:1.Select wire type,cross-section,connectors and terms,design harnesses according to auto circuits drawing,electric equipments parameter and environmental performance requirements.Determine harness branches per assembly position.2.Auto contact reliability design including contact resistance,insertion and withdrawl force,positive force,max stress design according to electric contact theory.ii上海交通大学工程硕士学位论文3.Auto housings reliability design including construction design,materials design,assembly accessories,calculate strength on contact point&mating interval between conn.and conn.&conn.and terms and dimension tolerance according to auto harness using and environmental requirements.4.Advanced product quality planning&potential failure mode and effects analysis to auto harness production.Quality control planning for production period to reduce defect,avoid failure and improve harness&connector quality.KEY WORDS：Auto harness,Auto connector,reliability design,process control,Quality reliability planning&control wayiii上海交通大学工程硕士学位论文符号说明第二章I-电流P-川电设备的功率Ua-系统提供的电压Ud-允许最大电压降损失P-材料电阻率L-导线长度A-导线截面积mmA-接触面积A(/)-端子截面积(mm2)L-端子导电长度Fi-插入力Fs-拔出力Fn-接触正压力-材料的摩擦系数a-材料端部的导角a-与接触面的微观状态有关的参数b-与材料的性质有关的参数n-插拔次数R-为接触电阻K-为与接触材料的物理、化学性质以及接触表面情况有关的系数m-为与接触形式、压力、范围和实际接触面的数目有关的指数VI上海交通大学工程硕士学位论文Fn-接触正压力D-挠曲量E-材料的弹性模量W-悬臂梁宽度T-悬臂梁厚度I-悬臂梁长度/-惯性矩%-表示几何参数在x端子尺寸变化前后之比Ey-杨氏弹性模数Es-正割弹性模数P-轴向集中载荷，最大值近似为最大保持力团-材料的剪切应力强度b-弹性支撑挂台的宽度h-弹性支撑挂台的有效高度VII上海交通大学工程硕士学位论文第一章概述1.1 汽车线束概要汽车线束是连接汽车各个电器与电子设备的重要部件，在电源、开关、电器和电 子设备之间传递电信号,素有汽车神经之称，是对汽车进行电信号控制的载体。汽车线束 是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。目前，汽车线束编成的形式由 电线、连接器和传感器以及其它器件组成。汽车线束要能保证汽车在各种恶劣环境和行 驶条件下的更高的安全可靠性，这就为汽车线束的技术发展提出了更高的要求。在汽车技术高度发展的今天，汽车电器的用量大幅度增长，特别是20世纪80年代以来,随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性要求的巳益提高，汽车上应用的新 装置、新技术不断增多，使电线束上所川零件不断增加，重量也由过去的几千克上升到 了现在的几十千克，甚至上百千克。庞大的体积越来越阻碍着整车的发展，电线束的改进 问题也越来越多地受到了人们的关注。1.2 我国汽车线束发展现状目前.我国约有大大小小几百家汽车线束与其它线束身产企业，其规模大小、水平高 低各不相同.形成了激烈的市场竞争基础。汽车线束配套企业合资或独资所占比重约为 10%其余90%均是内资企业。我国线束企业主要分布在上海、北京、天津、东北地区、浙江、江苏、广东、福建、山东、安徽、重庆等省市。大致上可分为三种类型：外资企 业。其规模大投入大、定单稳定。如联合电子、德尔福、矢莱尼等近年来发展迅猛技术 主要来自美国、日本欧洲等地区。由国内60年代发展而来的汽车配套定点企业如长春 市灯泡电线有限公司这类股份制企业经过几十年发展，为一汽、二汽公司配套了大量的 线束其技术水准在不断提升，销售规模在26亿元之间，组装人员在10002000人左 右；民营企业。这些私营企业主要分布在浙江、河南、安徽、江苏、山东、广东、上海 等销售规模在14亿元，其余的企业销售规模均小于5000万元。1.3 汽车线束的发展方向1.3.1 多路传输技术1上海交通大学工程硕士学位论文动力线图1-1多路总线传输布线方式Fig 1-1 Multinomial electrical line way在传统汽车电线束中，线束的每根电线一端与开关相接，另一端与川电设备相通，实 际上是一根；汽车电线束未来的发展或多段电线（为了便于安装，需要转接）传递一个电信 号。这种结构型式将导致汽车上的电线数目急剧增加，线束主干多达40根电线，用电 设备越多电线也越多。粗大的线束不但占用了汽车上宝贵的空间源，增加了汽车的重量,而且降低了可靠性，增加了维修难度，特别是提高了汽车的成本。为了解决以上问题，就出现了汽车电气数据总线这一结构型式。所谓的数据总线就是指在一条数据在线传输 多重信号，传递的信号可以被多个系统共享，避免了单个接线，以最大限度地提高系统 整体效率，充分利川有限资源。数据总线采用CAN协议，这个协议是由福特、Internet 与博世公司共同开发的高速汽车通信协议。CAN是ControllerAr-eaNetwork（控制单元局 域网络）的缩写，意思是控制单元通过网络交换数据。该项新技术的应用,使线束的接线 简化、结构紧凑，既可减轻重量，又能降低成本。由于信息是被广泛地共享，而不是简 单地复制，因此，故障的诊断更加准确，工程的改更加快捷，缺陷的维修更加方便。目前,在汽车上己经开始越来越多地使用CAN数据总线。在现代轿车的设计中，CAN已经成 为有效解决汽车电控系统的主要模式之一，奔驰、宝马、大众、沃尔沃及雷诺汽车都将 CAN作为控制器联网的手段。由于我国中高级轿车主要以欧洲车型为主，因此欧洲车 应用最广泛的CAN技术，也应是国产车电控系统学习、研究的新课题。1.3.2无线束单线控制系统方式2上海交通大学工程硕士学位论文图1-2无线束单线控制系统方式Figl-2 Without harness electrical line way无线束单线控制布线方式供电系统的基本结构如图所示。该系统不但只使用1根电 源线，而且共享1根信号控制线，1台主机可控制30路电器，再增加1个组合开关和1 台主机即可控制60路用电器，完全能满足一般汽车的要求。它主要由装在驾驶室的组 合开关、中央控制器和装在各用电器附近的开关电子组件接收头组成，二者之间通过上 述2根线连接，所有开关电子组件接收头都并接在这2根导线上。无线束单线控制系统 最大特点是简化了全车线路，根据需要可任意增减进行组合，给汽车设计和装配提供了 很大方便。随着汽车技术的不断发展和汽车性能的进一步提高，汽车上的用电设备也在 不断增加，导线线束越来越复杂，继电器、连接器、接点及导线带来的故障已占整车故 障的70%左右，无线束单线控制系统就是针对这一情况而开发的，其主要特点是：（1）实现了无线束数字电子组件式控制；（2）采用无触点开关电子组件控制川电器，无需使 川继电器；（3）一线传输多路信号，无干扰、无错乱，性能可靠；（4）中央控制器及电 子组件均有监控指示，便于排除故障；（5）电子组件有短路保护功能，不需要熔断器盒;（6）有密码装置，可防盗、防抢；（7）工艺简单，价格低廉。通过以上分析比较可见,该系统优于多路总线传输系统。川于大批量生产的豪华型和经济型汽车，可节约有色金 属导线材料85%以上，并减少了整车设计费用和装配时间，使故障率大为降低，提高 了汽车的安全性，有广泛的经济效益和社会效益。1.3.3中央电器盒集成化70年代的汽车电控系统大多采用电器盒来集中安装保险片、继电器等电器附件，但 电器附件有多少只管脚就必须有多少根电线与它相连，往往使电器盒附近堆积大量的电 线，既占用空间又妨碍安装。汽车电器的用量大幅度增长使这一方式成为过去，取而代 之的是中央电器盒（BussedElec-tricalCenter）的集成化。中央器盒的集成化存在多种 形式，其基本特点是：中央电器盒内由多层（最多的已达8层），导体汇流片与一块印制 3上海交通大学工程硕士学位论文电路板形成电气回路，将电子、电气合为一体。在电气功能上，它相当于一个小型变电站,根据需要将电池能量合理分配到各个网路；在电子功能上，它就象一个小型的数据处理 中心，处理和发送各种信号。中央电器盒外部设计有各种接口，一面是电器接口，需要 的继电器、保险片、断路器等电器附件都可以找到自己的位置；另一面的接口则与电线 束相连，使电器盒既可以形成独立的产品，也可以与电线束合成一体。该技术不仅改变 了过去轿车电器的分散装置方式，可有效避免和消除装配误差，更换继电器、保险丝方 便，可靠性高；更由于其全封闭的形式和独立安装，使电线束卸下不少重荷。光缆的使 用根据功能以及整车装配的方便，电线束一般可以分为仪表集群、发动机集群以及车身 集群。随着IT技术的发展而出现了 E概念车，网络集群已经呼之欲出，己经明确了汽 车网络化、模块化的发展方向。由于导线传输信号的局限性，川于车内光缆网络的发展 计划便引起了广泛关注。光缆具有传输速度快、容量大、体积小、保密性强、抗干扰好 等优势，将很快成为未来汽车数据处理和交换的优选材料，而最终替代传统的电线束，使动力和信号分配系统进入一个新的历史发展阶段。1.3.4同步设计国内整车厂大多以“洋”装的形式出现，这决定了线束生产也只能是仿制或等效 开发，导致电线束生产企业很难参与整车电气线路的设计、开发与整车厂沟通的机会很 少。因此，线束的技术发展，始终滞后于整车的发展，国内企业的产品很难获得自己的知 识产权。在国产化和整车成本价格下降的驱动下，国内企业参与配套时采取仿造是一种 迫不得已的行为，被动配套是国内汽车连接器厂普遍存在的一个现象。目前，随着汽车的 个性化及市场变化节奏的加快，线束厂向整车厂实行模块化供货已成必然。无论是欧美 还是在国内，供货时限的缩短，要求线束厂不仅要有流畅的物流、完善的质量保证体系，更要有快速应变的技术管理系统,包括技术信息的共享和传递。因此，提高自主开发能力，进行参数设计、系统设计，保持与整车设计同步，成为汽车电线束主要发展方向。所谓 同步设计是指整车厂在开发新车型（车身设计和电路设计）的同时，线束制造厂的设计师 便参与其中，发挥各自的技术优势，共同确定电线束的各种性能参数、终端用电器插座、转接连接器以及线束的布局走向、搭铁位置等等。这样，不仅有利于整车设计质量和效率 的提高，也使线束设计摆脱了被动和滞后的缺陷，为将来的配套和服务打下了坚实基础。4上海交通大学工程硕士学位论文图1-3汽车线束的布线示意图Fig 1-3Auto Harness layout1.4 汽车线束和连接器的组成线束与线束之间、线束与电气件之间的连接采用连接器或线耳。连接器分为护套和 端子，护套和端子分别有插头和插座。护套是用尸石、PVC,刊艺等塑料注射或挤出成 型，护套上有几个或多个孔位川以放置电线接头（压接上电线的端子）。端子为铜或铁压 制而成，带有倒刺嵌入护套后自动锁止。塑料护套的一侧或两侧带有锁钩装皿，防止使 用中自动脱落。线束用机织线或塑料粘带包裹，出于安全、加工和维修方便机织线包裹 已经淘汰。现在大多数是川粘性塑料胶带包裹。现在新型载重汽车常采川一种快速装线 束的波纹管，此波纹管侧面开有能扒开的缝扒开容纳线束后开缝能自行合拢，即使将管 弯曲仍能保持合缝，采用这种波纹管可使线束强度更高，保护性能更好.查找线路故障时 也更加方便。线束安装时各个线头必须固定牢固以防线头之间接触不良或在行驶中脱 落。这时常利用护线器件保持导线（线束）来合理走向和牢固定位防止线束受损。护线器 件有卡箍保持架、扎带和辅助绝缘件等。1.5 研究背景在目前，不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车，汽车电线束的形式基本上是 一样的。汽车电线束的基本组成是：电线，连接器（包括护套、端子、锁紧块和密封件）、波纹管和胶带等保护附件，有的整车厂还要求提供保险片和继电器等电器附件。根据安 装环境和使川条件不同，汽车电线束的组成有些细微变化。随着汽车功能的增加，电子 控制技术的普遍应用，电器件越来越多，电线也会越来越多。图1-4和图1-5是一根汽车线束实物图和一个简单的常规布线实例图。5上海交通大学工程硕士学位论文图1-4汽车线束实体Fig 1-4 Auto harness图1-5汽车线束常规布线图Fig 1-5 Auto harness map电线、继电器和保险片已经是符合相应标准的通用材料或零件。但不同车型和不 同功能的电器所用的连接器却差别很多。连接器的基本组成是：1、端子；2、塑料体；3、附件端子是完成电连接功能的核心零件，一般由公端子和母端子接触件组成。通过公、母接触件的插合完成电连接。端子的插合是刚性接触件与弹性接触件配对插合。塑料体是绝缘体又称护套或基座，是支撑和固定接触件，使之按需要的位置和间距 排列，并保证端子之间的绝缘性能。附件可分为结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、锁紧块、密封圈和密封塞等。安装附件如螺钉、螺母和弹簧卡圈等。附件虽然很小，但必不可少，附件密封塞、螺钉 6上海交通大学工程硕士学位论文和螺母大都为通用件或标准件。汽车线束作为汽车电器与电子设备的重要部件，而汽车连接器又作为线束的关键组 件，公司从2004年开始先后进行测绘、仿制和跟踪开发，集聚了一些有价值的经验。目前，多数工厂的汽车线束的设计主要采用跟踪开发，对整车厂有一些产品和技术 支持，但技术上主要还是依赖整车厂的电器工程师。汽车连接器主要采川选购和仿制相 结合的方式，这样就受制于整车厂电器选择和连接器的制约。1.6 主要解决的问题本论文结合汽车线束及连接器的设计和制造特点以及企业的实际要求重点进行以 下内容的研究和探讨。1、汽车线束可靠性设计关键技术。包括根据电器性能参数和环境要求的基础上 确定线束的电线和连接器、线束的保护层、固定方式等。2、汽车连接器的可靠性设计关键。包括连接器材料选择，关键可靠性指标设计。3、汽车线束的生产制造过程中质量控制可靠性方法。根据常见问题确定过程控 制方法。7上海交通大学工程硕士学位论文第二章：汽车线束和连接器的可靠性设计2.1汽车线束的可靠性设计汽车线束的设计很大程度上依赖于整车电器和电子设备，根据电器和电子设备终端 的连接器结构型式、安装位置和使用环境选择线束的电线、护套、连接器和附件等，根 据整车电路原理图或总布线图确定线束的走向布置、分组，根据汽车车身和仪表板确定 线束的安装和固定方及对线束的防护材料，从设计上保证线束满足汽车的环境性能、电 气性能和机械性能要求，实现可靠连接和正确传递电信号，确保汽车电器、电子设备和 开关的正常工作。1环星整 电并后出.关妻司鼎怆整车Q丽一给出相先妻干|车/X jg建丽I 方行更互电一期班.-二-1 1，工一.11-吐刊二隹由 三鬼！印I归.一十一以三眼线帘亶汨由值15二二窿纥观图把仔尺寸枚装L 不一福 尸也iI认可不慢产I图2-1汽车线束的设计流程Fig2-1 Auto harness design flow chart2.1.1 汽车线束可靠性设计的方法线束在整车中的作用是将电气系统的电源信号或数据信号进行传递或交换，实现电 气系统的功能及要求。线束的设计流程见图2-1,其阐述如下：1、由电气总布置人员提供整车电气系统的功能，电气负荷及相关的特殊要求，电器件 的状态、安装位置、线束与电器件对接的形式。8上海交通大学工程硕士学位论文2、根据电气功能及要求，绘制整车电气原理图及线路图。3、根据电气原理图对每个电气子系统及回路进行能源分配，其中包括电源的搭铁线。4、根据各子系统电气件的分布情况，确定线束的布线形式，每根线束连接的电器件及 在汽车上的走向；确定线束的外保护形式及过孔的保护；根据电气负荷确定熔断器或断 路器；再根据熔断器或断路器的容量确定导线的线径；根据电器件的功能，依据相关标 准确定导线的线色；根据电器件本身的连接器确定线束上与其对接的端子和护套。5、根据整车可装配熔断器及附加熔断器的数量，划分各路熔断器所带的负载，并根据 负载的容量及形式，确定熔断器的容量（含断路器和易熔线的确定）。6、绘制二维线束图和三维线束布置图。7、以三维线束布置图对二维线束图进行尺寸校核。汽车线束在结构设计及生产过程中以充分考虑到汽车的行驶安全性、可靠性，同时还要 考虑整车装配工艺的合理性及线束生产加工工艺的可能性和合理性。2.1.2 汽车线束可靠性设计的原则1、在线束结构设计中应尽量避免重复布线，使整车线束在满足功能条件下，电线根数 最少，每根电线的长度最短。2、为了保证线束质量，尽可能减少焊接点及接头，这将有利于减少线束生产加工工时,降低成本，并提高可靠性。3、应根据线束在整车中所处的不同的工作环境，选择不同性质的电线及不同的防护措 施。还要根据负荷的大小，合理地选择电线的截面。4、线束的设计应充分考虑整车装配工艺的合理性，同时还要考虑线束批量生产加工工 艺的合理性，尽可能使线束生产自动化。5、根据电线的功能，按国标规定选择电线颜色，这将为整车装配及维修提供方便条件。线束设计的主要依据是整车电路原理图。因此，在线束设计之前，必须将电路原理图 设计好。电器组件的安装位置，决定着线束的路径走向。连接电器组件的导线采取单线 制。将局部的电器组件的连接导线结合成一组，便形成线束。线束设计过程中除要按上述流程进行外，还有很多因素必须考虑：1、线束的安全性、可靠性要好，具有可修复性，不可造成热聚积。2、电气性能要好，走向尽可能短，只要满足机械强度可使用更细的导线，以降低线束 质量。3、尽量远离热源，要防水、防腐蚀，避免摩擦，易发生碰撞的线段采用软保护。可生 9上海交通大学工程硕士学位论文产性要好，比如：加防水胶、套胶管要容易。4、尽量采用模块化设计，比如：一个子系统尽量要设计到一根线束上。2.1.3汽车导线的设计一、导线类型选择根据环境选取导线的类型，汽车线束中的导线通常使川多股绞合铜电线，绝缘皮为 35%绝缘材料，导线的绝缘层仍为PVC绝缘塑料，汽车上一般都选用这种薄壁绝缘层多 股绞合铜导线作为低电压信号的传输。线束川导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐 蚀、抗氧化、阻燃等特性。汽车线束常用的导线种类有巳标（AVSS等）、国标（QVR）、德标（FLRY）、美标等几大系列。AVSS导线的特点是薄皮绝缘，柔韧性较好；。作的 特点是绝缘皮厚，比较柔软，延展性好；德标导线绝缘皮更薄，柔韧性好；美标导线绝 缘皮一般为热塑性或热固性弹性体，还有经过辐照工艺加工的。线束设计时选川的导线必须考虑其所处环境及功能，例如：发动机周围环境温度高，腐 蚀性气体和液体也很多，此时，一定要使用高于150 耐高温导线，行李箱盖上的导线 要在低温下保持其弹性，要选用冷弹性导线保证其低温下正常工作。转向柱上使用的导 线一定要耐液压油，耐高温，其温度稳定性要好。可在-55。150环境温度下正常工 作。甚至有的还要在导线线心内充满硅材料，防止毛细现象。增压发动机上的传感器一 定要使用耐200高温导线。总成线要使用耐150200C温，外保护绝缘层硬，耐 磨。制动蹄片线由于处在车轮附近，经常遭到泥水，沙石的飞溅，必须使川外部有较厚,耐磨的橡胶材料的导线。还有一些特殊的导线。如：动力线即起动机线，交流发动机输 出线，蓄电池线，由于其功能的特殊要求，必须承受大电流，所以要求其绝缘层的散热 性好。汽车上的电控产品增加，微弱信号增多，为保证数据传递的可靠性，一般是采用屏 蔽线加以保护。传统的屏蔽方法是在导线外加一层编织线，但也只能防止1OOMHZ以下 频率的干扰源。现在已有新的防干扰屏蔽线诞生，新型屏蔽导线在铜胶合外层多加了一 层高分子滤波线层，再外层才是编织层。其原理是靠分子相互运动将高频干扰波作为能 量吸收，再变成热量散发出去。一般的干扰由外层的屏蔽线起作川，高频段的干扰由滤 波线层起作川。要防止电磁干扰对微弱信号的影响，在设计过程中有2种因素必须加以 考虑：一是对屏蔽线路要做到整体屏蔽，即屏蔽要连续。二是要对整个网路加以屏蔽，即信号的正、负端都要屏蔽，而且正、负信号线还要作在一个屏蔽层中，所以一般都采 10上海交通大学工程硕士学位论文用两心或更多心线的屏蔽线。目前国外汽车导线的发展趋势是减少主机厂的供货厂商，减少采购部门，一些配套厂变成了主机厂的研究开发单位，这会缩短开发周期，更主要 的是对汽车线束的质量具有可控性，从而保证了汽车线束的整体质量提高。二、导线横截面积的选择线束的设计是一项较为重要工作的；汽车电器的工作可靠性，在很大程度上是靠线 束质量来保证。川不同颜色的导线，合理的导线横截面积，寻找电器之间联接的最短的 距离，使用最短的导线。并在导线的两头装上连接器。将导线包扎成束，根据导线走向 的位置，用不同的材料作保护层。同时，充分考虑电器设备可靠接地。止匕外，线束应具 备装拆方便，维修方便的特点。线束的设计要做到节省材料、降低成本，又保证导线工 作起来安全可靠，选择合理的导线横截面积尤为关键。选择的原则：1、根据电器件功率的大小计算流通导线的电流，长时间工作的电气设备可选择实际载 流量60%-100%之间的导线。2、根据不同的工作环境和温度大小适当改变导线的截面积。3、根据导线的走向、连接器的数量（即电压降的大小）适当改变导线的截面积。导线的横截面积主要依据以下几个方面：（1）导线的许用电流由于汽车电路的电压U是较稳定的（常见的12V或24V两种），在计算许川电流 时，设备的功率P是已知。根据/=二，通过用电设备的额定电流/，但作为主干线或 U分支线，应该保证导线的电流容许值略大于计算得到电流在整个汽车电器中，电源 电路最重要，因此，在选择电源导线横截面积时，当发电机额定输出总电流大于整车所 有川电设备所需的电流总值时，可把发电机额定输出电流值作为导线的容许值考虑。但 当整车川电设备运行所需电流总值，大于发电机输出的额定电流时，应以最大运行电流 总值作为允许电流来确定电源电路导线的横截面积。（2）容许压降应按照加载后产生的电流进行选择。这就要求在小的电压降和轻的线束质量之间 作出最佳选择。国外一些厂家经过大量试验总结出了各种电路的电压损失，在线束设计 时作为确定导线截面积的参考，甚至是计算的依据。表2-2给出了典型电路允许最大电 压损失的相关参数。通常传送到零部件的电能应该不小于系统提供能量的90%（即电压 11上海交通大学工程硕士学位论文降损失小于1。)。表2-2典型电路允许最大电压损失电路负载线路最 大电压损失端子和线 路最大电 压损失灯电路V15W0.10.6灯电路15W0.30.6充电电路额定值0.50.5起动电路最大在20 0.50.5起动线圈输入端1.51.9其它电路额定值0.51.5导线截面积可按如下公式计算(2-1)式中：I电流；P用电设备的功率；Ua系统提供的电压；Ua允许最 大电压降损失；p铜电阻率；L 导线长度；A导线截面积加川 或按下面 经验公式：Q/=AxlO+-(2-2)表2-3允许流通电流与导线截面积关系经验值截面积(mm2)0.50.7511.52.5461016载流60%79.511.5151925334563载流100%1216192432425575105假设汽车前照灯近光灯丝的功率为55 W,系统电压为12V,计算出电流值为4.6A。前照灯的供电端到灯丝的距离为5根，根据表2-2给出的线路允许最大电压损失为0.3 V,12上海交通大学工程硕士学位论文计算出导线截面积为1.4a机2。如按表 1 目图3-11改善前柏拉图Fig3-ll before improved plato经过我们采川TOPS全面质量管理手法后，重点分析了不良项目、产生的原因，并对前 几项主要的不良项目进行控制计划管理和PFMEA的分析，采用QC手法对其进行分析 改进。如下表。表3-9潜在失效模式及后果分析61上海交通大学工程硕士学位论文表3-10控制计划改进后的不良项目如下:表3-11改善后的查检表N0.不良项目不良数目累积数不良率（单位ppD积累比率1压接返工10103125003125002压接错位7172187505312503压接力不足5221562506875004端子退位4261250008125005插错孔位228625008750006漏装配件129312509062507漏热缩130312509375008漏装电线131312509687509其它13231250100000010不良总数32100000062上海交通大学工程硕士学位论文PiircCo Chnrt of 不 Hs 一一一*r 必x 1.图3-12改善后柏拉图Fig3-12 After improved plato从改善后的查检表和柏拉图可以看出，改善前后不良品总数由之前247pcs2降到32Hs，不良率大幅度下降。3.4汽车连接器生产的质量可靠性控制汽车连接器是构成线束的最基本单元，也是实现电信号可靠传递和连接的核心。俗话说线束就是川电线连接起来的连接器，可见连接器的质量对汽车电线束质量是何等 重要。在上一章我们以知道汽车连接器主要有端子和护套以及其它附件组成，主要涉及 的制程有注塑、冲压、电镀、组装等。表3-12是护套的挂台为例进行连接器失效模式 及原因的简要分析：63上海交通大学工程硕士学位论文连接器批量制造中的质量控制实际上是由模具制造工艺和制造精度、注塑工艺、冲压工 艺和电镀工艺共同决定的，尤其是模具的制造精度对连接器的质量影响更为重要。汽车电线束的生产制造是劳动密集型产业，批量制造中应用产品质量先期策划，尤其进 行失效模式及原因分析和制定并执行质量控制计划，完全可以有效的加强线束制造过程 的质量控制，从而提高线束实物质量和预防线束产生失效；而连接器的生产制造是技术 密集型产业，应用质量控制工具可以加强连接器制造过程的质量控制，预防线束产生失 效，但关键在于模具工艺和精度、注塑工艺、冲压工艺、电镀工艺和这些工艺水平的提 高。64上海交通大学工程硕士学位论文第四章总结本课题完成了汽车线束及连接器的可靠性设计以及工艺质量控制的可靠性研究。随 着汽车电子的高速发展和汽车车型的快速变化，常规的由整车电器工程师进行线束设计 后再由线束厂制造的模式已经越来越不能适应这些发展变化。本文从线束制造厂的角 度，结合汽车电线束和连接器的发展趋势，对线束及连接器的可靠性设计进行探讨和研 究。汽车电线束是由多种材料和多个零件构成，制造过程又有多个工序，因此影响线束 质量的因素较多，本文从潜在失效模式及后果分析出发，力争找到有效的控制方法，使 生产制造过程的每个细节达到预防和受控，从而实现改进和提高线束的质量，提高客户 的满意度。通过本文的研究，主要的研究成果如下：1、汽车线束可靠性的设计关键是在整车电路图、电器性能参数和环境要求的基础 上进行电线的选择、连接器的选择、线束的走向布置、固定和分支及分组。2、连接器的可靠性设计关键是运用电接触理论进行端子材料选择、接触电阻设计、插拔力设计、接触正压力设计、弹性变形及最大应力设计和寿命设计。3、汽车连接器护套的可靠性设计关键是根据环境和性能要求进行材料选择、端子 固定点强度的计算、护套与护套和护套与端子之间配合间隙及尺寸公差的设计、装配附 件的选择。4、汽车线束的质量控制可靠性方法从汽车环境性能要求的角度结合线束制造过程 的特点，运用质量先期策划进行潜在失效模式及原因分析，制定相应的质量控制计划防 止失效，提高线束的实物质量。进一步研究工作的展望：1、在汽车电器参数的基础上进行整车电路图或原理图的设计和校核，确保电路走 向正确。2、运用绘图工具进行汽车线束和连接器的三维设计，使尺寸和公差更精确合理。3、结合工作实际，从连接器设计和制造的角度进行模具工艺、注塑工艺、冲压工 艺和电镀工艺研究。65上海交通大学工程硕士学位论文参考文献1汽车线束行业标准.QC/T 29 1 0 6-20 022按插件行业标准 QC/T 417-4183国际电线标准 JB/T 8 1 39-1 9994徐向阳汽车电器与电子控制技术M北京：机械工业出版社.5古永棋汽车电器及其电子设备重庆大学出版社.1991年4月6标准中心汽车用薄绝缘低压电缆JSO D 611-947郑荣良汽车多路传输控制系统技术鉴定数据江苏理工大学1998网 章继高电接触理论设计电子机械技术1 985.29标准中心汽车用薄绝缘低压电缆.JSO D 611-9410标准中心道路车辆低压电缆DIN7255 1-5/1 99 111濮良贵机械设计高等教育出版社1 989年8月12廖念钊互换性与测量技术基础中国计量出版社 1988年6月13电气工程师手册。第二版北京机械工业出版社2003.214刘鸿文主编材料力学，第二版北京高等教育出版社198266上海交通大学工程硕士学位论文参考文献1汽车线束行业标准.QC/T 29 1 0 6-20 022按插件行业标准 QC/T 417-4183国际电线标准 JB/T 8 1 39-1 9994徐向阳汽车电器与电子控制技术M北京：机械工业出版社.5古永棋汽车电器及其电子设备重庆大学出版社.1991年4月6标准中心汽车用薄绝缘低压电缆JSO D 611-947郑荣良汽车多路传输控制系统技术鉴定数据江苏理工大学1998网 章继高电接触理论设计电子机械技术1 985.29标准中心汽车用薄绝缘低压电缆.JSO D 611-9410标准中心道路车辆低压电缆DIN7255 1-5/1 99 111濮良贵机械设计高等教育出版社1 989年8月12廖念钊互换性与测量技术基础中国计量出版社 1988年6月13电气工程师手册。第二版北京机械工业出版社2003.214刘鸿文主编材料力学，第二版北京高等教育出版社198266