浅谈汽车线束中的搭铁线设计7-10

1、浅谈汽车线束搭铁线设计张震华1 杨三军2河南天海电器有限公司，河南，鹤壁 458030摘要：介绍汽车电线束中搭铁线的设计，以及在电线束制作过程中搭铁线的工艺处理方案。Abstract：This thesis mainly introduce the design of the wire harness, ground automobile and the process of making the wire harness, ground 关键词： 搭铁线、U型端子、超声波焊接、剖面分析Key words：the wire harness, ground；U-Terminal；Ultrason

2、ic Welding；Cross-section analysis随着汽车技术的高速发展，汽车自动化、智能化程度的逐步提高，人们对汽车的安全性、舒适性、娱乐性等要求也在不断提升，致使各种电气设备不断的增加，而连接各电气设备的搭铁导线和搭铁线接点成几何级递增，使得传统的汽车线束变的越来越复杂，加大了生产制作过程控制难度。尽管CAN、LAN等新一代连接方案早已应用，但在汽车行业中还未能普及应用，为摆脱这种困境，降低线束制造成本，一些汽车线束制造厂家不再单纯的搞线束后期设计和生产制造，联合汽车主机厂家技术部门，对汽车线束进行同步开发、持续改进，最大限度的优化汽车线束的设计，但仍未能根本性的解决这一难

3、题。 众所周知，整车线束中仪表线束、机舱（室）线束、座舱线束是搭铁线最为集中的地方，其中搭铁导线约占全部导线的10-20%。比如在仪表线束中搭铁线或搭铁点设计不当，当其它电器的电流发生变化时，导致搭铁线之间产生电位差，从而造成仪表指示发生偏差。笔者根据几年来从事线束工艺设计经验，和各位同行简单探讨一下汽车线束中搭铁线的设计流程和设计原则。1、 汽车线束搭铁类型及设计技巧在汽车上电器设备的负极线与车身的金属部分相连接，因此汽车上的负极导线通常称为搭铁线。搭铁线在汽车电路中起着重要的作用，总体来说：一是要形成良好的电器回路，二是要保证信号传递的完整性。因此在汽车线束的设计过程中一定要根据用电设备的

4、性质、功能的不同对搭铁线和搭铁点作合理的分配，才能最大限度的保证汽车上个电气设备（ECU、传感器、仪表显示板、多媒体、通信等）的良好工作状态。1.1搭铁的类型和功能1.1.1电源搭铁电源搭铁的主要功能是为汽车中的各种电器件提供回路支持，保证用电器的正常工作。在汽车线束中像蓄电池负极搭铁、散热风扇、刮水电机、音响喇叭、影碟机、空调、照明等提供回路支持。一般采用单一搭铁和多电器搭铁线相连搭铁。如长城精灵车上蓄电池负极采用单线双点搭铁（来保证搭铁的可靠性），散热电子扇、空调等采用了就近单独搭铁来保证工况的稳定性。1.1.2 信号搭铁随着汽车自动化程度的不断提高，各种控制器、传感器、无线设备、显示仪表

5、设备等电器件也多了起来，为保证这些控制器、传感器、仪表良好的工作状态，必须根据设备实际需求作特殊搭铁处理。常见的有发动机ECU、ABS-ECU、组合仪表、安全气囊、都应采用单独搭铁线进行连接。如长城哈弗机舱线束和比亚迪F3的前舱线束上的ABS-ECU均单独引出搭铁线，发动机线束中曲轴位置传感器和车速传感器使用用铝箔屏蔽线抗干扰，采用同ECU搭铁线一起连接搭铁，保证搭铁之间的零电动势。1.1.3防静电搭铁静电对汽车安全和驾乘人员的危害也不容忽视，静电对汽车上较精密电子及无线电设备的影响是显而易见，有时可能会损坏这些精密电子元器件。另外轮胎在运功过程中也产生大量的静电，燃油油箱在加油口上也会聚集大

6、量的静电，必须将静电安全释放出去，保证汽车的安全。其次，汽车内的驾乘人员袖口附近、衣物及座椅等处都会产生静电，因此在底座内安装防静电搭铁线为保护驾乘人员的安全。此类搭铁线较为简单，常采用一根单导线或单根屏蔽线，直接将容易产生静电并对车辆有损害和对人员舒适、安全等有影响的部件与车架连接释放静电。1.2 线束的搭铁、搭铁点位置的设计注意事项1.2.1弱信号传感器、精密器件的搭铁线，应单独就近搭铁；1.2.2各个电子控制信号单元必须单独搭铁，防止信号干扰；1.2.3蓄电池负极、发动机、变速箱搭铁要慎重选择。1.2.4搭铁线连接端子最好采用表面镀层的铜件，裸铜端子于铝壳体直接搭接易产生氧化层。1.2.

7、5 搭铁点数量不宜过少，一般为6-10个，位置要便于安装、维护，并考虑搭铁体电压降的影响。1.3 常见的几种搭铁线引出方式根据搭铁点螺栓大小与连接点位置不同，搭铁端子通常采用孔式接头，既能单线压接、又能多线压接。一般情况下孔式接头尾部要求穿热缩管,有些特殊搭铁点需要安装橡胶件进行防尘、水、油污或者起隔离作用。如：Y8-2.5、Y6-6、DJ431-6系列、DJ431-8系列孔式接头端子。特别是DJ4355-1配和DJ4355-2能将搭铁线分成两组单独操作，总装时扣合使用，十分方便。也可将搭铁线压接端子后使用特殊连接器进行集中搭铁，如图1 。 图1 搭铁方式 总之：在线束产品设计初期，在满足电气

8、性能的基础上，合理设计搭铁线的引出位置和搭铁点的数目，同时也要考虑线束中搭铁线集中连接问题，便于后期的工艺过程控制和生产作业的可操作性。当前，在汽车线束设计中首选连接器、连接片集中搭铁，或者通过保险盒集中搭铁，安全可靠、便于检查维修。一般情况下采用孔式接头搭铁，多线压接时优先选用扣合式端子。2、线束中搭铁线内部集中连接的工艺设计方案工艺设计是对产品的输入和输出过程，整个设计方案都是围绕质量、成本、可操作性展开，最终满足产品特性的各种要求，同时来控制制造成本。当工艺设计展开时，首先要考虑产品质量，确保接点位置不重叠，不过大，不设计在分支上；其次考虑到工人生产可操作性、最大限度的降低工作难度；最后

9、按就近搭铁的原则，尽量节约线材。确定搭铁线在线束内部集中压接点位置、内部连接点的集中连接方式、制订技术要求等。由于不同的汽车电线束中分支位置、尺寸、以及电器功能、搭铁点位置、数量各不相同，搭铁线的内部连接方式多样化。本文用长城某车型的仪表线束中的搭铁线三种设计方案，并做出对比。2.1 搭铁线内部集中连接设计方案1（图2） 图2 电线走向及接点连接方案2.1.1 搭铁点电线（50号线）开口三处2.1.2 绑线、抽线、绕盘4组(注：电线长度280-1650MM)2.1.3三处接点都采用U型端子冷冲压接，有两处接点需要用冷冲后焊锡2.1.4 冷冲压接移动3次，焊接移动1次，接点处密封绝缘处理移动1次

10、2.1.5 接点处密封绝缘处理完毕，单独抽盘后移动到总装区按照设计方案1操作起来比较繁琐，该组搭铁线经过多次移动后，压接点电线出现导线芯（铜丝）被折断的现象，且电线十分凌乱，单独抽盘很耗费工时。在总装操作中电线互绞严重，严重影响流水线总装速度，接点多导致线束上的电压降增大，使线束质量降低，可操作性差，制作和控制成本增高。2.2搭铁线内部集中连接设计方案2（图3）图3 首次优化后的电线走向及接点连接方案2.2.1 新增过渡线50Z，断开原50号线为：50和50-1，50压接搭铁点端子DJ431-6C2.2.2 将三组电线分别绑线、抽线（不绕盘）后放周转盒内（注：电线长度300-1100MM）2.

11、2.3 先冷冲压接右端接点，后压接左端接点2.2.4热缩两个双壁热缩管2.2.5单独抽盘、对折捆扎后移动到总装区方案2同方案1比较，连接点数量减少一个，导线内部电压降有所降低，操作难度降低，过程控制能力加强，导线线芯折断现象减少，总的来说线束质量性能有所提升，但是使用导线的总长度增多，使原材料成本增高，此方案不是最佳方案。2.3搭铁线内部集中连接设计方案3（图4）图4 最终电线走向及接点连接方案2.3.1新增50-A 50-B 50-C 50-D四根2.0平方连接线2.3.2要绑线4组，抽线后放入周转盒内，不绕盘2.3.3冷冲压接四处连接点，接点套入双壁热缩管后并热缩处理2.3.4最后冷冲压接

12、DJ4355-1和DJ4355-22.3.5冷冲完毕，挂在周转车，待总装，流水线扣合DJ4355-1和DJ4355-2 此方案于方案2进行比较，操作难度进一步降低，连接点的减少使导线上的电压降降到最低程度，保证了电气性能，此方案使用的导线总长度最小，大大的减少了原材料的用量，使原材料成本和控制成本都有所降低。通过控制四个接点在线束主干中的不同位置，保证线束主干粗细均匀。在总装过程中减少搭铁线互绞的几率，使生产效率有所提高。总体衡量上面的三个设计方案，方案3是最为理想。因为不同的电线束主干长度、分支出线位置、搭铁线根数、搭铁点位置各不相同，所以应根据实际情况选择搭铁导线集中连接点，来设计搭铁线的

13、连接方案。总体设计原则是：A集中连接点的位置选择必须满足线路原理要求。B兼顾搭铁电线走向合理，应最短为佳C集中连接点不能过于密集，接点之间或接点到分支点之间的相距至少30MM，压接点过于密集容易造成线束局部过热，过热部位导线的绝缘层容易老化、龟裂，时间长久造成烧线。3、搭铁线集中连接时接点的工艺处理3.1采用U型连接端子（图5）冷冲压接3.1.1根据接点线径总和选择U型端子和冲床（压接机）（表1）图5 U型端子 3.1.2为每个型号的U型端子制定专用的压接模具和钳口（图6）图6 整套压接模具和钳口3.1.3为压接机配备压力监控装置，当出现异常情况（深打、浅打、漏线、铜线打断、芯线翘出、皮线咬入

14、等）时，自动报警并锁定压接设备，必须手动解除锁定。（图7） 图7 压力监控装置3.1.4必须为每个连接点做剖面分析并制定压接标准（表2）。序号接点线号接点型号压接高度（mm）公差压接宽度（mm）公差150DJ4604.69±0.107.19±0.10表2 接点压接标准样表3.1.5测试拉力时选该压接点线径最小的电线，拉力值见表3序号电线截面积（mm2）拉力强度（N）序号电线截面积（mm2）拉力强度（N）10.355052.022020.56563.0310 30.75（0.85）9075.040041.2513086.05001）接点或一个端子同时连接两根及两根以上电线时，

15、选择截面积较小的电线测量拉力。表 3 拉力值3.1.6压接点剖面要求符合QC/T29106-2004，附录A 端子与电线导体压接处和压接接点处横断面的要求。3.2接点采用超声波焊接超声波焊接是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊时，焊接工件在较低的静压力下，由声极发出的高频振动能使铜丝表面间产生强裂摩擦而形成分子层之间的熔合，快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工。然而机械式冷冲U型端子压接只是将接点部位的电线铜丝进行简单的物理挤压粘合，利用铜丝间的表面摩擦力来保证电线之间的连接。3.2.1超声波焊接与冷冲U型压接剖面对比（图9）图9 剖面对比图片3.2.2超声波焊接

16、与冷冲U型压接拉脱力测试对比（表4）表4 超声波焊接与U型端子压接拉脱力对比3.2.3超声波焊接与冷冲U型压接电阻测试对比（表5）表5 超声波焊接与U型端子压接电阻测试3.2.4超声波焊接导线的最小拉脱力要求（表6），拉脱力测试方法（图10）表6超声波焊接导线的最小拉力要求图10 超声波焊接导线的拉力测试示意图3.2.5超声波焊接导线的最小撕裂力要求（表7），撕裂力测试方法（图11）表7 超声波焊接撕裂力最小要求图11 超声波焊接撕裂力测试示意图 3.2.6超声波焊接常见的几种缺陷（图12）超声波焊接常见缺陷有：a拼接重叠，搭接过长，b拼接过短，搭接未到位，c焊接压强太低，铜丝外漏，d焊接压强

17、及振幅太大，与焊接工具头粘连，e焊块间隙太大，出现飞边现象。图12 超声波焊接的缺陷示意图采用超声波焊接具有电阻系数低，导电性能好，焊接点内部受外界水分、油污等不良因素影响较小，焊点内部铜丝基本不会产生锈蚀氧化等不良状况。焊接点质量、电性能比较稳定。采用U型端子压接电阻系数相对较高，质量稳定性能相对略低。但是具有成本低、操作效率高的优势。4、接点的绝缘处理无论是采用超声波焊接还是采用U型端子冷冲压接的接点，根据线束产品图纸设计要求不同，接点绝缘方式也多种多样，一般采用双壁热缩管、PVC胶带、4651胶带、特种耐磨绝缘胶带等。结束语：本文对汽车搭铁线的产品设计和后期工艺过程设计做出分析，并列举实例来阐述搭铁线在线束内部连接点设计和搭铁点的引出方面进行类比分析，体现出不同的设计方案对产