整車裝配中線束失效模式分析

歐文軍，方 成，王 宇，李曉剛

（上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000）

線束作為汽車的“神經(jīng)系統(tǒng)”，負(fù)責(zé)汽車各部分之間電壓和信號等數(shù)據(jù)的傳遞［1］。同樣，線束也如“神經(jīng)系統(tǒng)”般復(fù)雜和脆弱，在整車制造過程中容易出現(xiàn)大量問題［2］。整車裝配中線束失效模式的分析及解決，成為保障汽車安全的重要一環(huán)。特別是在如今汽車電子系統(tǒng)不斷向集成化、功能化、智能化發(fā)展的今天，線束失效的發(fā)生將直接導(dǎo)致整車“癱瘓”，汽車線束的失效模式正引起人們的極大關(guān)注［3］。文章對整車裝配過程中的線束失效模式進(jìn)行了整理與分析，并提出了相應(yīng)的解決方案，為汽車線束設(shè)計(jì)和裝配提供了指導(dǎo)。

1 汽車線束簡介

圖1 某項(xiàng)目門線束

汽車線束的作用是將蓄電池或者發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能傳遞到用電設(shè)備，同時擔(dān)任整車信號等數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?。如圖1所示，汽車線束由導(dǎo)線、端子、包覆物、接插件和其他部分組成。導(dǎo)線由線芯和絕緣層組成，因?yàn)槠嚢惭b空間和安裝條件較為嚴(yán)苛，所以導(dǎo)線要求具有較高的柔韌性。為了增加柔韌性，車用導(dǎo)線芯線被拉成多根，而導(dǎo)線變細(xì)后也增大了線束姿態(tài)的自由度和被割斷的風(fēng)險。絕緣層和包覆物作用類似，對導(dǎo)線提供保護(hù)和隔離作用，它們的選用影響導(dǎo)線的安全。接插件用于連接導(dǎo)線和用電器、導(dǎo)線和導(dǎo)線，由公端和母端組成，公母端對配的匹配性以及端子對接均對電路導(dǎo)通功能有影響。其他部分如卡釘、悶頭等，影響線束走向和整車防水。線束各個部件共同完成整車電壓、信號等數(shù)據(jù)的傳遞，任何一個部分出現(xiàn)失效都會對整車的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2 整車裝配中線束失效模式

為了提高生產(chǎn)的效率以及方便維修，整車裝備工藝會采用將裝配步驟打散，分配給各個工位的策略。線束的安裝同樣如此，這種“化整為零”的裝配策略顯著提高了整車的制造速度，但由于裝配的分散，線束接口及定位件繁多，往往會增大線束失效產(chǎn)生的概率。圖2為某汽車總裝車間的主要工段的示意圖。線束裝配貫穿整車制造過程，其主要分布在內(nèi)飾及門線工段，同時底盤工段也存在部分接插件的對接。整車線束裝配跨度大、工序多，線束失效也相應(yīng)較多。整車裝配中線束失效模式主要分為干涉失效、人機(jī)失效、設(shè)計(jì)失效、匹配失效、功能失效、異響失效等幾類。

2.1 干涉失效

圖2 某汽車總裝車間主要工段分布圖

線束的干涉失效是指線束與周圍部件的間隙過小導(dǎo)致的問題或者由此引起的風(fēng)險。線束干涉失效產(chǎn)生的原因可以分為設(shè)計(jì)問題、裝配制造問題、品質(zhì)問題和潛在問題。設(shè)計(jì)問題是由于設(shè)計(jì)階段沒有考慮線束與周圍的環(huán)境間隙引起的，可以通過設(shè)計(jì)階段的三維模擬評審發(fā)現(xiàn)不符合項(xiàng)并加以更改，尤其關(guān)注極限狀態(tài)下的間隙。裝配制造也會引起干涉失效，線束本身自由度高，姿態(tài)難以固定，在制造、運(yùn)輸和裝配的過程中均會出現(xiàn)狀態(tài)變化，狀態(tài)的不利變化會縮小線束與周圍環(huán)境的間隙，引起干涉失效。針對裝配制造引起的干涉失效，可以通過規(guī)范制造、運(yùn)輸和安裝的操作流程或者工藝更改來避免。品質(zhì)問題引起的干涉失效，供應(yīng)商品質(zhì)管理工程師加強(qiáng)對物料品質(zhì)的控制即可解決。潛在問題發(fā)生在工程師團(tuán)隊(duì)無法確定風(fēng)險是否存在的情況下，這時耐久車及試驗(yàn)車的數(shù)據(jù)就成為了干涉失效界定的重要依據(jù)。

2.2 人機(jī)失效

整車裝配過程中的人機(jī)失效是由于制造工藝違背人機(jī)工程引起的。人機(jī)工程是人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用，人機(jī)工程研究的目的是提高生產(chǎn)的高效性、安全性以及員工的舒適感、健康。整車裝配過程中線束的人機(jī)失效主要包括線束安裝力大、裝配手勢和姿勢不當(dāng)、反饋缺失這三種。線束過硬是安裝力大的主要原因，人機(jī)工程對員工各個部分的受力有嚴(yán)格的定義；裝配空間小、裝配局部受力大、高頻勞損等對線束的裝配也有重要影響；裝配視覺或者聽覺的反饋不僅影響線束安裝的效率，還對整車品質(zhì)和人員安全有重大意義。針對線束的人機(jī)失效，設(shè)計(jì)研發(fā)階段的虛擬評估尤為重要，同時各部門進(jìn)行高頻次聯(lián)合試裝，在設(shè)計(jì)階段就將人機(jī)失效避免。

2.3 設(shè)計(jì)失效

整車裝配過程中的線束的設(shè)計(jì)失效常常出現(xiàn)在造車前期階段。某項(xiàng)目工廠試驗(yàn)的第1階段出現(xiàn)過線束零件標(biāo)簽紙數(shù)目不對，線束接插件沒有對接件等設(shè)計(jì)發(fā)布失效。線束設(shè)計(jì)失效只出現(xiàn)在首次造車或者工程更改后，同時線束發(fā)布問題能被快速發(fā)現(xiàn)并解決。為了避免或者減少設(shè)計(jì)失效問題，在設(shè)計(jì)發(fā)布前應(yīng)該仔細(xì)核對零件清單并對樣件狀態(tài)進(jìn)行核對。

2.4 匹配失效

線束的匹配失效在整車裝配過程中也時有發(fā)生，這類失效主要發(fā)生在卡釘和接插件上。線束卡釘安裝有匹配度和插拔力的要求，接插件公母端對配也需要滿足匹配度和插拔力的要求。此外，線束卡釘和接插件的安裝還與裝配空間息息相關(guān)。某項(xiàng)目造車階段出現(xiàn)車身鈑金孔位置變化但是線束卡釘位置沒有跟隨更改的匹配失效，導(dǎo)致線束卡釘無法安裝。對于這類匹配失效，研發(fā)人員應(yīng)在數(shù)模設(shè)計(jì)階段就提前介入，并在數(shù)模上進(jìn)行匹配相關(guān)的檢查，同時在后期工程變更時及時告知周圍零件對應(yīng)的工程師，溝通后協(xié)同更改，保證線束更改的可匹配性。

2.5 功能失效

線束在整車上承擔(dān)傳遞電能及電壓等信號的作用，線束的失效往往會引起整車的功能失效。整車裝配過程中的線束功能失效種類繁多，汽車電子相關(guān)工程師通過SPY3等工具確定問題所在的區(qū)域，線束工程師結(jié)合電路原理圖和線束裝配圖確認(rèn)出問題的具體部位。整車裝配過程中線束功能失效主要由接插件對接不到位、彎針及二次鎖未鎖止引起。此外，整車線束裝配未按照法規(guī)要求也會引起功能失效。例如整車供電的應(yīng)急切斷線，法規(guī)要求應(yīng)急切斷線束需要在可輕易切斷的區(qū)域，以便在車輛重大事故時第一時間進(jìn)行切斷，解救車內(nèi)人員。

2.6 異響失效

線束異響失效的產(chǎn)生主要有幾種原因，包括線束不固定與周圍零件碰撞、線束卡釘安裝不緊和線束接插件未固定等。解決異響失效的主要難點(diǎn)在于找到異響源，一般替換法和聽診設(shè)備就能找出線束異響失效的異響源，針對異響失效的原因?qū)€束狀態(tài)進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整即可解決線束異響失效。同時，在設(shè)計(jì)階段可通過包絡(luò)分析提前識別一些異響失效產(chǎn)生的可能，針對線束過長引起的異響失效可通過使用海綿膠帶來解決。

2.7 其他失效

整車裝配過程中線束還會存在其他失效模式，比如線束包覆物顏色不美觀，線束變更零件無法切換等。美觀這類復(fù)雜失效需要結(jié)合多方的評估意見進(jìn)行更改，市場調(diào)查尤為重要；而物料切換失效問題往往不是一個人能解決的，嚴(yán)格遵守物料切換流程可以很大程度的避免這類問題。

2.8 線束失效實(shí)例分析

某項(xiàng)目線束失效的種類及數(shù)量分布，如圖3所示，該項(xiàng)目中管路失效占到了線束失效的50%以上，其次就是人機(jī)失效和設(shè)計(jì)失效。整車線束繁多，遍布車輛的每一個區(qū)域。同時，線束姿態(tài)自由度高，生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝工藝都會對其姿態(tài)產(chǎn)生影響，當(dāng)這些影響導(dǎo)致線束與數(shù)模狀態(tài)偏離時，往往會引起管路失效。整車裝配過程中線束管路失效常有發(fā)生，管路評估成為了線束相關(guān)工作的一個重要組成部分。線束的人機(jī)失效主要來自于線束安裝困難，因?yàn)榫€束裝配過程涉及程序多，多步操作后常造成線束扭曲進(jìn)而消耗線束長度，導(dǎo)致安裝前需要較大的力將卡釘拉至對配位置。同時主線束回路多，線束粗且硬，主線束的裝配常常是人機(jī)失效的重災(zāi)區(qū)。

圖3 某項(xiàng)目線束失效種類及分布

3 結(jié)論

隨著人們對汽車功能的需求越來越大，整車線束也將越來越復(fù)雜。相應(yīng)地，整車裝配過程中的線束失效也會越來越多。文章首先對線束進(jìn)行了簡單的介紹，然后重點(diǎn)對整車裝配過程中的線束失效進(jìn)行了系統(tǒng)分類，并針對各種失效模式的特點(diǎn)提出了解決的方法。即設(shè)計(jì)階段仔細(xì)核對零件清單并嚴(yán)格模擬狀態(tài)，樣件生產(chǎn)后進(jìn)行多方試裝，更改時考慮周圍零件，安裝過程中嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝。這些解決方案的積累對線束失效處理具有一定指導(dǎo)意義。