簡(jiǎn)述汽車連接器接線端子和多芯線束連接界面

王延濤

（河南天海電器有限公司 連接器研發(fā)中心，河南 鶴壁 458030）

連接器接線端子和多芯線束的連接是電子線束行業(yè)，特別是汽車行業(yè)常用的導(dǎo)線連接方式。汽車整車線束又由許多分支線束組成，而分支線束必須通過(guò)連接器實(shí)現(xiàn)連接，連接核心部件通過(guò)接線金屬端子實(shí)現(xiàn)電器連接。接線金屬端子簡(jiǎn)稱接線端子，它和導(dǎo)線通過(guò)焊接或壓接的方式連接。接線端子一般按照用途分為插頭端子、插座端子、孔式端子和U型接頭等端子。汽車線束連接器端子和多芯導(dǎo)線的連接方式多采用冷壓接方式，這是一種比較常用且成熟的連接方式。另一種熱壓接工藝為焊接工藝，即焊接連接，一般采用超聲波焊接的方式。連接器的端子一般同導(dǎo)線連接單元連接，這種連接提供不可拆卸連接的連接界面，一般是摩擦鎖合連接或者材料鎖合連接[1]。本文專題介紹冷壓接和熱壓接的連接界面。

1 端子和多芯線束導(dǎo)線連接界面分類

1.1 冷壓接連接界面

冷壓接是指在端子和導(dǎo)線接觸區(qū)域采用冷壓接專用設(shè)備施加壓力，實(shí)現(xiàn)端子和導(dǎo)線不可拆卸連接的工藝。根據(jù)閉合形式可以分為開(kāi)式壓接或閉式壓接。

1.1.1 開(kāi)式壓接

開(kāi)式壓接是端子壓接前壓接尾部是開(kāi)放式的壓接，常規(guī)的F型端子就是這種壓接方式。F型端子擁有大小兩種尾部（圖1），大尾部和小尾部中間有間隔。大小尾部分別壓接絕緣皮線和銅導(dǎo)線，又稱為絕緣壓接尾部和導(dǎo)線壓接尾部。導(dǎo)線壓接尾部通過(guò)壓接鉗口壓接住導(dǎo)線并緊固，起到導(dǎo)電和防止拉脫的作用。絕緣壓接尾部通過(guò)壓接鉗口壓接并包裹住皮線，起到固定導(dǎo)線的作用，有時(shí)候端子需要密封，在絕緣尾部可以固定密封堵，起到密封作用。

圖1 F型壓接尾部示意圖

F型開(kāi)式壓接導(dǎo)線后，大小尾部連接界面呈現(xiàn)的剖面不同，小尾部剖面形狀像“B”字型，大尾部呈現(xiàn)“O”字型，如圖2所示。

圖2 F型開(kāi)式壓接界面剖面示意圖

F型接線端子尾部和壓接之后的尺寸（圖3）并無(wú)國(guó)標(biāo)規(guī)定，因此針對(duì)壓接寬度和高度的設(shè)計(jì)，零部件供應(yīng)商按照各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者同客戶溝通確定，在USCAR-21標(biāo)準(zhǔn)里定義了影響剖面壓接的一些外觀要求和壓接之后的一些特征要素的技術(shù)要求。下文以THB端子1123801舉例說(shuō)明，見(jiàn)表1。

表1 F型端子壓接數(shù)據(jù)

圖3 F型端子壓接尺寸示意圖

端子壓接需要做剖面驗(yàn)證、拉拔力、電壓降等測(cè)試項(xiàng)目，滿足國(guó)標(biāo)QC/T 1067或者美標(biāo)USCAR-21或德標(biāo)LV214等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2 閉式壓接界面

閉式壓接是端子壓接前壓接尾部是閉合式的壓接，常規(guī)的O型端子就是采用閉式壓接方式，閉式壓接根據(jù)壓接之后界面形狀又可分為四點(diǎn)壓接、四方壓接和六方壓接等壓接方式。各種O型壓接界面分類見(jiàn)表3。

閉式端子因?yàn)槠鋲航泳€束的尾部界面是封閉的，所以只有壓接導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)，而且呈現(xiàn)“O”型，比如常見(jiàn)的管式端子、OT端子等（圖4）。閉式端子在汽車行業(yè)一般應(yīng)用于大電流端子和新能源領(lǐng)域的線束（圖5）壓接，具備安全可靠的特點(diǎn)，有一定的市場(chǎng)，端子壓接需要做剖面驗(yàn)證、拉拔力、電壓降等測(cè)試項(xiàng)目，滿足QC/T 1067或者USCAR-21、LV215-1等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 閉式壓接端子例圖

圖5 新能源線束和蓄電池端子應(yīng)用例圖

O型壓接尾部一般采用自動(dòng)化或者半自動(dòng)化壓接機(jī)通過(guò)壓接鉗口進(jìn)行壓接，根據(jù)壓接模具的設(shè)計(jì)，可以呈現(xiàn)不同類型壓接剖面。常見(jiàn)的壓接剖面類型見(jiàn)表2。

表2 各種O型壓接界面分類

1.2 焊接連接界面

焊接連接是指在端子和多芯導(dǎo)線接觸區(qū)域采用熱壓專用設(shè)備施加熱源和壓力實(shí)現(xiàn)端子和導(dǎo)線的不可拆卸連接的工藝。焊接工藝，根據(jù)加熱原理不同可以分為超聲波焊接、離子焊接和電阻焊接等工藝。超聲波焊接作為一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的固相連接技術(shù)，適用于鋁、銅等高導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料的連接，相較于激光焊接、傳統(tǒng)電弧焊、電阻焊，具有焊接效果好、焊接穩(wěn)定性高、焊接電阻率低和更節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，所以本章節(jié)著重介紹超聲波焊接端子的應(yīng)用。

超聲波焊接技術(shù)在端子和線束連接上應(yīng)用比較成熟，最高技術(shù)方法涉及通過(guò)以15～40kHz的頻率將絞合線一起振動(dòng)，從而在單根導(dǎo)線之間形成牢固的冶金結(jié)合。這種振動(dòng)能量會(huì)導(dǎo)致表面氧化物在單股導(dǎo)線上形成磨損，從而形成高導(dǎo)電冶金結(jié)合。如圖6所示。

圖6 超聲波焊接端子和焊接線束

超聲波焊接端子因?yàn)榫邆渖a(chǎn)效率高、焊接性能可靠、電壓降低的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也是線束行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，行業(yè)內(nèi)常用到焊接標(biāo)準(zhǔn)USCAR-38。超聲波焊接端子連接界面如圖7所示。

圖7 端子和線束導(dǎo)線超聲波焊接界面示意圖

USCAR-38對(duì)焊接端子界面的焊接寬度和壓縮比的具體要求見(jiàn)表3。

表3 USCAR-38部分焊接寬度和壓縮比的具體要求

超聲波焊接端子的DV驗(yàn)證按照USCAR-38標(biāo)準(zhǔn)同壓接一樣需要做剖面驗(yàn)證、拉拔力、電壓降等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，特別強(qiáng)調(diào)的是超聲波焊接端子針對(duì)小線徑（＜6mm2）的端子增加有線束剝離力的測(cè)試，相較于USCAR-21增加了對(duì)拉脫力的CPK驗(yàn)證要求。

1.3 機(jī)械壓接和超聲波焊接端子優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1.3.1 冷壓接

1）端子的壓接電阻相對(duì)較大，能量損耗較多，不利于節(jié)能減排。

2）端子尾部的存在造成端子成本和制造工藝比較復(fù)雜。

3）壓接端子尾部壓接范圍小，不利于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，需要開(kāi)發(fā)多個(gè)鉗口模具，成本較高。

1.3.2 超聲波焊接

1）焊接溫度達(dá)不到材料的熔點(diǎn)，減少了對(duì)材料的影響。

2）除了焊接銅線外，也可以焊接鋁線，解決了銅端子和鋁線壓接問(wèn)題。

3）焊接過(guò)程簡(jiǎn)單，且可靠性好。

4）焊接后連接電阻比壓接電阻小。

超聲波焊接端子目前日趨成熟，線束和端子焊接的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。圖8為冷壓接和超聲波焊接。

圖8 冷壓接和超聲波焊接

2 結(jié)束語(yǔ)

汽車線束導(dǎo)線和端子常用連接一般通過(guò)機(jī)械壓接或者超聲波焊接工藝實(shí)現(xiàn)，它們的連接界面是不可拆卸連接，要求可靠、低熱、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。一般壓接或者焊接之后會(huì)熱縮密封管，以保護(hù)連接界面被外界油污、灰塵和鹽霧的腐蝕，增強(qiáng)其耐久性能。工程師應(yīng)了解各種界面的特點(diǎn)，根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)合適的端子和導(dǎo)線連接界面方案。