線束插接件故障模式及改善對(duì)策

摘 要：近五年來(lái)中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)生了重大的變化，新能源汽車(chē)的占比逐漸提高，2022年新能源汽車(chē)市場(chǎng)份額超過(guò)25%。新能源汽車(chē)的電氣功能越多，對(duì)應(yīng)的線束插接件越多，線束插接件的故障逐漸成為影響功能實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要因素。線束插接件的常見(jiàn)失效模式有插接件端子退針、歪針、擴(kuò)孔，插接件虛接等多種模式，插接件以上失效模式也不能完全被EOL設(shè)備或功能檢查所攔截，存在逃逸至客戶(hù)的風(fēng)險(xiǎn)，所以需要針對(duì)各種失效模式從設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、對(duì)配、出廠檢查多環(huán)節(jié)去尋找改善方案。

關(guān)鍵詞：插接件 退針 歪針

1 緒論

新能源汽車(chē)線束分為高壓線束和低壓線束，高壓線束負(fù)責(zé)將電池存儲(chǔ)的電能傳輸至各個(gè)高壓部件，空調(diào)壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及PTC模塊等。低壓線束是整車(chē)線束的最主要的部分，主要是將低壓供電傳遞至各個(gè)ECU和用電器，傳輸CAN、LIN信號(hào)、視頻線信號(hào)等。整車(chē)線束中高壓線束相對(duì)較短，是連接高壓部件之間的線束，長(zhǎng)度幾十米，低壓線束長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高壓線長(zhǎng)度，例如某款新能源汽車(chē)的低壓線束長(zhǎng)度超過(guò)18km。由于低壓線束是連接各個(gè)用電器之間的紐帶，所以線束與用電器之間、線束與線束之間的插接件非常多，線束插接件的對(duì)配次數(shù)越多，潛在的失效越多。

以某款SUV車(chē)型為例，整車(chē)上存在超過(guò)1000個(gè)線束插接件，每天裝配車(chē)間都會(huì)反饋線束插接后退針、歪針問(wèn)題，后續(xù)檢驗(yàn)車(chē)間也有反饋插接不良造成的電器功能問(wèn)題?？傮w上看主要分為退針、歪針和虛接的故障模式。

2 常見(jiàn)失效模式及改善對(duì)策

本文針對(duì)退針、歪針的失效，總結(jié)了以下產(chǎn)生原因并針對(duì)不同失效討論了對(duì)應(yīng)改善對(duì)策。

2.1 物流包裝

物流包裝在線束插接問(wèn)題中的影響往往被忽略，但也是其中一個(gè)重要因素。對(duì)于線束廠商要增加過(guò)程防護(hù)，從線束與端子壓接完成到產(chǎn)品的電檢工裝測(cè)試臺(tái)增加端子的防護(hù)工裝，消除端子在零件廠商過(guò)程發(fā)生歪斜。零件出廠的物流包裝要對(duì)較大型號(hào)插接件重點(diǎn)防護(hù)，這些插接件一般開(kāi)口較大，如果ECU或者線束在插接件沒(méi)有增加防護(hù)，存在異常情況將插接件內(nèi)部的端子撞歪，帶來(lái)插歪的風(fēng)險(xiǎn)。物流環(huán)節(jié)過(guò)程很難杜絕一切異常，并無(wú)法做到整個(gè)環(huán)節(jié)的追溯，所以需要在物流包裝源頭上增加措施。改善措施：針對(duì)插接件開(kāi)口較大的ECU增加防護(hù)罩或珍珠棉對(duì)接口進(jìn)行防護(hù)，對(duì)線束產(chǎn)品增加膠帶，纏繞插接件接口，對(duì)內(nèi)部端子起到防護(hù)作用。

2.2 匹配設(shè)計(jì)

2.2.1 公母端尺寸匹配設(shè)計(jì)余量不合理

一般線束插接件端在設(shè)計(jì)選型時(shí)都會(huì)考慮公母端為同一家配套產(chǎn)品，公母端護(hù)套都是成熟的標(biāo)準(zhǔn)件，從插接導(dǎo)向槽到完全對(duì)配的整個(gè)過(guò)程匹配很好，插歪風(fēng)險(xiǎn)很低。目前存在線束和用電器對(duì)配的情況，用電器端的護(hù)套都是廠家根據(jù)插接件圖紙尺寸逆向開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的。關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)需要充分考慮導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的尺寸，既要能保證合理導(dǎo)向的作用，也要規(guī)避難對(duì)配的情況。

例如開(kāi)音量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，線束母端為MOLEX標(biāo)準(zhǔn)件，開(kāi)關(guān)為供應(yīng)商注塑件，公母端導(dǎo)向尺寸配合相差超過(guò)0.5mm，加上開(kāi)關(guān)屬于盲插插接件，人機(jī)工程差，員工無(wú)法保證平直對(duì)配，造成端子歪斜插入維修孔，如果公端硬碰母端塑殼造成退針，兩者失效模式都會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)功能失效。

改善措施：對(duì)開(kāi)關(guān)Z向尺寸進(jìn)行修模，內(nèi)部導(dǎo)向筋條增加0.2mm，改善了退針和歪針的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 線束扭轉(zhuǎn)帶來(lái)的歪針風(fēng)險(xiǎn)未識(shí)別

某氣囊線束插接件在設(shè)計(jì)選型時(shí)存在線束扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致插接件護(hù)套內(nèi)端子明顯歪斜的隱患。當(dāng)前設(shè)計(jì)上線束端子在護(hù)套內(nèi)部限位不足，導(dǎo)線上的扭轉(zhuǎn)將旋轉(zhuǎn)角度傳遞至護(hù)套內(nèi)部端子，端子就會(huì)出現(xiàn)偏移不居中的現(xiàn)象，最大偏移1mm，母端插接件的插孔壁厚0.5mm，一旦歪斜查過(guò)0.5mm很容易造成插歪。

改善措施：臨時(shí)在線束上增加波紋管護(hù)套，消除裝配過(guò)程環(huán)節(jié)扭轉(zhuǎn)線束的風(fēng)險(xiǎn)。永久措施替換新的插接件結(jié)構(gòu)，內(nèi)部限位更好，即使線束有扭轉(zhuǎn)，內(nèi)部端子也不會(huì)有偏移。

2.3 端子保持力

端子保持力的大小取決于插接件內(nèi)部限位端子掛臺(tái)的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健程度。線束端子在插接件內(nèi)部由限位掛臺(tái)固定，如果掛臺(tái)結(jié)構(gòu)薄弱，端子的保持力就偏小。當(dāng)端子輕微歪斜對(duì)接時(shí)，公端會(huì)插接到母端護(hù)套導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或者母端端子金屬上，整體插接力會(huì)偏大，端子保持力不足就會(huì)產(chǎn)生退針的現(xiàn)象。另一種情況是線束端子在裝配時(shí)沒(méi)有完全導(dǎo)入的限位掛臺(tái)內(nèi)，端子保持力幾乎為0，對(duì)配后就會(huì)出現(xiàn)退針的現(xiàn)象。線束廠商裝配是有要求端子插入后回拉，但是均為人工裝配，人員波動(dòng)，技能熟練度會(huì)影響回拉的檢查。出廠的電檢臺(tái)一般是觸點(diǎn)檢測(cè)導(dǎo)通，保持力無(wú)法檢測(cè)，所以主機(jī)廠也會(huì)發(fā)現(xiàn)類(lèi)似端子未裝配到位造成的退針案例。下圖為線束母端未裝配至護(hù)套掛臺(tái)的案例。

改善措施：產(chǎn)生環(huán)節(jié)主要在線束廠商裝配過(guò)程，需要從人員技能培訓(xùn)，人員穩(wěn)定性入手，減少頻繁新人上崗操作的機(jī)會(huì)。

2.4 裝配工藝

2.4.1 裝配工藝布局不合理

一般插接件的裝配要求有平直對(duì)配的要求，但是部分區(qū)域由于工藝布置原因，造成員工很難做到。例如某車(chē)型A柱區(qū)域的線束插接件工藝上要求先固定主線束和頂棚線束卡扣，再對(duì)配插接件，兩個(gè)插接件對(duì)配時(shí)受制A柱空間影響，平直對(duì)配的要求存在無(wú)法執(zhí)行到位的情況，并且插接對(duì)配時(shí)阻力較大有，容易出現(xiàn)退針的故障。

改善措施：優(yōu)化工藝裝配順序，先對(duì)配頂棚線束和車(chē)身線束，對(duì)配時(shí)線束自由狀態(tài)存在較大的操作空間，可以按照設(shè)計(jì)要求，按壓塑殼鎖止機(jī)構(gòu)裝配，然后再固定插接件的鈑金卡，這樣既減小了對(duì)配的阻力，又改善了平直對(duì)配的作業(yè)環(huán)境，有效解決緊靠A柱鈑金造成的插接問(wèn)題。工藝環(huán)節(jié)要梳理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的人機(jī)工程、工藝布局等是否合理，并給予改善。

2.4.2 裝配工藝無(wú)自檢標(biāo)準(zhǔn)要求

插接失效后需要最早的發(fā)現(xiàn)，員工對(duì)配結(jié)束后就需要有意識(shí)的判斷本次裝配是否合格。當(dāng)前指導(dǎo)員工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)只有要求平直對(duì)配，回拉檢查是否虛接，對(duì)配合格的判斷有缺失。工藝上對(duì)所有插接件進(jìn)行梳理，結(jié)合崗位環(huán)境噪音，將可以明確通過(guò)插接合格“咔噠”音作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)入作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

例如下圖是某車(chē)型直流充電系統(tǒng)的一個(gè)低壓控制回路插接件，母端護(hù)套有被公端插接的痕跡，判斷由于公端有歪斜強(qiáng)行對(duì)配將公端對(duì)配至母端維修孔內(nèi)造成的問(wèn)題。實(shí)測(cè)歪斜對(duì)配阻力38N，正常對(duì)配20N以?xún)?nèi)。

改善措施：對(duì)配完成有明確咔噠音的，寫(xiě)入作業(yè)指導(dǎo)書(shū)；對(duì)于歪斜插接阻力差異明顯的，在作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中寫(xiě)入阻力大的后果，固化的內(nèi)容對(duì)員工重新培訓(xùn)。

2.5 不合理的電檢工裝造成退針

線束廠商的電檢一般都是伸縮針形式對(duì)插接件導(dǎo)通測(cè)試，不會(huì)對(duì)端子造成損傷。但存在一些外包零件，例如保險(xiǎn)杠總成是前保供應(yīng)商將線束固定在前保上，并完成導(dǎo)通檢測(cè)。前保廠商對(duì)線束電檢臺(tái)的選型考慮上未識(shí)別電檢臺(tái)與線束對(duì)配后可能造成端子歪針的風(fēng)險(xiǎn)，PFMEA中未能充分識(shí)別造成歪針潛在因素和對(duì)策，一旦電檢設(shè)備端的檢具出現(xiàn)問(wèn)題后會(huì)造成批量的線束端子歪斜退針問(wèn)題。下圖是某車(chē)型前保供應(yīng)商因?yàn)闄z具母端存在異物未及時(shí)點(diǎn)檢維修，線束經(jīng)過(guò)與電檢測(cè)試設(shè)備對(duì)配后出現(xiàn)批量前保線束退針的案例。

改善措施：對(duì)電測(cè)設(shè)備改造，需要滿足以下條件：一是公端子治具必須佩戴防歪格柵，以保障歪斜的端子無(wú)法導(dǎo)通；二是電測(cè)探針使用螺紋臺(tái)階針，可有效的預(yù)防電測(cè)過(guò)程端子被頂出去，三是根據(jù)尺寸鏈計(jì)算出端子在護(hù)套內(nèi)移動(dòng)量，從而制作探針，并建立探針日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。

2.6 人員操作

2.6.1 裝配人員

插接件連接一般是沒(méi)有工裝輔具保證裝配到位的，所以對(duì)員工技能熟練度有較高要求，如不做管理就會(huì)出現(xiàn)虛插、暴力操作退針、歪針等問(wèn)題。裝配人員在上崗前要做好完整的應(yīng)知、應(yīng)會(huì)以及實(shí)操培訓(xùn)。插接件的應(yīng)知：插接件的種類(lèi)包括拉拔試插接件、二次鎖止插接件、高壓插接件等認(rèn)知；插接件基本應(yīng)會(huì)：對(duì)各類(lèi)插接件操作要領(lǐng)應(yīng)會(huì)，同時(shí)根據(jù)要領(lǐng)可完成獨(dú)立操作；插接件感知訓(xùn)練：通過(guò)線下接插件的實(shí)操訓(xùn)練能掌握區(qū)分各類(lèi)接插件在插接過(guò)程中正常接插和異常插接不同的感知并能準(zhǔn)確判斷異常。

2.6.2 返修人員

車(chē)輛下線之后由于出現(xiàn)功能問(wèn)題，返修人員需要對(duì)導(dǎo)線通斷或者總線網(wǎng)絡(luò)中采集報(bào)文數(shù)據(jù)，需要從接插件處測(cè)量，如果測(cè)量工具不合理比如使用萬(wàn)用表表筆直接懟線束母端或者暴力操作就會(huì)出現(xiàn)懟壞護(hù)套造成退針，懟大母端造成擴(kuò)孔。

改善措施：班組的晨會(huì)對(duì)歪斜對(duì)配、暴力操作等行為進(jìn)行后果教育，增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)；車(chē)間設(shè)立定期培訓(xùn)機(jī)制，開(kāi)展道場(chǎng)培訓(xùn)，對(duì)插接件正常裝配的插入力和聲音進(jìn)行培訓(xùn)，模擬端子歪斜及退針場(chǎng)景培訓(xùn)員工對(duì)異常插接阻力的識(shí)別，提高員工技能；工廠建立合理的獎(jiǎng)懲機(jī)制鼓勵(lì)員工異常舉手，增加自互檢的方式，在裝配或互檢崗位及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。另外管理層需要在人員穩(wěn)定性方面提出方案，通過(guò)減少人員波動(dòng)，使用熟練工降低人的因素造成插接不良問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

線束插接件故障是普遍存在的一個(gè)問(wèn)題，影響因素涉及物流包裝設(shè)計(jì)、物流翻包、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝布局和人員操作等多個(gè)方面?，F(xiàn)階段解決插接件歪針、退針的問(wèn)題不能僅靠人員操作上的提前檢查，手感檢查的方式，還需要從零件端子的垂直度保證是否可靠，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否穩(wěn)健，工藝布局、人機(jī)工程是否合理，零部件和主機(jī)廠人工操作熟練度是否達(dá)標(biāo)等環(huán)節(jié)考慮。其次主機(jī)廠也要在EOL檢驗(yàn)中研究退針、歪針造成間歇性故障的攔截方案，通過(guò)EOL設(shè)備程序優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)插接件造成的短路開(kāi)路歷史故障碼的識(shí)別，提高插接件故障攔截成功率，降低逃逸至客戶(hù)的概率。最后要研究新技術(shù)的應(yīng)用替代線束插接件，產(chǎn)品設(shè)計(jì)向模塊化、集中化的域控制發(fā)展，模塊內(nèi)部使用多層PCB、FPC等技術(shù)方案減少線束插接的數(shù)量。

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