集成式電器裝置板的研制與品質(zhì)控制

劉小群

（雅安小航電器有限責(zé)任公司技術(shù)部，四川 雅安 625000）

集成式電器裝置板總成裝配于陜西重型車集團奧龍系列新車型，是整車電器的核心。起到：分配負(fù)荷、集中供電、節(jié)省空間、簡化線束、降低成本和方便檢修的作用。

1 設(shè)計要求

1.1 插入力、拔出力

接線盒的插入力和拔出力應(yīng)符合如下規(guī)定：與接線盒相配的繼電器和熔斷器的插入力分別為50～150N和9～50N；繼電器和熔斷器插拔10次后允許插入力比規(guī)定值下降20%。繼電器選用宏發(fā)的，熔斷器選用力特的，經(jīng)試驗證明，其品質(zhì)可靠。扁平形插片插入力和拔出力參數(shù)見表1。

表1 扁平形插片插入力和拔出力

1.2 電壓降

當(dāng)負(fù)載電流I≤10 A時，其電壓降應(yīng)≤40 mV；I≤1A時，其電壓降應(yīng)≤4mV。除此以外，在任何情況下，其電壓降應(yīng)≤100mV。

1.3 耐電流強度性能

接線盒應(yīng)經(jīng)受熔斷器額定電流1.1倍的過電流強度而無損傷，試驗后電壓降允許增加20%。具有阻燃增強性能的FRPA6G15B盒體材料經(jīng)受此條件無損傷，試驗后電壓降只增加10%，產(chǎn)品有一定的強度。具有阻燃增韌性能的FRPA6G30B盒體材料經(jīng)受此條件無損傷，但較薄弱處易變形。故選FRPA6G15B盒體材料。

1.4 耐擊穿電壓強度性能

接線盒應(yīng)經(jīng)受50 Hz實際正弦波電壓、有效值1 000 V、歷時1 min的耐擊穿電壓強度試驗而無損傷。具有阻燃性能的FRPA6G15B盒體材料最小厚度1mm處能經(jīng)受此條件無損傷，具有阻燃增韌性材料經(jīng)受500V已損傷。故選FRPA6G15B盒體材料。

1.5 溫度范圍

接線盒為連續(xù)定額，應(yīng)能在－40～70℃溫度范圍內(nèi)正常接通、斷開。

1.6 外形及安裝尺寸

接線盒的外形尺寸為：345×185mm，安裝尺寸為：260×160mm。

1.7 外觀

外觀良好、顏色正常、無劃痕、無損壞、無色差、無毛刺。經(jīng)環(huán)境試驗后，不允許出現(xiàn)裂紋缺損等缺陷，表面不應(yīng)有明顯的顏色改變。

2 設(shè)計方案

2.1 插接件選擇

由于我公司跟陜汽配套產(chǎn)品占80%，故由我公司與陜重汽共同設(shè)計的裝置板接口方案，線束與此配套對插。在任何情況下，必須保證裝置板與主機廠的線束對插時不能插錯，那么在設(shè)計時就必須防錯。

此裝置板在駕駛室內(nèi)，其插接件設(shè)計原則為：不同孔位插接件或孔位數(shù)相同的采取一公一母式。材料采用性能好的阻燃ABS，其阻燃性能達(dá)V0級，即在明火燃燒1min，火焰離開后10s內(nèi)自熄。其具有優(yōu)良的加工性能和物理機械性能，可用于注塑、擠出等產(chǎn)品。表2為阻燃ABS性能指標(biāo)，表3為注塑加工條件。

表2 阻燃ABS性能指標(biāo)

表3 注塑加工條件

如注塑壓力和保壓壓力過小，零部件會產(chǎn)生未注滿等缺陷；如注塑壓力和保壓壓力過大，會產(chǎn)生毛刺等飛邊。經(jīng)實踐證明，機筒溫度200℃，注塑壓力和保壓壓力65%系統(tǒng)壓力，產(chǎn)品尺寸滿足圖紙要求。

2.2 金屬端子選擇及壓接

繼電器處金屬端子采用通用626－6.3片，熔斷器端子處采用通用621－D5×0.6片，與盒體的彈性掛臺鉤掛牢靠，設(shè)計盒體時必須考慮金屬端子在插座中的串動量，一般為0.5±0.1。如串動量過小，裝插時不易到位，易退片；如串動量過大，插裝繼電器時易造成虛接觸，增加接觸電阻，易燒蝕，降低其使用壽命。根據(jù)繼電器控制的用電器功率，與線束對插的金屬端子選用通用621－B6.3、621－E6.3、611－6.3片。那么，目前已有壓接模的覆蓋率達(dá)90%，最大程度上可以減少金屬端子的品種數(shù)，增加通用性，加工工藝性好，制造方便。在壓接金屬端子時可以減少更換壓接模的次數(shù)，提高壓接效率。

壓接金屬端子時，原則上截面相同且型號相同的金屬端子由一個操作者完成，操作者將對應(yīng)的模具行程調(diào)試好，經(jīng)過首件三檢后，就可以大批量壓接，中間巡檢按控制計劃要求進(jìn)行抽檢并作好記錄。中間巡檢根據(jù)具體的生產(chǎn)情況可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，保證產(chǎn)品按公司的時間節(jié)點交付。由于數(shù)量大，為了節(jié)約檢驗費用，檢驗根據(jù)控制計劃用YHS－50拉力檢測儀測試?yán)砜刂破焚|(zhì)。

2.3 盒體選擇及固著力檢測

由于大多數(shù)汽車用電器都有發(fā)熱的特性，有些嚴(yán)重的發(fā)熱如短路、過電流會導(dǎo)致燃燒，故在盒體選材上采用具有阻燃性能增強尼龍。當(dāng)阻燃材料成份達(dá)30%時，材料太脆，盒體的彈性掛臺易脆斷，無法裝配；當(dāng)阻燃材料中加增韌成份達(dá)30%時，裝插方便，耐擊穿電壓強度降低，易變形，耐振動性差，易退片。材料選取阻燃增強尼龍FRPA6G15B材料，其適應(yīng)性強，與盒體配套的蓋子和底板則選用性能好的阻燃ABS。

金屬端子插入插座中，如何保證金屬端子與盒體的塑料彈性掛臺鉤掛牢靠 （圖1），需通過固著力檢測，用KL－10型管形測力計測6.3系列端子的固著力60N（圖2），中間用倒提方式巡檢來控制品質(zhì)。

2.4 裝置板選擇

采用Q235鋼，其具有優(yōu)良的加工性能和機械性能。為了美觀和防止安裝板生銹，對安裝板的表面作噴塑處理，要求如下：①噴塑層厚度為0.1+0.05－0.03；②安裝板表面噴塑M162（米灰色），噴涂均勻，不得有氣泡、夾雜、噴塑層脫落、劃傷和其他顏色；③附著力要求：在噴塑層上用單面刀片劃出3 mm× 3 mm “井”形狀，用PVC啞光膜不干膠 （規(guī)格24× 100）粘牢任一 “井”表面處，壓平后撕起，不干膠粘面無米灰色噴塑塊附著。

2.5 導(dǎo)線材料

因本產(chǎn)品是安裝在汽車駕駛室內(nèi)，使用環(huán)境一般，考慮到成本和性能等多種因素，宜用汽車專用PVC絕緣材料的AVS或AVSS導(dǎo)線，其具有抗酸堿、耐燃、耐寒、耐磨、耐油等特性。

2.6 導(dǎo)線線徑的確定

用電設(shè)備的電流強度

式中：P——負(fù)載功率；UN——額定電壓。

如前霧燈功率為2×70 W，后霧燈功率為2× 21W，則I=182／24=7.58A。

熔斷器的額定電流=每一路的最大工作電流／0.75=7.58／0.75≈10.1A。

導(dǎo)線截面積

式中：I——電流，A；P——功率，W；A——導(dǎo)線截面積，mm2；ρ——銅導(dǎo)線電阻率，一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——導(dǎo)線長度，m；UVL——導(dǎo)線允許的電壓降，V。霧燈允許的電壓降≤40 mV，取值40mV。

如導(dǎo)線長度為0.35 m，截面積為A=I×ρ×L／UVL= 7.58×0.0185×0.35／0.04≈1.25mm2

為避免導(dǎo)線過度發(fā)熱，應(yīng)該檢查導(dǎo)線電流密度，其公式為：S=I／A=7.58／1.25≈6.06A／mm2＜10。

考慮到導(dǎo)線的電壓降和發(fā)熱等情況，由以上數(shù)據(jù)可以得出，霧燈功率為182 W時，霧燈電流選15A，導(dǎo)線截面選1.5mm2。根據(jù)用電器的功率，以此類推，可算出其它導(dǎo)線的截面。孔位相近處的導(dǎo)線采用顏色相差較大的幾種導(dǎo)線，與截面、金屬端子來共同防錯。

2.7 集成式電器裝置板

采用新式帶2路大容量熔斷絲、25路熔斷絲、12只通用型繼電器、2只大功率 （40 A）繼電器集成為25路熔斷絲盒的耐燃盒體，將1個大電流慢熔熔斷絲、25路熔斷絲盒、電子閃光器、刮水間歇器等集成在一塊電器裝置板上，與線束對插的插件在裝置板的左邊。具有結(jié)構(gòu)緊湊，加工工序少等優(yōu)點，滿足了用戶的外形及安裝尺寸要求。裝置板連接線束中預(yù)留了經(jīng)繼電器控制的15A電源和經(jīng) （2× 15A）熔斷絲的備用電源 （15+端），其作用是用戶不需額外購買熔斷絲座，就可以方便地使用預(yù)留功能。盒蓋內(nèi)預(yù)留了備用熔斷絲，方便用戶更換。集成制造技術(shù)的優(yōu)點：利于流水作業(yè)，避免斷點工序；減少半成品積壓，節(jié)約空間，減少搬運，節(jié)約輔助時間；掌握時間節(jié)拍，利于安排生產(chǎn)，相應(yīng)地縮短了投入產(chǎn)出的時間，提高了生產(chǎn)效率等。

2.8 確定621－D5×0.6熔斷絲端子位置

因621－D5×0.6熔斷絲端子 （聯(lián)片）的特殊性，流過聯(lián)片處的截面積相當(dāng)于3.25 mm2（6.5 mm× 0.5 mm），共用電源的熔斷絲經(jīng)過協(xié)調(diào)后可以用621－D5×0.6熔斷絲端子自身的聯(lián)片取代多余過橋?qū)Ь€，減少壓接導(dǎo)線的工序，并可保證可靠地連接。621－D5×0.6熔斷絲端子聯(lián)片處的要求如圖3所示，兩片的間距為10mm，其展開尺寸為18mm，兩片之間的截面相當(dāng)于長度為18mm、截面為3.25mm2的導(dǎo)線，但是18mm長的導(dǎo)線是無法壓接的。拱形高度為，拱形寬度為保證裝配621－D5×0.6熔斷絲端子與盒體卡槽配合間隙適中，松緊適度，掛靠牢固，操作方便。根據(jù)原理圖將熔斷絲位置與25路盒體一一對應(yīng)。集成式電器裝置板熔斷絲配置見表4。

表4 集成式電器裝置板熔斷絲配置

2.9 確定繼電器位置

為了節(jié)約導(dǎo)線，采取就近原則，根據(jù)已確定的熔斷絲位置，就近設(shè)計繼電器的位置。

2.10 電源連接方式

電源連接方式采用回路電流法 （利用歐姆定律串聯(lián)改并聯(lián)）。從集成式電器裝置板原理圖 （圖4）可以看出，標(biāo)有F2～F7的熔斷絲都與30號線相接。外接總電源用Φ6孔式接頭與裝置板上M6十字槽盤頭螺釘連接后，經(jīng)過其中的F1總?cè)蹟嘟z與裝置板的內(nèi)部相連，給裝置板提供電源30+，同時也保護了F2～F7的用電電器。上十字槽盤頭螺釘 （深槽）時必須加銅墊圈、彈墊來增加預(yù)緊力、防松動，保證接觸可靠。F2是經(jīng)過F1之后為火焰預(yù)熱提供電源。外接15+用Φ5孔式接頭與裝置板上M5十字槽盤頭螺釘（深槽）連接后，給裝置板提供電源15+。為了防錯，特設(shè)兩種規(guī)格的十字槽盤頭螺釘。

汽車因點火開關(guān)的控制樞紐功能將電路分成幾條干線，掌握各條干線的控制關(guān)系，對裝置板的設(shè)計和故障查詢可起到事半功倍的作用。

30號線——直接與蓄電池正極相接的火線，或經(jīng)大容量熔斷絲與蓄電池正極相接的火線。此火線常有電，或叫常通電源。

15號線——從蓄電池30號線引出的電流，經(jīng)過點火開關(guān)控制的火線，只要發(fā)動機起動，15號線就有電。

31號線——搭鐵線或搭鐵 （ ）部位。從原理上講，所有搭鐵線和搭鐵部位均是相通的，它是一條公共的粗大截面積的導(dǎo)線。

3 結(jié)束語

近年來，整車用電器越來越多，在新型產(chǎn)品的需求下，我國汽車制造技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)水平不斷提升。實踐證明，集成式電器裝置板這種創(chuàng)新方案技術(shù)可行，工藝可靠，為今后此類裝置板的設(shè)計提供了方法和思路。

［1］QC／T 707—2004，車用中央電氣接線盒技術(shù)條件［S］.

［2］QC／T 29106—2004，汽車低壓電線束技術(shù)條件［S］.

［3］QC／T 420—2004，汽車用熔斷器［S］.

［4］QC／T 417.1～417.5—2001，車用電線束插接器［S］.

［5］（日）鐵健司.質(zhì)量管理統(tǒng)計方法［M］.韓福榮等譯.北京：機械工業(yè)出版社，2006.