汽車線束端子退針故障分析與改進

吳懷偉

（合肥江淮汽車有限公司，安徽 合肥 230022）

前言

安全是汽車工業(yè)發(fā)展的永恒主題，也是智能汽車發(fā)展的最高優(yōu)先級。伴隨著新能源汽車的電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化，用戶對汽車本身的安全性要求越來越高。汽車本身的安全性，關鍵是電子電器控制系統(tǒng)的安全性。汽車線束（圖1）好比汽車的神經(jīng)系統(tǒng)，是汽車電子線路的網(wǎng)絡主體，負責汽車上的電力傳輸和信號傳輸。線束插接器負責連接汽車上各個電子線路，是汽車上電力傳輸和信號傳輸?shù)倪B接點，對汽車的安全駕駛和功能實現(xiàn)起到了重要作用。端子退針是線束插接器功能失效的一種常見故障模式。因此分析與改進線束端子退針故障，提高線束插接器質量的可靠性和耐久性，精準地實現(xiàn)汽車上的電力傳輸和信號傳輸，提高汽車本身的安全性，是汽車制造商和零部件供應商的共同課題。

圖1 汽車線束

1 汽車線束、線束插接器和線束端子

根據(jù)線束裝配在汽車整車上的位置不同，汽車線束通常分為底盤線束總成和駕駛室線束總成。文章中提到的底盤電器盒線束是屬于底盤線束總成的一部分。線束插接器是汽車線路中經(jīng)常用到的一種元件。它的作用是在電路中將不同導線連接在一起，使電流流通，使汽車電子線路實現(xiàn)預定的功能。線束插接器主要由端子、外殼、附件組成。線束端子包括插針和插孔兩種，其主要作用是導通電流和傳遞電信號，所用材料為銅及其合金的良導體。

2 汽車線束端子退針故障分析與改進

端子退針是線束插接器比較常見的一種失效模式。下面以某車型底盤電器盒線束端子退針故障分析與改進過程作為案例來進行詳細闡述。項目課題：某車型底盤電器盒線束端子退針故障分析與改進。項目現(xiàn)狀：某車型汽車研發(fā)試生產(chǎn)期間，統(tǒng)計生產(chǎn)線裝車現(xiàn)場發(fā)生的質量問題，其中底盤電器盒線束端子退針故障占比43%，是最主要的問題，急需分析改進。

在項目攻關過程中，項目組成員充分運用了“系統(tǒng)思考、團隊學習”的工作方法，現(xiàn)場、現(xiàn)時、現(xiàn)物發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，最終形成產(chǎn)品優(yōu)化改進方案并且實施。改進后的產(chǎn)品經(jīng)過大量的試驗驗證，并且進行整車路試測試。驗證結果：產(chǎn)品合格，底盤電器盒線束端子退針故障消除，產(chǎn)品如期進行試生產(chǎn)、量產(chǎn)。項目組成員察看整車裝配實物狀態(tài)，聚焦底盤電器盒線束，對照產(chǎn)品圖紙和技術要求，運用故障樹分析法，從人、機、料、法、環(huán)、測等方面進行研討分析：為什么底盤電器盒線束端子會發(fā)生退針故障？如果底盤電器盒線束端子發(fā)生退針故障，如何消除故障、改進產(chǎn)品？

項目組成員以問題為導向，以消除端子退針故障為目標，綜合運用故障樹分析法、8D報告、QC小組活動等多種質量工具方法，由表及里、層層深入地查找造成汽車底盤電器盒線束端子發(fā)生退針故障的原因。通過系統(tǒng)識別，充分研討分析，找出造成底盤電器盒線束端子退針的可能原因有三個：端子與底盤電器盒保持力不達標，端子插植不到位，電器端端子將插件端子頂出。找出造成端子與底盤電器盒保持力不達標的可能原因有三個：底盤電器盒存在設計問題，供應商來料質量問題，端子壓接質量不合格。造成端子壓接質量不合格的可能原因有兩個：端子剝頭問題和設備工裝問題。造成端子插植不到位的可能原因有一個：作業(yè)標準問題。造成電器端端子將插件端子頂出的可能原因有一個：線束端與電器端匹配問題。綜上所述，通過FTA分析，共識別出六個可能導致汽車底盤電器盒線束端子退針的潛在因子，分別是：底盤電器盒存在設計問題、供應商來料質量問題、端子剝頭問題、設備工裝問題、作業(yè)標準問題、線束端與電器端匹配問題，具體故障樹如下圖所示（圖2）：

圖2 汽車底盤電器盒線束端子退針故障樹

2.1 底盤電器盒存在設計問題

底盤電器盒和端子的生產(chǎn)廠家是主機廠指定的同一家供應廠商。項目組查看生產(chǎn)制造現(xiàn)場裝車情況，發(fā)現(xiàn)線束端子退針集中在底盤電器盒中的繼電器位置。查閱整車布置圖，結合生產(chǎn)制造現(xiàn)場的裝車狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)汽車底盤電器盒裝在整車的左前輪擋泥板處。車輛在此處位置震動較大，高頻的震動容易導致線束端子與底盤電器盒松脫，產(chǎn)生端子退針現(xiàn)象。項目組對比分析不同廠家提供的電器盒，發(fā)現(xiàn)有的電器盒帶自鎖結構設計，有的電器盒不帶自鎖結構設計。帶自鎖結構設計的電器盒，自鎖分為端子自鎖結構和端子限制件兩部分。發(fā)生端子退針故障的底盤電器盒，在設計結構上對端子限制件進行了位置上的預留，但未開發(fā)相應的端子限制件。通過拉力試驗機測試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力不達標，端子容易松脫，發(fā)生退針現(xiàn)象。因此需要提高底盤電器盒內(nèi)的線束端子保持力，確保線束端子不被震動松脫，從而消除端子退針現(xiàn)象。綜上分析，底盤電器盒存在設計問題是影響線束端子退針的關鍵因子。

改進措施：項目組聯(lián)合底盤電器盒和端子的供應廠商，對底盤電器盒、線束端子從結構、材料、尺寸、性能等方面進行重新測量、分析，根據(jù)尺寸鏈分析結果，優(yōu)化底盤電器盒的設計結構，在底盤電器盒中開發(fā)端子限制件，根據(jù)端子限制件重新選擇與底盤電器盒對插匹配的線束端子。將優(yōu)化后的底盤電器盒、線束端子進行多次匹配性試驗，兩者匹配合格。通過拉力試驗機測試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力達標滿足技術要求。將裝配好底盤電器盒的線束總成產(chǎn)品上臺架進行疲勞試驗，整車跑路試，線束端子均沒有發(fā)生退針現(xiàn)象。跟蹤生產(chǎn)制造現(xiàn)場1 000臺車輛，車輛此處沒有發(fā)生端子退針現(xiàn)象。修改底盤電器盒及其相關線束的產(chǎn)品圖紙和技術要求、控制計劃、工藝文件和作業(yè)標準指導書等，將產(chǎn)品改進成果進行固化、標準化，形成組織記憶力。

2.2 供應商來料質量問題

項目組對底盤電器盒（圖3）和端子進行全尺寸檢測，檢測結果：底盤電器盒和端子尺寸符合技術要求。將線束端子委托第三方具備資質的檢測機構進行材質和力學性能檢測，端子材質為紫銅，其厚度、抗拉強度、斷后伸長率和維氏硬度等力學性能均滿足GB/T2059—2017標準要求和公司技術要求。因此供應商來料質量問題不是影響線束端子退針的關鍵因子。

圖3 底盤電器盒

2.3 端子剝頭問題

產(chǎn)品技術圖紙和技術標準中對底盤電器盒端子的型號、端子剝頭工藝、端子剝頭尺寸等作了規(guī)定。在生產(chǎn)制造現(xiàn)場，工藝文件中規(guī)定底盤電器盒線束端子剝頭工藝要求5.5 mm，實測此端子實物剝頭尺寸在5.50 mm～5.52 mm，端子實物滿足工藝要求。對壓接后線束端子前后足間的余漏銅絲長度進行測量，測量結果如下：端子后足余露銅絲尺寸符合標準要求，端子前足余露銅絲實測尺寸為1.1 mm～1.5 mm（工藝標準為0.2 mm～1.0 mm），端子前足余露銅絲過長，不符合標準要求，此端子剝頭過長。項目組將壓接后余露銅絲過長端子與底盤電器盒進行對插匹配，發(fā)現(xiàn)端子露銅絲處與底盤電器盒的配合存在干涉，端子插接后退位。因此端子剝頭問題是影響線束端子退針的關鍵因子。

改進措施：修改底盤電器盒線束端子剝頭尺寸，并且進行工藝驗證，使壓接后線束端子前后足的余漏銅絲長度與底盤電器盒匹配無干涉。通過拉力試驗機測試線束端子與底盤電器盒內(nèi)的保持力，保持力滿足技術要求。將裝配好底盤電器盒的線束總成上臺架進行疲勞試驗，線束端子沒有發(fā)生退針現(xiàn)象。跟蹤生產(chǎn)制造現(xiàn)場1 000臺車輛，整車跑路試，車輛此處均沒有發(fā)生端子退針現(xiàn)象。修改相關產(chǎn)品圖紙和技術標準、控制計劃、工藝文件和作業(yè)標準指導書等，將產(chǎn)品改進成果進行固化、標準化，預防同類問題再次發(fā)生。

2.4 設備工裝問題

底盤電器盒線束端子使用專用壓接模具進行壓接。將線束端子壓接后進行剖面技術數(shù)據(jù)分析（圖4），測量端子斷面壓縮比。實際測量端子斷面壓縮比為88.6%（壓縮比標準要求是75%～95%），端子斷面壓縮比滿足技術標準要求。因此設備工裝問題不是影響端子退針的關鍵因子。

圖4 線束端子剖面分析

2.5 作業(yè)標準問題

項目組到生產(chǎn)制造現(xiàn)場查看底盤電器盒端子插植工位，發(fā)現(xiàn)插植工位上有作業(yè)標準指導書，現(xiàn)場操作工嚴格按照作業(yè)標準指導書進行操作，作業(yè)標準指導書能有效指導員工進行標準化作業(yè)，因此作業(yè)標準問題不是影響汽車底盤電器盒線束端子退針的關鍵因子。

2.6 線束端與電器端匹配問題

行業(yè)內(nèi)遵循著將繼電器作為標準件，底盤電器盒的配合嚴格按照繼電器進行匹配。底盤電器盒和繼電器配合，最基本的設計要求確保中心尺寸的匹配性。項目組分別對底盤繼電器、底盤電器盒及端子尺寸進行全尺寸鏈的測量、分析，確認三者均良好匹配，滿足設計要求，因此線束端與電器端匹配問題不是影響端子退針的關鍵因子。

3 結論

綜上所述，通過故障樹分析，識別造成底盤電器盒線束端子退針的兩個關鍵因子分別是：底盤電器盒存在設計問題和端子剝頭問題。針對這兩個關鍵因子提出產(chǎn)品改進方案并且實施改進。改進后的底盤電器盒線束產(chǎn)品未發(fā)生端子退針現(xiàn)象，汽車電子電路控制系統(tǒng)安全運行，汽車安全駕駛。項目組及時將產(chǎn)品改進成果進行固化、標準化，形成組織記憶 力。通過項目攻關，既提高了汽車本身的安全性，滿足用戶安全駕駛的美好生活需要，又鍛煉了人才隊伍，為公司持續(xù)健康發(fā)展積蓄了力量，同時為行業(yè)內(nèi)新車型的開發(fā)和同類故障的分析改進提供參考。