關于汽車線束標準件的選型與應用

王郁森， 劉金良

（浙江吉潤春曉汽車部件有限公司， 浙江 寧波 315830）

1 引言

標準件在絕大多數產品中是不可缺少的零件，每種產品只要兩件以上的零件組成時，基本上最終以標準件來實現其完整性。萬一標準件的結構及其性能以及使用方法達不到要求，其它件的品質再好也保證不了產品整體的品質，甚至最終會造成直接經濟損失和人身安全。

隨著科學技術的發展，特別是高科技產品對標準件的要求和需求量也越來越增加，并且對標準件的技術要求也越來越嚴格。整車線束作為保證車輛的各種信號傳輸及功能定義的實現，需要與蓄電池、控制模塊、車身相連，標準件不僅僅有聯接零件的作用，而且是保證集成系統功能的一個重要環節，在不同產品的不同部位上，對標準件機械性能、表面品質、精度、結構、操作性、電性能等要求也都不同。

2 標準件的功能

標準件在線束系統使用過程中，通常連接兩種及以上零部件，起到固定、電流傳輸、靜電引導等作用，可實現：①裝配簡單；②拆卸方便；③效率高，利于維修；④可以增加預緊力，防止緊固件松動。標準件就像一被拉緊的彈簧一樣，當彈簧沒有超過其屈服點時，它可以有效地對緊固件提供張力，但當彈簧被過度拉伸而無法恢復到原來的長度時，彈簧將會失效而無法起到預緊作用。當彈簧被過度拉伸時，便會超過其屈服點，此時彈簧將會失效。彈簧便失去了其原有的拉力，金屬螺紋連接時，外螺紋件應是裝配過程中最先失效部分。標準件工作示意如圖1所示。

圖1 標準件工作示意圖

3 標準件的失效

標準件連接的實質是通過軸向力使被連接件保持在一起，螺栓的松動是螺栓擰緊后軸向力的衰減。對于旋轉松動采用適當的防松技術和止動裝置是有效的，而這些對非旋轉松動是無效的。

4 標準件的選用

4.1 規格

當螺栓、螺釘和螺柱與螺母配合時，一般螺母性能等級需與螺栓、螺釘和螺柱同級或高于螺栓、螺釘和螺柱等級。例如10級螺母可以配用10.9級和8.8級螺栓，8級螺母不應配用10.9級螺栓。螺栓性能標準GB/T 3098.1；螺母性能標準GB/T 3098.2。標準件性能等級匹配見表1。

表1 標準件性能等級匹配表

4.2 裝配余量

當與螺母連接時，應保證在與螺母相匹配后，螺栓螺釘或螺柱末端超出螺母端面至少2個螺距額長度；當擰入盲孔中時，應確保長度不得與盲孔產生干涉；為了使支承面能壓緊被連接零件，螺紋終止線應高出螺孔的端面，或在螺桿的全長上都有螺紋。

4.3 防腐要求

1）選用金屬緊固件時，其表面處理的防腐涂層應沒有任何孔隙、裂紋、損傷或可能損害防腐蝕性及規定外觀的其他缺陷。

2）根據緊固件的安裝區域，及其所處的腐蝕環境，將緊固件腐蝕等級分為以下幾類，見表2。

表2 整車防腐區域劃分表

3）根據開發車型整車防腐等級，以及所處區域腐蝕級別，設計對應表面涂鍍層方式如表3所示。

表3 標準件適用等級表

4.4 顏色匹配

對于可視區域標準件，遵循以下原則：①與鋁制件及淺色零件匹配時選用銀色緊固件；②與黑色及深色件匹配時選擇黑色緊固件；③如有多種顏色，緊固件均采用黑色。

5 操作便利性要求

為滿足標準件在整車上裝配的空間及操作便利性，需在數據校核階段預留裝配空間，預留尺寸見表4。

表4 標準件預留尺寸表

1）正、負極線連接蓄電池極柱時，工具套筒中心軸線與Z向的角度＜45°；嚴禁Y向鎖緊；如不滿足則需和ME工程師溝通確認。

2）M6緊固件，盡量使用對邊尺寸為10的件；同一個零件，標準件及緊固扭矩盡量保持一致；同一工位，盡量使用同一緊固扭矩。

6 標準件的應用

6.1 車身區域

1）車身 （含管梁）使用普通焊接螺母，低壓線束搭鐵螺栓必須使用專用的刮漆螺栓；與普通螺栓不同，增加側面壓痕用于將焊接螺母孔內油漆擠割掉。搭鐵螺栓示意如圖2所示。

圖2 搭鐵螺栓示意圖

螺栓頭部到刮削壓痕的尺寸一定要在公差鏈的計算下大于板厚+焊接螺母焊接腳與鈑金焊接高度+焊接螺母高度+漆層厚度+搭鐵厚度，才能保證導電性能的可靠性，大眾等歐系車型使用的焊接搭鐵套件及防轉塑料件組合套件，美系車使用的焊接普通螺柱搭鐵等結構，筆者對各種搭鐵方式以相同的標準進行搭鐵壓降測試，試驗結果為各種搭鐵壓降相同，各種搭鐵的電性能是相似的，但每種搭鐵在工藝性和維修性都有它固有的優點與缺點，需根據整車制造工藝進行選擇。

2）對于大電流搭鐵點，推薦使用焊接圓螺母，增加車身與螺母的焊接面積；不推薦使用方型焊接螺母。

3）前艙內/底盤區域等濕區選用防腐等級F4的標準件。

6.2 動力系統區域

發動機、變速器、懸置等鑄件的搭鐵端子，因懸置、發動機、變速器等鑄件，刮漆螺栓對內螺紋造成損傷，拆卸十余次，內螺紋會徹底損壞，這些搭鐵點采用普通螺栓即可。

電源端子等大電流端子緊固，推薦使用如下3類螺母緊固；大電流端子要求有鎖緊功能，優先選用全金屬鎖緊螺母；全金屬鎖緊螺母拆卸次數不大于5。常拆卸部位，推薦使用承面帶齒鎖緊螺母。小電流端子固定或僅用于鎖緊處，可采用非金屬嵌件鎖緊螺母。

1）有效力矩型結構

此種結構是經二次加工在螺母頂部或螺母對邊中央或螺母對邊頂部，施以若干處的壓置使得螺紋發生軸向或徑向變形，造成裝配時內外螺紋局部出現干涉，通過變形后螺紋與螺栓配合的摩擦力達到防松的目的。基于螺母本身尺寸精度不同變形形式得到的穩定性也有所差別，根據鎖緊力矩試驗得到側壓兩邊獲得的鎖緊力矩均勻性最好，鎖緊力矩散差最小。主要原因是其他形式螺紋牙部變形量大且主要集中在1-3扣牙上，變形不均勻造成的鎖緊力矩不均勻。

2）非金屬嵌件鎖緊螺母

此種結構就是螺母嵌入尼龍圈，尼龍圈小徑介于螺母有效徑與小徑之間。螺栓的螺紋對尼龍圈擠壓，使得尼龍圈變形，安裝完畢后，尼龍和螺紋完全是擠壓接觸，被擠壓的尼龍對螺栓產生一個很大的回彈力，增大了摩擦力，使螺栓不易松動。

該結構是靠尼龍圈與螺栓螺紋摩擦產生阻力矩，其優點是抗震性能好、不會破壞螺栓螺紋表面的鍍層，均勻性較好；缺點是受鎖緊墊圈非金屬尼龍材料的特性耐熱、耐寒、耐濕性能差。

3）承面帶齒結構

此種結構是在螺母的支承面制成帶有傾斜角度的花齒，防松原理是螺母支承面花齒傾斜角度，螺母旋緊時，類似棘輪機構，壓入接觸面，當給予一定預緊力時，防止逆向移動，螺母就不易松脫。其優點是制造成本低；缺點是抗震性能差，有預緊力時才有防松效果，且會嵌入接觸面，部分場合不允許，如外觀、表面保護。

變速器負極線、蓄電池負極線在車身上固定，要求使用單個M8或兩個M6螺栓固定，不得使用單個M6螺栓固定。

6.3 燃油系統區域

在燃油輸送過程中或燃油加注中會有電荷移動導致靜電產生，需要保證燃油濾清器、加油管與車身本體有效搭鐵連接；油箱的搭鐵線，如采用螺栓固定，需使用專用的刮漆螺栓。

6.4 線束支架類

如熔斷絲盒底座或掛角，塑料護板類需使用緊固件安裝，建議使用大平墊螺栓或螺母，避免塑料件開裂，如因布置位置無法使用需帶金屬嵌件解決。

6.5 非金屬標準件

塑料標準件在選用時，要注意高、低溫要求，不同材料耐高低溫存在差異，如表5所示。

表5 標準件使用區域表

7 結束語

本文主要通過對于汽車線束標準件的選型和應用進行說明，整理出不同布置位置、不同功能的應用環境，減少不斷重復挑選標準件的資源浪費，減少在選型及裝車過程中的不穩定因素，用科學合理的手段達到整車的可靠性。