浅谈汽车线束搭铁线设计

Ｄｅｓｉｇｎ●ＲｅＳｅａｒＣｈ

浅谈汽车线束搭铁线设计

张震华。杨三军

（河南天海电器有限公司，河南鹤壁４５８０３０）

摘要：介绍汽车电线束中搭铁线的设计，以及在电线柬制作过程巾搭铁线的丁艺处理方案。关键词：搭铁线：ｕ型端子；超声波焊接；剖面分析

中图分类号：Ｕ４６３．６１０．２

文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００３—８６３９（２０１０）０１－００１４一０５

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随着汽车技术的高速发展，汽车自动化、智能化程度的逐步提高，人们对汽车的安全性、舒适性、娱乐性等要求也在不断提升．致使各种电气设备不断增加，而连接各电气设备的搭铁导线和搭铁线接点成几何级递增，使得传统的汽车线束变得越来越复杂，加大了生产制作过程控制难度。尽管ＣＡＮ、ＬＡＮ等新一代连接方案早已应用．但在汽车行业中还未能普及应用。为摆脱这种闲境。降低线束制造成本。一些汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和生产制造。而是联合汽车主机厂家技术部门，对汽车线束进行同步开发、持续改进，最大限度地优化汽车线束的设计。但仍未能根本性地解决这一难题。

众所周知。整车线柬中仪表线束、机舱线束、座舱线柬是搭铁线最为集中的地方，其中搭铁导线约占全部导线的１０％～２０％。如在仪表线束中搭铁线或搭铁点设计不当，当其它电器的电流发生变化时，将导致搭铁线之问产生电位差，从而造成仪表指示发生偏差。笔者根据几年来从事线束工艺设计经验，和各位同行简单探讨一下汽车线束中搭铁线的设计流程和设计原则。

１

作合理的分配．才能最大限度地保证汽车上各电气设备（ＥＣＵ、传感器、仪表显示板、多媒体、通信等）的良好丁作状态。１．１搭铁的类型和功能１．１．１电源搭铁

电源搭铁的主要功能是为汽车中的各种电器件提供回路支持，保证用电器的上Ｅ常工作。在汽车线束中，像给蓄电池负极搭铁、散热风扇、刮水电动机、音响喇叭、影碟机、空调、照明等提供同路支持。一般采用单一搭铁和多电器搭铁线相连搭铁。

如长城精灵车上蓄电池负极采用单线双点搭铁来保证搭铁的可靠性，散热电子扇、空调等采用就近单独搭铁来保证工况的稳定性。１．１．２信号搭铁

随着汽车自动化程度的不断提高。各种控制器、传感器、无线设备、显示仪表设备等电器件也多了起来，为保证这屿器件良好的工作状态．必须根据它们的实际需求作特殊搭铁处理。常见的发动机ＥＣＵ、ＡＢＳ—ＥＣＵ、组合仪表、安全气囊，都应采用单独搭铁线进行连接。

如长城哈弗机舱线束和比亚迪Ｆ３的前舱线束上的ＡＢＳ—ＥＣＵ均单独引出搭铁线．发动机线束中曲轴位置传感器和车速传感器使用钌｛箔屏蔽线抗干扰，采用同ＥＣＵ搭铁线一起连接搭铁。保证搭铁之间的零电动势。

１．１．３防静电搭铁

静电对汽车安全和驾乘人员的危害也不容忽视．静电对汽车上较精密电子及无线电设备的影响是显而易见。有时可能会损坏这些精密电子元器

汽车线束搭铁类型及设计技１＂５

汽车上电气设备的负极线与车身的会属部分相连接，因此汽车上的负极导线通常称为搭铁线。搭铁线在汽车电路中起着重要的作用．总体来说：一是要形成良好的电气回路．二是要保证信号传递的完整性。因此在汽车线束的设计过程中一定要根据用电设备的性质、功能的不同，对搭铁线和搭铁点

修改稿收稿日期：２００９—０９—０８

作者简介：张震华（１９７６一），男。河南周口人。现任河南天海电器有限公司线柬工艺工程师。

７４＜汽车电器》２０１０年第１期

●天才无非是长久的忍耐。努力吧！●

Ｄｅｓｉｇｎ●Ｒｅｓｅａｒｃｈ

件。另外，轮胎在运动过程中也产生大量的静电，燃油箱在加油口上也会聚集大最的静电．因此必须将静电安全释放出去，保证汽车的安全。其次，汽车内的驾乘人员袖口附近、衣物及座椅等处都会产生静电．因此在底座内安装防静电搭铁线以保护驾乘人员的安全。

此类搭铁线较为简单．常采用一根单导线或单根屏蔽线，直接将容易产生静电并对车辆有损害和对人员舒适、安全等有影响的部件。与车架连接释

放静电。

２线束中搭铁线内部集中连接的工艺设计方案

工艺设计是对产品的输入和输出过程，整个设计方案都是围绕品质、成本、可操作性展开，最终满足产品特性的各种要求，同时来控制制造成本。当工艺设计展开时，首先要考虑产品品质，确保接点位置不重叠，不过大．不设计在分支上；其次考虑工人生产可操作性，最大限度地降低工作难度；最后按就近搭铁的原则，尽量节约线材。确定搭铁线在线束内部集中压接点位置、内部连接点的集中连接方式、制定技术要求等。由于不同的汽车电线束中分支位置、尺寸，以及电气功能、搭铁点位置、数量各不相同。搭铁线的内部连接方式多样化。本文用长城某车型的仪表线束中的搭铁线３种设计方案作出对比。２．１搭铁线内部集中连接设计方案１（图２）

１．２线束的搭铁、搭铁点位置的设计注意事项

１）弱信号传感器、精密器件的搭铁线，应单独就近搭铁。

２）各个电子控制信号单元必须单独搭铁。防止信号干扰。

３）蓄电池负极、发动机、变速器搭铁要慎重

选择。

４）搭铁线连接端子最好采用表面镀层的铜件，裸铜端子与铝壳体直接搭接易产生氧化层。

５）搭铁点数量不宜过少，一般为６～１０个，位置要便于安装、维护，并考虑搭铁体电压降的影响。１．３常见的几种搭铁线引出方式

根据搭铁点螺栓大小与连接点位置不同，搭铁端子通常采用孔式接头。既能单线压接、又能多线压接。一般情况下孔式接头尾部要求穿热缩管．有些特殊搭铁点需要安装橡胶件进行防尘、水、油污或者起隔离作用。如：Ｙ８－２．５、Ｙ６－６、ＤＪ４３ｌ－６系列、ＤＪ４３ｌ一８系列孔式接头端子。特别是ＤＪ４３５５－１配合ＤＪ４３５５．２能将搭铁线分成两组单独操作，总装时扣合使用，十分方便。也可将搭铁线压接端子后使用特殊连接器进行集中搭铁。各种搭铁方式如图ｌ所示。总之。在线束产品设计初期，在满足电气性能的基础上，合理设计搭铁线的引出位置和搭铁点的数目．同时也要考虑线束中搭铁线集中连接问题，便于后期的工艺过程控制和生产作业的可操作性。当前．在汽车线束设计中首选连接器、连接片集中搭铁。或者通过熔断丝盒集中搭铁，安全可靠、便于检查维修。一般情况下采用孔式接头搭铁，多线压接时优先选用扣合式端子。

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圈２电线走向及接点连接方案（方案１）

１）搭铁点电线（５０号线）开口３处。２）绑线、抽线、绕盘４组（电线长度２８０～ｌ

ｒａｍ）ｏ

６５０

３）３处接点都采用Ｕ型端子冷冲压接，有２处接点需要用冷冲后焊锡。

４）冷冲压接移动３次，焊接移动１次，接点处密封绝缘处理移动１次。

５）接点处密封绝缘处理完毕，单独抽盘后移动到总装区。

按照设计方案１操作起来比较繁琐，该组搭铁线经过多次移动后，压接点电线出现导线心（铜丝）被折断的现象，且电线十分凌乱，单独抽盘很耗费工时。在总装操作中电线互绞严重，严重影响流水线总装速度．接点多导致线柬上的电压降增

图１各种搭铁方式

大，使线束品质降低，可操作性差。制作和控制成本增高。

●先使用后付款。用后说不好可不付款ｌ

详见插３广告●‘汽车电器＞２０１０年第１期７亨蜃

２．２搭铁线内部集中连接设计方案２（图３）

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双壁热缩管

５

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Ｂ）¨

图３首次优化后的电线走向及接点连接方案（方案２）

１）新增过渡线５０Ｚ，断开原５０号线为５０和５０一ｌ，５０压接搭铁点端子ＤＪ４３ｌ一６Ｃ。

２）将３组电线分别绑线、抽线（不绕盘）后放周转盒内（电线长度３００～１１００ｍｍ）。

３）先冷冲压接右端接点，后压接左端接点。４）热缩２个双壁热缩管。

５）单独抽盘、对折捆扎后移动到总装区。

方案２同方案ｌ比较．连接点数量减少１个，导

线内郎电压降有所降低。操作难度降低，过程控制能力加强。导线线心折断现象减少，总的来说线束品质性能有所提升。但是使用导线的总长度增多，使原材料成本增高，此方案不是最佳方案。２．３搭铁线内部集中连接设计方案３（图４）

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７艿＜汽车电器，）２０１０年第１期

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１）新增５０＿Ａ、５０－Ｂ、５０－Ｃ、５０－Ｄ４根２．０ｍｍ２

连接线。

２）要绑线４组，抽线后放人周转盒内，不绕盘。

３）冷冲压接４处连接点，接点套入双壁热缩管后并热缩处理。

４）最后冷冲压接ＤＪ４３５５一ｌ和ＤＪ４３５５—２。

５）冷冲完毕，挂在周转车待总装．流水线扣合ＤＪ４３５５－１和ＤＪ４３５５－２。

方案３与方案２进行比较，操作难度进一步降低。连接点的减少使导线上的电压降降到最低程度．保证了电气性能，此方案使用的导线总长度最小，大大减少了原材料的用量，使原材料成本和控制成本都有所降低。通过控制４个接点在线束主干中的不同位置，保证线束主干粗细均匀。在总装过程中减少搭铁线瓦绞的几率，使生产效率有所提高。总体衡量上面的３个设计方案。方案３最为理想。２．４小结

因为不同的电线束主干长度、分支出线位置、搭铁线根数、搭铁点位置各不相同。所以应根据实际情况选择搭铁导线集中连接点．来设计搭铁线的连接方案。总体设计原则如下。

１）集中连接点的位置选择必须满足线路原理要求。

２）兼顾搭铁电线走向合理，应最短为佳。３）集中连接点不能过于密集．接点之间或接点到分支点之间相距至少３０ｍｍ，压接点过于密集容易造成线束局部过热。过热部位导线的绝缘层容易老化、龟裂，时间长久造成烧线。３搭铁线集中连接时接点的＂１－艺处理

３．１

采用Ｕ型连接端子冷冲压接

１）根据接点线径总和选择Ｕ型端子（图５）和

冲床（压接机），具体参数见表ｌ。

２）为每个型号的Ｕ型端子制定专用的压接模具和钳口（图６）。

３）为压接机配备压力监控装置，如图７所示。当出现异常情况（深打、浅打、漏线、铜线打断、心线翘出、皮线咬入等）时，自动报警并锁定压接设备，必须手动解除锁定。

圈５Ｕ型端子

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裹ｌＵ型端子和压接机选择对照表

袭２接点压接标准样表

表３拉力值

电线截面

积／ｍｍ２

Ｏ．３５０．５０．７５（Ｏ．８５）

１．２５

拉力强度／Ｎ

≥５０≥６５≥９０≥１３０

电线截面

积／ｍｍ２

２．Ｏ３．Ｏ

５．Ｏ

拉力强度／Ｎ

≥２２０≥３ｌＯ≥４００≥５００

≥６．０

注：接点或一个端子同时连接２根及２根以上电线时。选择截面积较小的电线测量柁力。

６）压接点剖面要求符合ＱＣ／Ｔ２９１０６－－２００４的附录Ａ中端子与电线导体压接处和压接接点处横断面的要求。

３．２接点采用超声波焊接

超声波焊接是一种以机械能为能源的固相焊接方法。进行超声波焊接时，焊接工件在较低的静压力下。由声极发出的高频振动能使铜丝表面间产生强烈摩擦而形成分子层之间的熔合，快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工。而机械式冷冲Ｕ型端子压接只是将接点部位的电线铜幺幺进行简单的物理挤压粘合，利用铜丝间的表面摩擦力来保证电线之间的连接。

１）超声波焊接与冷冲Ｕ型压接剖面对比如图８所示。

图６整套压接模具和钳口

图８剖面对比图片

２）超声波焊接与冷冲Ｕ型压接拉脱力测－试ｘ．－ｌ－比见表４。

表４超声波焊接与Ｕ型端子压接拉脱力对比

测试样件：焊接、压接样线各３件，截面０．８５

测试没备：５００Ｎ自动数码拉力计

ｍｍ２

测试标准：０．８５ｍｍ２电线拉脱力≥１２０Ｎ

图７压力监控装置

超声波焊接

Ｕ型端子压接

４）必须为每个连接点做剖面分析并制定压接标准，见表２。

５）测试拉力时选该压接点线径最小的电线，拉力值见表３。

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结果评价：超声波焊接与Ｕ型端子压接拉脱力方面无性能

差异，均能满足标准要求。

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‘汽车电器）２０１０年第１期，芦

ＤｅｓｉｇｎｅＲｅｓｅａｒｃｈｉ

３）超声波焊接与冷冲Ｕ型压接电阻测试对比见表５。

表５超声波焊接与Ｕ型端子压接电阻测试

测试样件：焊接、压接样线各３件，截面０．８５ｍｍ２，长度６００ｍｍ测试设备：ＱＪ８４型数字直流电桥

测试标准：无，采用测试实际结果进行对比测试环境温度：２１．４ｏＣ（标准温度：２０－士５℃）测试环境湿度：７０％（标准湿度：６５±２０）

超声波焊接压接电阻／ｍＱ

１０．２５１１．０４９．６０１０．３０

Ｕ型端子压接压接电阻／ｍＱ

１１．８３１１．１５１１．８８１１．６２

图１０超声波焊接撕裂力测试示意图

６）超声波焊接常见的几种缺陷见图１１。

结果评价：超声波焊接的电阻比Ｕ犁端子压接的电阻低

１．３２

ｍＩｌ，进而提高线束的导电性能和信号传输性能。

①拼接重叠，搭接过长；②拼接过短，搭接未到位；③焊接压强太低，铜丝外露；④焊接压强

及振幅太大．与焊接工

４）超声波焊接导线的最小拉脱力要求见表６，拉脱力测试方法如图９所示。

表６超声波焊接导线的最小拉力要求

导线截面积／ｍｍ２

０．３５Ｏ．５０Ｏ．６００．７５１．００１．４０１．５０

具头粘连；⑤焊块间隙

太大，出现飞边现象。

采用超声波焊接具有电阻系数低，导电性能好．焊接点内部受外界水分、油污等不良因

圈１１超声波焊接的

拉力／Ｎ

６０８０１００１２０１６０１８０

２００

导线截面积／ｍｍ２

２．００２．５０３．００４．ｏｏ５．００６．００１０．００

拉力／Ｎ

２２０２５０２８０３５０３８０４００５（）ｏ

缺陷示意图

素影响较小．焊点内部铜丝基本不会产生锈蚀氧化等不良状况。焊接点品质、电性能比较稳定。采用Ｕ型端子压接电阻系数相对较高，品质稳定性能相对略低．但是具有成本低、操作效率高的优势。４接点的绝缘处理

无论是采用超声波焊接还是采用Ｕ型端子冷冲压接的接点。根据线柬产品图纸设计要求不同，接点绝缘方式也多种多样，一般采用双壁热缩管、ＰＶＣ胶带、４６５１胶带、特种耐磨绝缘胶带等。５结束语

托速：１００±２５

ｒａｍ／ｒａｉｎ。

圈９超声波焊接导线的拉力测试示意图

本文对汽车搭铁线的产品设计和后期工艺过程设计作出分析，并列举实例来阐述搭铁线在线束内部连接点设计和搭铁点的引出方面进行类比分析，体现出不同的设计方察对产品品质成本的不同影响。参考文献：

［１］ＱＣＪＴ２９１０６－－２００４，汽车低压电线束技术条件［Ｓ］．【２］美ＡｍｔｅｃｈＵｌｔｒａｓｐｌｉｃｅ－ＸＬ超声金属线束焊机使用说明

书［ｚ］．

［３］ＳｃｈｕｎｋＭｉｎｉｃ一１Ｉ型操作手册［Ｚ］．

５）超声波焊接导线的最小撕裂力要求见表７，撕裂力测试方法如图１０所示。

表７超声波焊接最小撕裂力要求

导线截面积／ｒａｍ２撕裂力／Ｎ

Ｏ．３５Ｏ．５０Ｏ．７５１．ｏｏ１．５０

１２１５２３３５４５

导线截面积／ｒａｍ２撕裂力／Ｎ

２．５０４．００６．００１０．００

７０

ｌｏｏ１３０１６５

［４］任凤文．汽车电线束的设计（ＩＩ）［Ｊ］．汽车电器，２００３，

（５）：１９－２５．

［５］肖

军．汽车电器线路搭接不良的故障及其诊修［ＯＬ］．

（编辑

文

珍）

拉速：５０ｍｍ／ｍｉｎ。

ｈｔｔｐ：／／ａｅ．ｎｓｔｌ．ｇｏｖ．ｃｎ．

≈８’＜汽车电器》２０１０年第１期●专为个体设计的～Ｉ～Ｉ型、壁挂式蓄电池用水设备

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浅谈汽车线束搭铁线设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

张震华， 杨三军， ZHANG Zhen-hua， YANG San-jun河南天海电器有限公司,河南,鹤壁,458030汽车电器

AUTO ELECTRIC PARTS2010(1)1次

参考文献(5条)

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4. 美国Amtech Ultrasplice-XL.超声金属线束焊机使用说明书5. QC/T 29106-2004.汽车低压电线束技术条件

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3. 董利伟. DONG Li-wei 乘用车整车电量平衡计算方法的研究与应用(Ⅰ)[期刊论文]-汽车电器2010(2)

4. 赵胜利. 王小战. ZHAO Sheng-li. WANG Xiao-zhan 长安悦翔轿车电源/电器接线盒/搭铁点[期刊论文]-汽车电器2010(1)

5. 刘春晖. 王云. LIU Chun-hui. WANG Yun 都是搭铁不良惹的祸[期刊论文]-汽车电器2009(7)6. 田胜. TIAN Sheng 汽车线束搭铁故障查找器制作[期刊论文]-汽车电器2010(10)

7. 王巍. 秦贵和. 范玮 基于CAN总线的汽车车身线束设计[期刊论文]-制造业自动化2005,27(7)8. 伏军锋. FU Jun-feng 汽车电气系统设计[期刊论文]-汽车电器2010(1)9. 吕鸿源. LV Hong-yuan 汽车线路搭铁测试器[期刊论文]-汽车电器2010(4)

10. 赵文天. ZHAO Wen-tian 不同搭铁形式的调节器与发电机的匹配方法[期刊论文]-汽车电器2008(10)

引证文献(1条)

1. 汤爱军 汽车线束自动端子压接机的夹具和模具设计[期刊论文]-安徽建筑工业学院学报（自然科学版） 2010(3)

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