汽車高壓線束傳輸?shù)念~定電流較大，最高可達(dá)幾百安，因此選用的電纜直徑也相對較大，這對電纜與接插件端子的壓接質(zhì)量提出了較高的要求。為了保證電纜與接插件端子壓接緊固后具有較高的質(zhì)量，確保汽車高壓線束壓接后電氣性能(如額定電流)和機(jī)械性能(如拉脫力)滿足要求，下而對壓接工藝中影響電纜與接插件端子壓接質(zhì)量的主要因素(包括端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接高度、壓接長度)展開分析。
1、端子結(jié)構(gòu)和壓接方式
目前，汽車高壓線束常用的接插件端子結(jié)構(gòu)如圖2所示。端子結(jié)構(gòu)可分為接觸段、中間段、壓接段。接觸段用于保證接插件對接、電氣功率和信號的傳遞;中間段是接觸段與壓接段兩者之間的承接區(qū)域，保證接觸段與其本身在壓接過程中不變形，同時起到定位作用，一旦壓接過程中產(chǎn)生變形，將會嚴(yán)重影響汽車線束的性能;壓接段用于接插件端子與電纜在外力下接觸而相接，其質(zhì)量直接影響汽車線束的電導(dǎo)率、拉脫力、外觀形狀。
傳統(tǒng)閉筒式端子與電纜壓接時采用一次壓接成型方式，壓接時的受力如圖3所示，整個模型可簡化成簡支梁。雖然整個端子壓接段所受壓力F基本保持不變，但因力臂長度L(以臺階而為支點)不同（L1>L2>L3），力矩M(=FL)也不同(Ml1> M2 >M3)。根據(jù)簡支梁受力理論，在壓接段L/2處所受彎矩最大，造成了壓接高度(即接插件端子與電纜壓接后的端子被壓接部分的橫截而高度)不同，使壓接后真正接觸的而積只有很小一部分，僅相當(dāng)于線接觸。這嚴(yán)重影響了電纜截而積較大、抗拉性能要求較高、壓接長度(即接插件端子與電纜壓接后的接觸長度)要求較長的汽車高壓線束的電氣性能和機(jī)械星能。
為了確保汽車高壓線束壓接后電氣性能和機(jī)械性能，避免一次壓接成型工藝中出現(xiàn)的壓接高度不同造成的接觸而積太小，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后，汽車高壓線束接插件端子采用分段式端子，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。分段式端子與電纜壓接時采用分段壓接成型方式，該壓接方式通過先后對兩段區(qū)域進(jìn)行壓接，可在減少原來壓接長度、省下設(shè)計空間的同時，滿足汽車高壓線束拉脫力和電導(dǎo)率要求。
采用有限元法仿真分析了壓接段施加相同作用力時傳統(tǒng)閉筒式端子壓接段與優(yōu)化設(shè)計的分段式端子壓接段的位移，仿真分析結(jié)果如圖5所示?？梢姡?jīng)過相同外力壓接后，傳統(tǒng)閉筒式端子壓接段呈弓形，近端而1/2處位移量最大，此處是電纜與接觸件端子的壓接接觸而;優(yōu)化設(shè)計的分段式端子壓接段呈仿鼓形，有兩處位移量最大，兩壓接段中間臺階處變形量相對較小，在仿真壓接過程中，電纜與端子有更大的接觸而積，同時中間高、兩處低的壓接段形狀特點，形成倒鉤形，加強(qiáng)了電纜與接觸件端子的連接。
2、壓接高度和壓接長度
為確保汽車高壓線束壓接后的電氣性能和機(jī)械性能，除了應(yīng)采用合理的端子結(jié)構(gòu)、壓接方式外，在實際壓接過程中，還應(yīng)確保接觸件端子的壓接高度和壓接長度。
如果壓接高度過高，則易使壓接區(qū)存在過大的無效空隙，導(dǎo)致電纜和接插件端子金屬導(dǎo)體之間沒有足夠的接觸而積，無法滿足汽車高壓線束要求的壓接強(qiáng)度(即端子與電纜的保持力)、拉脫力和電導(dǎo)率，甚至?xí)?dǎo)致壓接端子出現(xiàn)非正常工作狀態(tài);如果壓接高度過低，則易壓斷電纜線芯或折斷壓接區(qū)金屬導(dǎo)體，不符合汽車線束壓接要求。因此，電纜與接插件端子的壓接高度必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。接插件端子壓接時常采用點壓、圍壓等方法。一般點壓的壓接深度為d/2 (d為端子外徑)，此時雖然電纜與端子之間的所有間隙都能被壓緊，但壓坑過深，易導(dǎo)致電纜線芯變形過大，被壓成尖角，從而發(fā)生電場尖端效應(yīng)，嚴(yán)重時甚至出現(xiàn)壓斷電纜線芯，造成汽車高壓線束的電連續(xù)性、電導(dǎo)率變差。一般圍壓的壓接深度為d/3，此時雖然壓縮變形比較均勻，但電纜銅線芯受壓時外層首先變形，而內(nèi)層基本不受力，常常會出現(xiàn)外緊內(nèi)松的現(xiàn)象，對其導(dǎo)電性能有一定的影響。針對點壓方法、圍壓方法的缺點，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后建議采用圍壓、點壓相結(jié)合的壓接方法將壓接深度控制在0.4d為宜，以有效壓緊端子和電纜。
如果壓接長度過長，則易造成壓接力過大，同時浪費材料，使壓接區(qū)的結(jié)構(gòu)利用率低;如果壓接長度過短，則易造成端子與電纜接觸而積過小，無法滿足汽車高壓線束要求的壓接強(qiáng)度(即端子與電纜的保持力)，同時導(dǎo)致電導(dǎo)率過低。因此，電纜與接插件端子的壓接長度必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常壓接長度La的計算公式為:
式中:Ft為對應(yīng)端子的拉脫力，即不同尺寸電纜的拉脫力(標(biāo)準(zhǔn)要求如表1所示);Fz為端子與電纜接觸而上的摩擦力;R為電纜壓接后的半徑。
3、壓接性能試驗
為了進(jìn)一步了解壓接工藝技術(shù)中端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接高度、壓接長度各影響因素對汽車高壓線束壓接后電氣性能和機(jī)械性能的影響，以額定電流200 A的汽車線束(選用的電纜截而積為2 5mm²，最大通過電流為300 A)為例，展開了相關(guān)汽車高壓線束壓接性能試驗研究。汽車高壓線束壓接性能試驗中各汽車高壓線束試樣所采用的壓接工藝如表2所示，其中試樣1采用了傳統(tǒng)的壓接工藝，試樣2采用了優(yōu)化設(shè)計的端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接長度以及傳統(tǒng)的壓接高度，試樣3采用了優(yōu)化設(shè)計的端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接高度、壓接長度。汽車高壓線束壓接性能試驗結(jié)果如圖6所示，可見試樣3的電氣性能和機(jī)械性能最為優(yōu)異。這表明優(yōu)化設(shè)計后的壓接工藝可確保汽車高壓線束壓接后的高質(zhì)量和高性能。
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