線束橡膠件設計原則

2021-01-09 線束世界

線束在通過性孔和車身鈑金開孔,需用橡膠件來密封。密封面工程是配電系統和白車身系統的綜合機械性應用,該方法在EDS級(系統級)的內容中。

若可能應先選擇現有的、在早先產品項目中已被認可的,與環境匹配相一致的橡膠件。新開橡膠件總會存有問題,初次使用就百分百成功的案例很少。若必須新開橡膠件,請依靠橡膠件供應商團隊的工程設計專業經驗。

界面工程包含以下技能

1) 理解和定義需求:工作負載、安裝、環境輸入(環境工作溫度、溼度和液體)。

2) 界面兼容性:使用零件、屬性規則和尺寸要求指導兼容性複查(見第一章)。

3)設計驗證:運用建模技術(FEA)和物理試驗去驗證新零件或新技術。

需求定義

需求定義用於線束上的注射模橡膠件的性能,及其與車身孔或表面的匹配關係要求。要求的目的是如何將注射模橡膠製成橡膠件而應用於線束。橡膠件的作用是將乘員艙與外部環境進行隔離密封。

橡膠件孔大小,取決於通過此孔的線束幾何體最大尺寸,需考慮所有需通過的連接器、連接器卡扣及線束分支等。開孔大小應為線束幾何體最大尺寸的1.5倍。

一,橡膠件孔的定義

A. 橡膠件孔的尺寸

標準白車身上孔的公差是+/-.50mm,若橡膠件設計有嚴格的公差要求,設計白車身時必須要關注並能通過這些要求。

B. 橡膠件孔的平面度

要衝壓的鈑金面應保持比衝壓後的開口邊緣面高12mm,其平面度公差應為+/-0.25mm。

C. 橡膠件孔的衝壓

所有的橡膠件孔應衝壓而成,衝壓方向為橡膠件裝入的方向,衝孔不能有毛刺,不允許是鑽孔。衝孔尺寸應表示最終所成孔的尺寸,而不是衝孔形成模具的尺寸。

D. 橡膠件孔的位置

a. 橡膠件孔與任何焊點的間距至少25mm,該最小間距也包括對平面12mm的要求

b. 橡膠件孔與任何動態零部件的間距至少25mm,與任何靜態零部件及其附屬特徵的間距至少15mm,該最小間距也包括對平面12mm的要求。

E. 橡膠件孔的邊緣

若開孔較大,需考慮用法蘭孔。法蘭孔可基於白車身平面提供更好的穩定性,進而也提高了密封性。法蘭孔半徑至少是料厚的三倍,法蘭高度對橡膠件的安裝和密封非常重要。法蘭高度的公差應控制在+/-0.50mm的範圍內,恰當的法蘭孔半徑和法蘭高度應與所要應用的橡膠件並行開發。

F. 橡膠孔的偏移

為使車身與門或掀背門線束有效銜接,橡膠件孔間至少需偏離75mm,車身側的孔通常應高於門或掀背門側,以防止水沿線束進入室內。

G. 橡膠件的布置位置

橡膠件孔應置於凸起面以防積水。若條件允許橡膠件孔和水平面應保持45°-90°夾角。

請確認匹配件類型。如常用的白車身橡膠件,其不能受後面工序的影響,如在裝配插件或固定零部件時使橡膠件孔變形或妨礙橡膠件功能的完全發揮等。

二,橡膠件設計要求

A. 所採購的橡膠件應能用於線束裝配,不允許使用非模具製成的橡膠件。因為非模具橡膠件不易被控制,不但增加了線束製造工藝的難度,而且還會造成線束的熔斷風險。

B.在車輛環境的潮溼面,橡膠件應設計為密封的。在應用處的線束至少應有75mm的滴水圈設計,以防止水沿線束進入室內的零部件。

C. 優先選擇有塑料骨架的橡膠件,該設計使橡膠件更易裝配和提高其保持力。

D. 線束裝配附屬要求

a. 橡膠件應可靠裝於線束,已裝橡膠件應滿足與其保持力相同的122N的滑移要求。

b. 當橡膠件有標籤或突出顯示時,應將其放在溼區側。

c. 若線束橡膠件有設計標籤時,每側僅許有一個,過多的標籤會使橡膠件凹陷而導致進水。

E. 橡膠件的分模線不應影響到其密封口。分模線不能穿過密封口或成為其一部分。分模線位置應經過工程團隊認可。

F. 橡膠件上模具的澆注口位置不能影響橡膠件的安裝和密封。澆注口位置應經過工程團隊認可。

G. 開模件上的毛刺不應與其密封口干涉。毛刺數量應經過工程團隊通過,並在橡膠件圖示上標註說明。

H. 橡膠件應無縮痕、毛刺、裂縫或變形等,以影響其外觀或功能。

I. 線束所附帶的橡膠件或活塊橡膠件,在裝配和裝配後不應被損傷或破壞其密封面。裝貨箱在物流和存儲時不許破壞箱內產品。

J.用於門和掀背門的橡膠件,應有凹槽標識或標籤,表示出僅哪一方向安裝橡膠件。

K.當線束關鍵路徑受橡膠件安裝位置影響時,橡膠件應有凹槽標識或可視化的標示出單側安裝方法。一般若橡膠件內少於15個迴路的不需要標示,如雨刮、牌照燈或燃油泵橡膠件,但又不僅限這些。

三,帶塑料骨架的橡膠件

A. 若帶骨架,骨架應被嵌入固定處的設定結構中,另設計骨架時需考慮可能的裝配問題。

B. 在橡膠件骨架的卡接處,應直接用凸起字母標識出「Push(推)」。

C. 當門或掀背門運動時,骨架不能引起異響,且不能對橡膠件和線束有任何損傷。

D. 塑料骨架對橡膠件應有保持力,該力應大於裝配時橡膠件的拔出力(最小112N)。當測量骨架相對橡膠件的保持力時,骨架應能從橡膠件中脫出。

E. 當橡膠件成功裝配到鈑金上時,應能有視覺和聽覺上的反饋給裝配者。

四,橡膠件插入力與保持力

A. 插入力,橡膠件完全安裝至白車身鈑金孔的插入力設計值應小於45N。

B. 保持力,為保證橡膠件與白車身的密封性,其保持力至少應為112N。

C. 拔出力,橡膠件從白車身上的拔出力至少應為插入力的兩倍。

五,橡膠件驗證

A. 插入力。用和最小白車身孔匹配且有最大尺寸公差的橡膠件來測插入力。鈑金樣件應代表其最大料厚且包括噴漆和其覆蓋物。橡膠件應垂直插入鈑金孔,樣品的尺寸要求由工程團隊來確定。所接受的插入力應小於45N。

B. 保持力。用與最大白車身孔匹配且有最小尺寸公差的橡膠件來測插入力。鈑金樣件應代表其最小料厚且包括噴漆和其覆蓋物。橡膠件應垂直插入鈑金孔,樣品的尺寸要求由工程團隊來確定。所接受的保持力至少為112N。

C. 零件級防水性能測試

a. 噴水試驗

橡膠件的固定處應能體現其在實車上的位置,試驗開始時,以20磅/平方英寸的水壓噴5分鐘,不許有洩漏。噴嘴與橡膠件的距離和角度由工程團隊決定。

b. 浸泡試驗

本試驗專門測試橡膠件的密封口,橡膠件插入鈑金處應能體現其在實車上的位置,最大孔徑、最小鈑金料厚、包括塗漆和其覆蓋物。通過橡膠件的線束段應被密封。將該裝備放入水下150mm浸泡5分鐘。橡膠件的密封區域不能有滲漏。

D. 整車級試驗

所有橡膠件應能通過UTMS-6601所需的車輛防水等級試驗(可用客戶規範代替).

E. 門和掀背門橡膠件試驗(可用客戶規範代替).

a. 循環實驗

將線束安裝在能代表門和掀背門運動的裝置上。該裝置應能體現實車位置,橡膠件兩端各有2個固定點。此試驗過程需提供250A的持續電流進行監測,試驗裝置是擺動的,擺動範圍為門開閉的全行程,以每分鐘 10個循環周期的頻率做100000個循環周期。

這100,000 個循環總共包含了:

在-20° F的10,000 個循環

在160° F的10,000 個循環

在環境溫度下80,000 個循環

在試驗時間內,線束/線束覆蓋物不能有連續性的損耗破壞。骨架 不能失去對線束或依附面的保持力。當所有時間周期完成,若有失效發生則應編制相應的試驗失效文件。

b. 完成循環試驗後,門/掀背門橡膠件還應進行5C中所述的零件級試驗。

六,橡膠件和裝配工廠

A. 主機廠總裝車間在裝配橡膠件時,不能使用水或任何類型的潤滑劑輔助。

B. 在運輸、存儲和生產線兩側排列時,線束不能被橡膠件掛著。

兼容性評估

界面的兼容性必須建立在上述定義的框架內,可通過使用標準尺寸分析技術來完成。基於誤差積累的尺寸要求研究見下述模板內容所示。

一旦獲取橡膠件設計的尺寸屬性數據,再配合車身零部件、恰當公差、負責零件匹配積累誤差的牽頭工程師籤字和密封面偏移控制,則應引導進行下述的EDS密封面分析。

1. 基本兼容性:橡膠件和鈑金匹配應尺寸兼容。即橡膠件應能滿足鈑金開孔的所有公差要求。工程師必須小心區分橡膠件功能有效性的兼容性評估。橡膠件或許能滿足尺寸兼容但未密封,或未能滿足裝配力的要求。故基本兼容性應包括下述三方面積累誤差的研究:

2. 密封壓縮:偏移量、與匹配面的橡膠密封口或「密封面」都於密封不利。顯然,必須對有堆積誤差的零件路徑進行最小偏移量或在誤差允許範圍內的接觸面匹配性設計。

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