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汽車(chē)市場(chǎng)的大發(fā)展趨勢下,汽車(chē)線(xiàn)束作為汽車(chē)的血脈連接每個(gè)重要不見(jiàn),可以想象這趨勢也是必然的,特別國家大力扶植新能源汽車(chē)的環(huán)境下,以大眾某汽車(chē)舉例,一條內艙線(xiàn)束10.5KG左右,如果通過(guò)輕量化工作能減少到7~8KG或者更小,這對節能減排,提升動(dòng)力節省油耗及控制整車(chē)成本有莫大的益處。
1.從設計方面考慮
一條線(xiàn)束的主要重量從設計階段就基本定型了,按照所需功能和整車(chē)布局來(lái)設計線(xiàn)束的分支和走向,輸出就是2D圖紙和3D裝配圖。在這個(gè)階段,選擇和定義了大部分連接器/電線(xiàn)/端子和塑料件類(lèi)型;就像很多線(xiàn)束公司要做的VA/VE一樣,在設計階段就決定了VA/VE的絕大部分價(jià)值,如果在設計階段能在基于完善功能的前提下考慮重量因素,比如,盡量減少分支或者使用同一分支回路(合并分支)來(lái)實(shí)現不同功能;減少分支意味著(zhù)相關(guān)電線(xiàn)/連接器/卡釘/膠帶等一系列零件都會(huì )消失,明顯減少負重;其次,如果不能減少分支,那么基于整車(chē)走向布局盡量縮短分支(不繞線(xiàn))也在考慮范圍內,在保證功能的前提下縮短分支長(cháng)度,不失為一種明智的選擇。
所以說(shuō),從設計階段全面綜合考慮減輕重量是理想能從源頭上控制的一種方式。
2.從物料上面考慮
一條成品線(xiàn)束使用的物料眾多,包括電線(xiàn)/連接器/端子/塑料件/卡釘以及膠布等,下面我們來(lái)看看每種材料輕量化的可行性。
1)電線(xiàn)材質(zhì)。電線(xiàn)作為線(xiàn)束主要的部件和載體,其重要性不言而喻。目前銅芯導線(xiàn)是行業(yè)主流因為銅材質(zhì)是目前可知的導體中,導電率和安全性比較出色的導體,也是適合汽車(chē)線(xiàn)束的導體(考慮價(jià)格因素)。但是自從2005年以來(lái),銅價(jià)飆升之后,鋁作為有可能取代銅的導體再次被擺上了臺面。讓我們來(lái)對比下銅和鋁的關(guān)鍵參數,首先,銅鋁密度比重為3.29:1,也就是說(shuō)1噸鋁等于3.29噸銅,看到了么,先不說(shuō)價(jià)格,從重量上鋁就有很大的優(yōu)勢,輕量化大有希望;第二個(gè)參數是導電率,銅鋁比率為1:0.629,鋁在導電性能上弱于銅,并且鋁的機械強度不如銅,也就是說(shuō),在汽車(chē)線(xiàn)束上,暫時(shí)鋁還沒(méi)有辦法完全替代銅,但這是一個(gè)發(fā)展趨勢,特別是在價(jià)格和重量?jì)纱笠蛩赜绊懴,線(xiàn)束加工中越來(lái)越多的設備也對應鋁線(xiàn)材加工包括銅鋁混合,比如超聲波線(xiàn)束焊接機。
除此之外,有人還找到了一種折中的技術(shù),用銅包鎂鋁導線(xiàn)來(lái)替代銅線(xiàn),銅和銅包鎂鋁密度比為2.2:1,即1噸銅包鎂鋁等于2.2噸銅,輕量化實(shí)現了并且導電性也比單純的鋁要好,部分現行法國標準(NF)就是這樣做的,德國甚至中國國內都在研究使用鋁代替銅,只要克服了導電率基本就能實(shí)現技術(shù)革新。
2)電線(xiàn)橫截面。在材質(zhì)相同長(cháng)度相同的前提下,橫截面越大,重量就越重,考慮到機械強度方面的因素,目前主流小橫截面仍然保持在0.35mm2,近幾年部分廠(chǎng)家開(kāi)始使用0.13mm2的導線(xiàn),在保證信號傳輸正常的前提下,使用較小橫截面的導線(xiàn)可以降低成本和重量;另外,目前導線(xiàn)按標準分為德標(FLRY),日標(AVSS),國標和美標等幾大類(lèi),其中德標電線(xiàn)絕緣層更薄,柔韌性更好,相對應的,同樣線(xiàn)徑的導線(xiàn)重量也更輕,所以,在輕量化要求下,德標電線(xiàn)考慮優(yōu)先使用。
3)盡量減少特殊電線(xiàn)使用。在某些傳輸信號保真率較高的功能設備連接方面,屏蔽線(xiàn)經(jīng)常被考慮使用,屏蔽線(xiàn)價(jià)格高重量大,如果能不用那就盡量不要使用,我們完全可以考慮使用高質(zhì)量的雙絞線(xiàn)來(lái)代替屏蔽線(xiàn),實(shí)際效果也差不了多少。
4)端子及插接件。如同上面提到的,如果要使用小線(xiàn)徑電線(xiàn),那么對應連接器和端子都得相應變小,所以,想要變輕,點(diǎn)就是縮小插接套件的體積,連接器和端子都變;業(yè)界內TE是比較著(zhù)名的導入輕型插接套件的廠(chǎng)家,代表類(lèi)型就是Nano-MQS系列插接件。
5)其他塑料件。保險絲盒/保護導槽/卡釘扎帶/橡膠件/波紋&絕緣保護套管等等都是常見(jiàn)的線(xiàn)束輔助材料。
關(guān)于保護線(xiàn)槽,在汽車(chē)發(fā)展的初期一度還有金屬結構材料,我們目前使用的大部分都是高強度的塑料護板/線(xiàn)槽,想輕量化,,可以在材質(zhì)上做文章,盡量使用較輕的聚酰胺(尼龍)來(lái)構造;第二,減小尺寸,確定需要保護的關(guān)鍵部位,其他可以采用厚膠布等保護,如果能做到完全取消當然更好,這需要在設計階段就考慮。
關(guān)于橡膠件,其作用是密閉保護電線(xiàn),起到防外部塵埃和液體腐蝕的作用.在某些關(guān)鍵部位,比如發(fā)動(dòng)機艙和駕駛艙連接之處,這里不但不能取消還得加強防護,其他的密封需要不高的區域,完全可用”發(fā)泡”工藝來(lái)取代橡膠件;另外關(guān)于波紋/絕緣套管,除了像光纖線(xiàn)/天線(xiàn)等信號傳輸較高部位需要嚴加保護外,其他大部分可以考慮使用加厚的布基膠布來(lái)取代。
關(guān)于保險絲盒,E-BOX和外支架合在一起,上面插入不同阻值的保險絲和繼電器;,也是從塑料件(E-BOX盒+外支架)材質(zhì)著(zhù)手考慮,使用更輕的材料;第二,根據回路原理,盡量減少保險絲和繼電器的數量,能合并就合并,這也是需要在設計階段考慮,如果減少一條帶端子的電線(xiàn),那么這里就不需要插入保險絲或繼電器去和這個(gè)端子匹配,從而實(shí)現輕量化。
關(guān)于膠布,膠布本身并不重,不過(guò)如果纏繞過(guò)多過(guò)密那就不一樣了.首先,包膠方式默認為經(jīng)濟的敞開(kāi)式包膠(花纏),對于保護要求不高的部位,敞開(kāi)式包膠可以節省膠布用量,并且這里還有一個(gè)要點(diǎn),花纏間隔按照不同客戶(hù)要求而不同,比如一汽大眾要求間隔1~2個(gè)膠布寬度,如果是9mm寬的膠帶,那么間隔就是9mm~18mm,如果客戶(hù)沒(méi)有明確要求,那么18mm就是我們的選擇,重量自然就下來(lái)了。如果真的需要密閉式包膠,纏繞密度也是我們需要注意的地方,20%~30%的覆蓋率對于大部分線(xiàn)束而言已經(jīng)足夠了。膠布纏繞這一部分需要根據客戶(hù)工藝和質(zhì)量的要求來(lái)做,在滿(mǎn)足要求的基礎上我們可以靈活操作,盡量減小重量。