集成式电器装置板的研制与品质控制

刘小群

（雅安小航电器有限责任公司技术部，四川 雅安 625000）

集成式电器装置板总成装配于陕西重型车集团奥龙系列新车型，是整车电器的核心。起到：分配负荷、集中供电、节省空间、简化线束、降低成本和方便检修的作用。

1 设计要求

1.1 插入力、拔出力

接线盒的插入力和拔出力应符合如下规定：与接线盒相配的继电器和熔断器的插入力分别为50～150N和9～50N；继电器和熔断器插拔10次后允许插入力比规定值下降20%。继电器选用宏发的，熔断器选用力特的，经试验证明，其品质可靠。扁平形插片插入力和拔出力参数见表1。

表1 扁平形插片插入力和拔出力

1.2 电压降

当负载电流I≤10 A时，其电压降应≤40 mV；I≤1A时，其电压降应≤4mV。除此以外，在任何情况下，其电压降应≤100mV。

1.3 耐电流强度性能

接线盒应经受熔断器额定电流1.1倍的过电流强度而无损伤，试验后电压降允许增加20%。具有阻燃增强性能的FRPA6G15B盒体材料经受此条件无损伤，试验后电压降只增加10%，产品有一定的强度。具有阻燃增韧性能的FRPA6G30B盒体材料经受此条件无损伤，但较薄弱处易变形。故选FRPA6G15B盒体材料。

1.4 耐击穿电压强度性能

接线盒应经受50 Hz实际正弦波电压、有效值1 000 V、历时1 min的耐击穿电压强度试验而无损伤。具有阻燃性能的FRPA6G15B盒体材料最小厚度1mm处能经受此条件无损伤，具有阻燃增韧性材料经受500V已损伤。故选FRPA6G15B盒体材料。

1.5 温度范围

接线盒为连续定额，应能在－40～70℃温度范围内正常接通、断开。

1.6 外形及安装尺寸

接线盒的外形尺寸为：345×185mm，安装尺寸为：260×160mm。

1.7 外观

外观良好、颜色正常、无划痕、无损坏、无色差、无毛刺。经环境试验后，不允许出现裂纹缺损等缺陷，表面不应有明显的颜色改变。

2 设计方案

2.1 插接件选择

由于我公司跟陕汽配套产品占80%，故由我公司与陕重汽共同设计的装置板接口方案，线束与此配套对插。在任何情况下，必须保证装置板与主机厂的线束对插时不能插错，那么在设计时就必须防错。

此装置板在驾驶室内，其插接件设计原则为：不同孔位插接件或孔位数相同的采取一公一母式。材料采用性能好的阻燃ABS，其阻燃性能达V0级，即在明火燃烧1min，火焰离开后10s内自熄。其具有优良的加工性能和物理机械性能，可用于注塑、挤出等产品。表2为阻燃ABS性能指标，表3为注塑加工条件。

表2 阻燃ABS性能指标

表3 注塑加工条件

如注塑压力和保压压力过小，零部件会产生未注满等缺陷；如注塑压力和保压压力过大，会产生毛刺等飞边。经实践证明，机筒温度200℃，注塑压力和保压压力65%系统压力，产品尺寸满足图纸要求。

2.2 金属端子选择及压接

继电器处金属端子采用通用626－6.3片，熔断器端子处采用通用621－D5×0.6片，与盒体的弹性挂台钩挂牢靠，设计盒体时必须考虑金属端子在插座中的串动量，一般为0.5±0.1。如串动量过小，装插时不易到位，易退片；如串动量过大，插装继电器时易造成虚接触，增加接触电阻，易烧蚀，降低其使用寿命。根据继电器控制的用电器功率，与线束对插的金属端子选用通用621－B6.3、621－E6.3、611－6.3片。那么，目前已有压接模的覆盖率达90%，最大程度上可以减少金属端子的品种数，增加通用性，加工工艺性好，制造方便。在压接金属端子时可以减少更换压接模的次数，提高压接效率。

压接金属端子时，原则上截面相同且型号相同的金属端子由一个操作者完成，操作者将对应的模具行程调试好，经过首件三检后，就可以大批量压接，中间巡检按控制计划要求进行抽检并作好记录。中间巡检根据具体的生产情况可以进行适当的调整，保证产品按公司的时间节点交付。由于数量大，为了节约检验费用，检验根据控制计划用YHS－50拉力检测仪测试拉力来控制品质。

2.3 盒体选择及固着力检测

由于大多数汽车用电器都有发热的特性，有些严重的发热如短路、过电流会导致燃烧，故在盒体选材上采用具有阻燃性能增强尼龙。当阻燃材料成份达30%时，材料太脆，盒体的弹性挂台易脆断，无法装配；当阻燃材料中加增韧成份达30%时，装插方便，耐击穿电压强度降低，易变形，耐振动性差，易退片。材料选取阻燃增强尼龙FRPA6G15B材料，其适应性强，与盒体配套的盖子和底板则选用性能好的阻燃ABS。

金属端子插入插座中，如何保证金属端子与盒体的塑料弹性挂台钩挂牢靠 （图1），需通过固着力检测，用KL－10型管形测力计测6.3系列端子的固着力60N（图2），中间用倒提方式巡检来控制品质。

2.4 装置板选择

采用Q235钢，其具有优良的加工性能和机械性能。为了美观和防止安装板生锈，对安装板的表面作喷塑处理，要求如下：①喷塑层厚度为0.1+0.05－0.03；②安装板表面喷塑M162（米灰色），喷涂均匀，不得有气泡、夹杂、喷塑层脱落、划伤和其他颜色；③附着力要求：在喷塑层上用单面刀片划出3 mm× 3 mm “井”形状，用PVC哑光膜不干胶 （规格24× 100）粘牢任一 “井”表面处，压平后撕起，不干胶粘面无米灰色喷塑块附着。

2.5 导线材料

因本产品是安装在汽车驾驶室内，使用环境一般，考虑到成本和性能等多种因素，宜用汽车专用PVC绝缘材料的AVS或AVSS导线，其具有抗酸碱、耐燃、耐寒、耐磨、耐油等特性。

2.6 导线线径的确定

用电设备的电流强度

式中：P——负载功率；UN——额定电压。

如前雾灯功率为2×70 W，后雾灯功率为2× 21W，则I=182／24=7.58A。

熔断器的额定电流=每一路的最大工作电流／0.75=7.58／0.75≈10.1A。

导线截面积

式中：I——电流，A；P——功率，W；A——导线截面积，mm2；ρ——铜导线电阻率，一般取值0.018 5 Ω·mm2／m；L——导线长度，m；UVL——导线允许的电压降，V。雾灯允许的电压降≤40 mV，取值40mV。

如导线长度为0.35 m，截面积为A=I×ρ×L／UVL= 7.58×0.0185×0.35／0.04≈1.25mm2

为避免导线过度发热，应该检查导线电流密度，其公式为：S=I／A=7.58／1.25≈6.06A／mm2＜10。

考虑到导线的电压降和发热等情况，由以上数据可以得出，雾灯功率为182 W时，雾灯电流选15A，导线截面选1.5mm2。根据用电器的功率，以此类推，可算出其它导线的截面。孔位相近处的导线采用颜色相差较大的几种导线，与截面、金属端子来共同防错。

2.7 集成式电器装置板

采用新式带2路大容量熔断丝、25路熔断丝、12只通用型继电器、2只大功率 （40 A）继电器集成为25路熔断丝盒的耐燃盒体，将1个大电流慢熔熔断丝、25路熔断丝盒、电子闪光器、刮水间歇器等集成在一块电器装置板上，与线束对插的插件在装置板的左边。具有结构紧凑，加工工序少等优点，满足了用户的外形及安装尺寸要求。装置板连接线束中预留了经继电器控制的15A电源和经 （2× 15A）熔断丝的备用电源 （15+端），其作用是用户不需额外购买熔断丝座，就可以方便地使用预留功能。盒盖内预留了备用熔断丝，方便用户更换。集成制造技术的优点：利于流水作业，避免断点工序；减少半成品积压，节约空间，减少搬运，节约辅助时间；掌握时间节拍，利于安排生产，相应地缩短了投入产出的时间，提高了生产效率等。

2.8 确定621－D5×0.6熔断丝端子位置

因621－D5×0.6熔断丝端子 （联片）的特殊性，流过联片处的截面积相当于3.25 mm2（6.5 mm× 0.5 mm），共用电源的熔断丝经过协调后可以用621－D5×0.6熔断丝端子自身的联片取代多余过桥导线，减少压接导线的工序，并可保证可靠地连接。621－D5×0.6熔断丝端子联片处的要求如图3所示，两片的间距为10mm，其展开尺寸为18mm，两片之间的截面相当于长度为18mm、截面为3.25mm2的导线，但是18mm长的导线是无法压接的。拱形高度为，拱形宽度为保证装配621－D5×0.6熔断丝端子与盒体卡槽配合间隙适中，松紧适度，挂靠牢固，操作方便。根据原理图将熔断丝位置与25路盒体一一对应。集成式电器装置板熔断丝配置见表4。

表4 集成式电器装置板熔断丝配置

2.9 确定继电器位置

为了节约导线，采取就近原则，根据已确定的熔断丝位置，就近设计继电器的位置。

2.10 电源连接方式

电源连接方式采用回路电流法 （利用欧姆定律串联改并联）。从集成式电器装置板原理图 （图4）可以看出，标有F2～F7的熔断丝都与30号线相接。外接总电源用Φ6孔式接头与装置板上M6十字槽盘头螺钉连接后，经过其中的F1总熔断丝与装置板的内部相连，给装置板提供电源30+，同时也保护了F2～F7的用电电器。上十字槽盘头螺钉 （深槽）时必须加铜垫圈、弹垫来增加预紧力、防松动，保证接触可靠。F2是经过F1之后为火焰预热提供电源。外接15+用Φ5孔式接头与装置板上M5十字槽盘头螺钉（深槽）连接后，给装置板提供电源15+。为了防错，特设两种规格的十字槽盘头螺钉。

汽车因点火开关的控制枢纽功能将电路分成几条干线，掌握各条干线的控制关系，对装置板的设计和故障查询可起到事半功倍的作用。

30号线——直接与蓄电池正极相接的火线，或经大容量熔断丝与蓄电池正极相接的火线。此火线常有电，或叫常通电源。

15号线——从蓄电池30号线引出的电流，经过点火开关控制的火线，只要发动机起动，15号线就有电。

31号线——搭铁线或搭铁 （ ）部位。从原理上讲，所有搭铁线和搭铁部位均是相通的，它是一条公共的粗大截面积的导线。

3 结束语

近年来，整车用电器越来越多，在新型产品的需求下，我国汽车制造技术发展迅速，技术水平不断提升。实践证明，集成式电器装置板这种创新方案技术可行，工艺可靠，为今后此类装置板的设计提供了方法和思路。

［1］QC／T 707—2004，车用中央电气接线盒技术条件［S］.

［2］QC／T 29106—2004，汽车低压电线束技术条件［S］.

［3］QC／T 420—2004，汽车用熔断器［S］.

［4］QC／T 417.1～417.5—2001，车用电线束插接器［S］.

［5］（日）铁健司.质量管理统计方法［M］.韩福荣等译.北京：机械工业出版社，2006.