Proceso de prensado de arneses de cableado de alto voltaje automotriz

1. Método de conexión del arnés de cableado de alto voltaje del automóvil

En general, hay tres formas principales de conectar los cables del arnés de cableado del automóvil y los terminales del conector: soldadura, prensado y conexión mecánica, como se muestra en la Figura 1. El método de soldadura adopta principalmente una conexión de soldadura de estaño, que es adecuada para la conexión y el ensamblaje del cableado del automóvil. arneses con lotes pequeños y área de sección transversal de cable pequeña; Tiene una larga vida útil y es adecuado para el procesamiento en masa, pero requiere el uso de troqueles de prensado para lograr la conexión y el ensamblaje; el método de conexión mecánica utiliza principalmente sujetadores para combinar y fijar firmemente el terminal del conector y el cable, y el ensamblaje es relativamente complicado y no es adecuado para la producción en masa.

En la actualidad, los cables del mazo de cables de automóviles extranjeros y los terminales del conector generalmente se conectan mediante prensado, y la tecnología de conexión es muy estable y confiable. Sin embargo, la producción de arneses de cableado para automóviles en mi país aún se encuentra en la etapa de desarrollo, especialmente la tecnología de proceso de conexión confiable de los arneses de cableado para automóviles aún no se ha dominado por completo. De acuerdo con la experiencia a largo plazo en la conexión y ensamblaje de arneses de cableado de automóviles, entre los tres métodos de conexión de soldadura, prensado y conexión mecánica, el método de prensado es el más aplicable y la conexión es rápida, confiable, firme y tiene una larga vida. Es adecuado para el procesamiento en masa. La investigación sobre la tecnología de prensado es la más importante para la conexión confiable de los cables del mazo de cables de alto voltaje del automóvil y los terminales del conector.

2 El proceso de prensado del arnés de cableado de alto voltaje del automóvil

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La corriente nominal transmitida por el arnés de cableado de alto voltaje automotriz es grande, hasta varios cientos de amperios, por lo que el diámetro del cable seleccionado también es relativamente grande, lo que plantea requisitos más altos para la calidad de engaste del cable y la terminal del conector. Para garantizar que el cable y el terminal del conector tengan una alta calidad después de ser engarzados y apretados, y para garantizar que las propiedades eléctricas (como la corriente nominal) y las propiedades mecánicas (como la fuerza de tracción) del alto voltaje automotriz El arnés de cableado después de engarzar cumple con los requisitos, el siguiente es el proceso de engarzado. Se analizan los principales factores que afectan la calidad de engaste de los terminales de cables y conectores (incluida la estructura del terminal, el método de engaste, la altura y la longitud de engaste).

2.1 Estructura de terminales y método de prensado

En la actualidad, la estructura del terminal del conector de uso común del arnés de cableado de alto voltaje del automóvil se muestra en la Figura 2. La estructura del terminal se puede dividir en la sección de contacto, la sección central y la sección de prensado. La sección de contacto se utiliza para asegurar la conexión del conector, la transmisión de energía eléctrica y señales; la sección central es el área de recepción entre la sección de contacto y la sección de prensado, lo que garantiza que la sección de contacto y ella misma no se deformen durante el proceso de prensado y, al mismo tiempo, desempeñan un papel en el posicionamiento. Una vez que se produce la deformación durante el proceso de prensado, afectará gravemente el rendimiento del mazo de cables del automóvil; La sección de prensado se usa para conectar la superficie de contacto del terminal del conector y el cable bajo una fuerza externa, y su calidad afecta directamente la conductividad eléctrica, la fuerza de tracción, etc. del mazo de cables del automóvil. Forma de apariencia.

The traditional closed-tube terminal and the cable are crimped by one-time crimping. The force during crimping is shown in Figure 3. The entire model can be simplified into a simply supported beam. Although the pressure F on the entire terminal crimping section remains basically unchanged, the moment M (=FL) is also different due to the difference in the length L of the force arm (with the step surface as the fulcrum) (L1>L2>L3) (M1>M2>M3). De acuerdo con la teoría de la fuerza de las vigas simplemente apoyadas, el momento flector en la sección de engaste L/2 es el mayor, lo que da como resultado diferentes alturas de engaste (es decir, la altura de la sección transversal de la parte engarzada del terminal del conector y el terminal después de el cable está engarzado), lo que hace que la altura de engaste sea diferente. El área de contacto real después de la conexión es solo una parte muy pequeña, que solo es equivalente al contacto de línea. Esto afecta gravemente las propiedades eléctricas y mecánicas de los arneses de cableado de alto voltaje para automóviles con una gran área de sección transversal del cable, requisitos de rendimiento de alta resistencia a la tracción y longitud de engaste larga (es decir, la longitud de contacto entre el terminal del conector y el cable después del engaste).

Con el fin de garantizar las propiedades eléctricas y mecánicas del arnés de cableado de alto voltaje automotriz después del prensado, y para evitar que el área de contacto sea demasiado pequeña debido a las diferentes alturas de prensado en el proceso de moldeo por prensado de una sola vez, después del diseño optimizado, Los terminales del conector del arnés de cableado de alto voltaje del automóvil utilizan terminales segmentados. , y su estructura se muestra en la Fig. El terminal segmentado y el cable se engarzan mediante el método de engaste segmentado. Este método de prensado puede reducir la longitud de prensado original y ahorrar espacio de diseño al prensar las dos secciones sucesivamente. Fuerza de arranque y requisitos de conductividad.

El método de elementos finitos se utiliza para simular y analizar el desplazamiento de la sección de engaste de terminales de barril cerrado tradicional y la sección de engaste de terminales segmentados de diseño óptimo cuando se aplica la misma fuerza a la sección de engaste. Los resultados del análisis de simulación se muestran en la Figura 5. Se puede ver que después de ser engarzado por la misma fuerza externa, la sección de engarce del terminal de barril cerrado tradicional es arqueada, y el desplazamiento es máximo a la mitad de la parte proximal. superficie final, que es la superficie de contacto de engaste entre el cable y el terminal de contacto; La sección de engaste del terminal tipo tiene forma de tambor y hay dos lugares con el mayor desplazamiento. La deformación en el paso medio de las dos secciones de engaste es relativamente pequeña. Durante el proceso de crimpado de simulación, el cable y el terminal tienen un área de contacto más grande y la altura media es más alta. La forma de las dos secciones de crimpado bajas forma una lengüeta, lo que fortalece la conexión entre el cable y el terminal de contacto.

2.2 Altura de engaste y longitud de engaste

Para garantizar las propiedades eléctricas y mecánicas del mazo de cables de alto voltaje del automóvil después del prensado, además de adoptar una estructura de terminal y un método de prensado razonables, en el proceso de prensado real, la altura de prensado y la longitud de prensado de los terminales de contacto también deben estar asegurado

Si la altura de engaste es demasiado alta, es fácil generar un espacio vacío excesivo en el área de engaste, lo que resulta en un área de contacto insuficiente entre el cable y el conductor de metal del terminal del conector, que no puede cumplir con la fuerza de engaste requerida por la alta tensión del automóvil. arnés de cableado de voltaje (es decir, el terminal y el terminal están conectados entre sí). fuerza de retención del cable), fuerza de extracción y conductividad eléctrica, e incluso conducen a un estado de funcionamiento anormal del terminal de crimpado; si la altura de engarce es demasiado baja, es fácil romper el núcleo del cable o romper el conductor de metal en el área de engarce, que no está en línea con el mazo de cables del automóvil. requisitos de engaste. Por lo tanto, la altura de engarzado del cable y el terminal del conector deben controlarse estrictamente. Los terminales de los conectores a menudo se prensan mediante presión puntual, presión de confinamiento y otros métodos. Generalmente, la profundidad de engaste del engaste de puntos es d/2 (d es el diámetro exterior del terminal). En este momento, aunque todos los espacios entre el cable y el terminal se pueden comprimir, el pozo de presión es demasiado profundo, lo que conducirá fácilmente a una deformación excesiva del núcleo del cable. , se presiona en un ángulo agudo, lo que resulta en el efecto de punta del campo eléctrico, e incluso el núcleo del cable se rompe en casos severos, lo que resulta en una mala continuidad eléctrica y conductividad del arnés de cableado de alto voltaje del automóvil. Generalmente, la profundidad de engaste de la presión de confinamiento es d/3. En este momento, aunque la deformación por compresión es relativamente uniforme, la capa externa se deforma primero cuando se comprime el núcleo de alambre de cobre del cable, mientras que la capa interna básicamente no está estresada, y a menudo ocurre el fenómeno de tensión externa y holgura interna. , tiene cierta influencia en su conductividad eléctrica.

En vista de las deficiencias del método de presión puntual y el método de presión de confinamiento, se recomienda utilizar la combinación de la presión de confinamiento y el método de engaste de presión puntual después del diseño optimizado para controlar la profundidad de engaste a 0.4d , para comprimir efectivamente los terminales y cables. Si la longitud de prensado es demasiado larga, la fuerza de prensado será demasiado grande y, al mismo tiempo, el material se desperdiciará, por lo que la tasa de utilización estructural del área de prensado será baja; La fuerza de engarzado (es decir, la fuerza de retención del terminal al cable) requerida para los arneses de cableado de alto voltaje también da como resultado una conductividad eléctrica demasiado baja. Por lo tanto, la longitud de engarce del cable y el terminal del conector deben controlarse estrictamente. Por lo general, la fórmula de cálculo de la longitud de prensado La es:

Donde: FT es la fuerza de tracción del terminal correspondiente, es decir, la fuerza de tracción de cables de diferentes tamaños (los requisitos estándar se muestran en la Tabla 1); Fz es la fuerza de fricción sobre la superficie de contacto entre el terminal y el cable; R es el radio del cable después del prensado.

Tabla 1 Requisitos estándar para la fuerza de tracción de cables de diferentes tamaños

2.3 Prueba de rendimiento de crimpado

Para comprender mejor la influencia de la estructura del terminal, el método de prensado, la altura de prensado y la longitud de prensado en la tecnología de prensado sobre las propiedades eléctricas y mecánicas del mazo de cables de alta tensión del automóvil después del prensado, el mazo de cables del automóvil con una corriente nominal de 200 A (seleccionado El área de la sección transversal del cable es de 25 mm2 y la corriente de paso máxima es de 300 A) como ejemplo, y se lleva a cabo la investigación experimental sobre el rendimiento de engaste del arnés de cableado de alto voltaje automotriz relevante. La Tabla 2 muestra el proceso de engaste utilizado para cada muestra de mazo de cables de alto voltaje para automóviles en la prueba de rendimiento de engaste del mazo de cables de alto voltaje para automóviles. La muestra 1 adopta el proceso de prensado tradicional, y la muestra 2 adopta la estructura de terminal optimizada y el proceso de prensado. Método de conexión, longitud de prensado y altura de prensado tradicional, la muestra 3 adopta la estructura de terminal, el método de prensado, la altura de prensado y la longitud de prensado diseñados de manera óptima. Los resultados de la prueba del rendimiento de engaste del arnés de cableado de alto voltaje automotriz se muestran en la Figura 6. Se puede ver que las propiedades eléctricas y mecánicas de la muestra 3 son las mejores. Esto demuestra que el diseño optimizado del proceso de prensado puede garantizar una alta calidad y un alto rendimiento después del prensado de mazos de cables de alta tensión para automóviles.

Tabla 2 La tecnología de prensado utilizada para cada muestra de mazo de cables de alto voltaje automotriz

3.Conclusión

A partir de los requisitos de rendimiento y las características de uso de los arneses de cableado de alta tensión para automóviles, este documento analiza los factores principales (estructura de terminales, método de engaste, altura de engaste y longitud de engaste) que afectan la calidad de engaste de cables y terminales de conectores en el proceso de engaste. y sugerencias de diseño de optimización propuestas. A través de la prueba de rendimiento de prensado del mazo de cables de alto voltaje del automóvil, se verifica que el prensado segmentado tiene mejores propiedades mecánicas que el prensado de sección completa, y el método de prensado que combina presión de confinamiento y presión puntual se utiliza para controlar razonablemente la altura de prensado y longitud para garantizar un mejor rendimiento mecánico y eléctrico de los arneses de cableado de alto voltaje automotriz.