１　汽車高壓線束的連接方式

通常汽車線束電纜與接插件端子的連接方式主要有焊接、壓接和機(jī)械連接三種，如圖１所示。焊接方式主要采用錫焊連接，適用于批量少、電纜截面積較小的汽車線束連接裝配；壓接方式主要采用對(duì)相應(yīng)規(guī)格的壓模施加外力使接插件端子與電纜接觸面結(jié)合，連接可靠、壽命長(zhǎng)，適用于大批量加工，但需借助壓接模具來實(shí)現(xiàn)連接裝配；機(jī)械連接方式主要通過緊固件將接插件端子與電纜緊密結(jié)合固定，裝配相對(duì)復(fù)雜，不適用于大批量生產(chǎn)。

目前，國(guó)外汽車線束電纜與接插件端子普遍采用壓接方式連接，該連接工藝技術(shù)已非常穩(wěn)定、可靠，而我國(guó)汽車線束生產(chǎn)還處于發(fā)展階段，尤其是對(duì)汽車線束可靠連接工藝技術(shù)還尚未完全掌握。根據(jù)長(zhǎng)期從事汽車線束連接裝配的經(jīng)驗(yàn)，在焊接、壓接和機(jī)械連接三種連接方式中以壓接方式適用性最強(qiáng)，且連接快速、可靠、牢固、壽命長(zhǎng)，適合大批量加工，因此展開壓接工藝技術(shù)的研究對(duì)汽車高壓線束電纜與接插件端子可靠連接最為重要。

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(duì)較大，這對(duì)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，下面對(duì)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(zhǎng)度）展開分析。

２.1　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(duì)接、電氣功率和信號(hào)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(shí)起到定位作用，一旦壓接過程中產(chǎn)生變形，將會(huì)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面相接，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(shí)采用一次壓接成型方式，壓接時(shí)的受力如圖３所示，整個(gè)模型可簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁。雖然整個(gè)端子壓接段所受壓力Ｆ 基本保持不變，但因力臂長(zhǎng)度Ｌ（以臺(tái)階面為支點(diǎn)）不同（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３），力矩Ｍ（＝ＦＬ）也不同（Ｍ１＞Ｍ２＞Ｍ３）。根據(jù)簡(jiǎn)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面高度）不同，使壓接后真正接觸的面積只有很小一部分，僅相當(dāng)于線接觸。這嚴(yán)重影響了電纜截面積較大、抗拉性能要求較高、壓接長(zhǎng)度（即接插件端子與電纜壓接后的接觸長(zhǎng)度）要求較長(zhǎng)的汽車高壓線束的電氣性能和機(jī)械性能。

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面積太小，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)采用分段壓接成型方式，該壓接方式通過先后對(duì)兩段區(qū)域進(jìn)行壓接，可在減少原來壓接長(zhǎng)度、省下設(shè)計(jì)空間的同時(shí)，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(shí)傳統(tǒng)閉筒式端子壓接段與優(yōu)化設(shè)計(jì)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?，經(jīng)過相同外力壓接后，傳統(tǒng)閉筒式端子壓接段呈弓形，近端面１／２處位移量最大，此處是電纜與接觸件端子的壓接接觸面；優(yōu)化設(shè)計(jì)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(tái)階處變形量相對(duì)較小，在仿真壓接過程中，電纜與端子有更大的接觸面積，同時(shí)中間高、兩處低的壓接段形狀特點(diǎn)，形成倒鉤形，加強(qiáng)了電纜與接觸件端子的連接。

２.2　壓接高度和壓接長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)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面積，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(shí)常采用點(diǎn)壓、圍壓等方法。一般點(diǎn)壓的壓接深度為ｄ／２（ｄ 為端子外徑），此時(shí)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(chǎng)尖端效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)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(shí)雖然壓縮變形比較均勻，但電纜銅線芯受壓時(shí)外層首先變形，而內(nèi)層基本不受力，常常會(huì)出現(xiàn)外緊內(nèi)松的現(xiàn)象，對(duì)其導(dǎo)電性能有一定的影響。

針對(duì)點(diǎn)壓方法、圍壓方法的缺點(diǎn)，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后建議采用圍壓、點(diǎn)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(zhǎng)度過長(zhǎng)，則易造成壓接力過大，同時(shí)浪費(fèi)材料，使壓接區(qū)的結(jié)構(gòu)利用率低；如果壓接長(zhǎng)度過短，則易造成端子與電纜接觸面積過小，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(shí)導(dǎo)致電導(dǎo)率過低。因此，電纜與接插件端子的壓接長(zhǎng)度必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。通常壓接長(zhǎng)度Ｌａ的計(jì)算公式為：

 （１）

式中：ＦＴ為對(duì)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為端子與電纜接觸面上的摩擦力；Ｒ 為電纜壓接后的半徑。 

表１　不同尺寸電纜的拉脫力標(biāo)準(zhǔn)要求

2.3　壓接性能試驗(yàn)

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(zhǎng)度各影響因素對(duì)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（選用的電纜截面積為２５ｍｍ^２，最大通過電流為３００Ａ）為例，展開了相關(guān)汽車高壓線束壓接性能試驗(yàn)研究。汽車高壓線束壓接性能試驗(yàn)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(jì)的端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接長(zhǎng)度以及傳統(tǒng)的壓接高度，試樣３采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)的端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接高度、壓接長(zhǎng)度。汽車高壓線束壓接性能試驗(yàn)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(jì)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。

表２　各汽車高壓線束試樣所采用的壓接工藝技術(shù)

本文從汽車高壓線束的性能要求、使用特點(diǎn)入手，對(duì)壓接工藝中影響電纜與接插件端子的壓接質(zhì)量的主要因素（端子結(jié)構(gòu)、壓接方式、壓接高度、壓接長(zhǎng)度）進(jìn)行了分析，提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)建議。通過相關(guān)汽車高壓線束壓接性能試驗(yàn)，驗(yàn)證了分段式壓接比整段式壓接使汽車高壓線束具有更好的機(jī)械性能，采用圍壓、點(diǎn)壓相結(jié)合的壓接方法合理控制壓接高度、長(zhǎng)度，可確保汽車高壓線束具有更好的機(jī)械和電氣性能。