Processo de crimpagem de chicotes elétricos de alta tensão automotivos

1. Método de conexão do chicote elétrico de alta tensão do automóvel

Geralmente, existem três maneiras principais de conectar os cabos do chicote elétrico do automóvel e os terminais do conector: soldagem, crimpagem e conexão mecânica, conforme mostrado na Figura 1. chicotes com pequenos lotes e pequena área de seção transversal do cabo; Possui longa vida útil e é adequado para processamento em massa, mas requer o uso de matrizes de crimpagem para realizar a conexão e montagem; o método de conexão mecânica usa principalmente fixadores para combinar e fixar firmemente o terminal do conector e o cabo, e a montagem é relativamente complicada e não é adequada para produção em massa.

Atualmente, cabos de chicotes elétricos de automóveis estrangeiros e terminais de conectores são geralmente conectados por crimpagem, e a tecnologia de conexão é muito estável e confiável. No entanto, a produção de chicotes elétricos automotivos em meu país ainda está em fase de desenvolvimento, especialmente a tecnologia de processo de conexão confiável de chicotes elétricos automotivos ainda não foi totalmente dominada. De acordo com a longa experiência na conexão e montagem de chicotes elétricos automotivos, entre os três métodos de conexão de soldagem, crimpagem e conexão mecânica, o método de crimpagem é o mais aplicável, e a conexão é rápida, confiável, firme e tem uma vida longa. É adequado para processamento em massa. A pesquisa em tecnologia de crimpagem é a mais importante para a conexão confiável de cabos de chicotes elétricos de alta tensão de automóveis e terminais de conectores.

2 O processo de crimpagem do chicote elétrico de alta tensão do automóvel

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A corrente nominal transmitida pelo chicote elétrico de alta tensão automotivo é grande, até várias centenas de amperes, então o diâmetro do cabo selecionado também é relativamente grande, o que apresenta requisitos mais altos para a qualidade de crimpagem do cabo e do terminal do conector. Para garantir que o cabo e o terminal do conector tenham alta qualidade após serem crimpados e apertados, e para garantir que as propriedades elétricas (como corrente nominal) e propriedades mecânicas (como força de tração) da alta tensão automotiva chicote de fiação após crimpagem atender aos requisitos, o seguinte é o processo de crimpagem. Os principais fatores que afetam a qualidade de crimpagem de terminais de cabos e conectores (incluindo estrutura de terminais, método de crimpagem, altura de crimpagem e comprimento de crimpagem) são analisados.

2.1 Estrutura do terminal e método de crimpagem

Atualmente, a estrutura do terminal do conector comumente usada do chicote elétrico de alta tensão do automóvel é mostrada na Figura 2. A estrutura do terminal pode ser dividida em seção de contato, seção intermediária e seção de crimpagem. A seção de contato é usada para garantir a conexão do conector, a transmissão de energia elétrica e sinais; a seção intermediária é a área de recepção entre a seção de contato e a seção de crimpagem, garantindo que a seção de contato e ela mesma não sejam deformadas durante o processo de crimpagem e, ao mesmo tempo, desempenhem um papel no posicionamento. Uma vez que a deformação ocorre durante o processo de crimpagem, afetará seriamente o desempenho do chicote elétrico do automóvel; a seção de crimpagem é usada para conectar a superfície de contato do terminal do conector e o cabo sob força externa, e sua qualidade afeta diretamente a condutividade elétrica, força de tração, etc. do chicote elétrico do automóvel. Forma de aparência.

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 acordo com a teoria das forças de vigas simplesmente apoiadas, o momento fletor na seção de crimpagem L/2 é o maior, resultando em diferentes alturas de crimpagem (ou seja, a altura da seção transversal da parte crimpada do terminal do conector e do terminal após o cabo é crimpado), o que torna a altura de crimpagem diferente. A área de contato real após a conexão é apenas uma parte muito pequena, que é equivalente apenas ao contato de linha. Isso afeta seriamente as propriedades elétricas e mecânicas dos chicotes elétricos de alta tensão automotivos com grande área de seção transversal do cabo, requisitos de alto desempenho de tração e comprimento de crimpagem longo (ou seja, o comprimento de contato entre o terminal do conector e o cabo após a crimpagem).

Para garantir as propriedades elétricas e mecânicas do chicote elétrico de alta tensão automotivo após a crimpagem e para evitar a área de contato muito pequena devido às diferentes alturas de crimpagem no processo de moldagem de crimpagem única, após o design otimizado, os terminais do conector do chicote elétrico automotivo de alta tensão usam terminais segmentados. , e sua estrutura é mostrada na Fig. O terminal segmentado e o cabo são crimpados pelo método de crimpagem segmentada. Este método de crimpagem pode reduzir o comprimento de crimpagem original e economizar espaço de design cravando as duas seções sucessivamente. Requisitos de força de tração e condutividade.

O método dos elementos finitos é usado para simular e analisar o deslocamento da seção de crimpagem de terminal de barril fechado tradicional e a seção de crimpagem de terminal segmentada idealmente projetada quando a mesma força é aplicada à seção de crimpagem. Os resultados da análise de simulação são mostrados na Figura 5. Pode-se observar que após ser crimpado pela mesma força externa, a seção de crimpagem do terminal de barril fechado tradicional é arqueada, e o deslocamento é maior em 1/2 da extremidade proximal superfície final, que é a superfície de contato de crimpagem entre o cabo e o terminal de contato; A seção de crimpagem do terminal tipo tem a forma de um tambor, e existem dois locais com o maior deslocamento. A deformação na etapa intermediária das duas seções de crimpagem é relativamente pequena. Durante o processo de crimpagem de simulação, o cabo e o terminal têm uma área de contato maior e a altura média é maior.

2.2 Altura de crimpagem e comprimento de crimpagem

A fim de garantir as propriedades elétricas e mecânicas do chicote elétrico de alta tensão do automóvel após a crimpagem, além de adotar uma estrutura terminal razoável e método de crimpagem, no processo de crimpagem real, a altura de crimpagem e o comprimento de crimpagem dos terminais de contato também devem ser assegurado.

Se a altura de crimpagem for muito alta, é fácil causar espaço vazio excessivo na área de crimpagem, resultando em área de contato insuficiente entre o cabo e o condutor metálico do terminal do conector, que não pode atender à resistência de crimpagem exigida pelo alto-falante automotivo. chicote de fiação de tensão (ou seja, o terminal e o terminal estão conectados um ao outro). Força de retenção do cabo), força de tração e condutividade elétrica, e até mesmo levar a um estado de funcionamento anormal do terminal de crimpagem; se a altura de crimpagem for muito baixa, é fácil quebrar o núcleo do cabo ou quebrar o condutor metálico na área de crimpagem, que não está alinhado com o chicote elétrico do automóvel. requisitos de crimpagem. Portanto, a altura de crimpagem do cabo e do terminal do conector deve ser rigorosamente controlada. Os terminais do conector são frequentemente cravados por pressão pontual, pressão de confinamento e outros métodos. Geralmente, a profundidade de crimpagem do ponto de crimpagem é d/2 (d é o diâmetro externo do terminal). Neste momento, embora todas as folgas entre o cabo e o terminal possam ser comprimidas, o poço de pressão é muito profundo, o que facilmente levará a uma deformação excessiva do núcleo do cabo. , é pressionado em um ângulo agudo, resultando no efeito de ponta do campo elétrico, e até mesmo o núcleo do cabo é quebrado em casos graves, resultando em má continuidade elétrica e condutividade do chicote elétrico de alta tensão automotivo. Geralmente, a profundidade de crimpagem da pressão de confinamento é d/3. Neste momento, embora a deformação de compressão seja relativamente uniforme, a camada externa é primeiro deformada quando o núcleo do fio de cobre do cabo é comprimido, enquanto a camada interna é basicamente sem tensão, e o fenômeno de tensão externa e frouxidão interna ocorre frequentemente. , tem uma certa influência na sua condutividade elétrica.

Em vista das deficiências do método de pressão de ponto e do método de pressão de confinamento, recomenda-se usar a combinação da pressão de confinamento e o método de crimpagem de pressão de ponto após o projeto otimizado para controlar a profundidade de crimpagem para 0.4d , de modo a comprimir eficazmente os terminais e cabos. Se o comprimento de crimpagem for muito longo, a força de crimpagem será muito grande e, ao mesmo tempo, o material será desperdiçado, de modo que a taxa de utilização estrutural da área de crimpagem será baixa; A força de crimpagem (ou seja, a força de retenção do terminal no cabo) necessária para chicotes de fiação de alta tensão também resulta em condutividade elétrica muito baixa. Portanto, o comprimento de crimpagem do cabo e o terminal do conector devem ser rigorosamente controlados. Normalmente, a fórmula de cálculo do comprimento de crimpagem La é:

Onde: FT é a força de tração do terminal correspondente, ou seja, a força de tração de cabos de diferentes tamanhos (os requisitos padrão são mostrados na Tabela 1); Fz é a força de atrito na superfície de contato entre o terminal e o cabo; R é o raio do cabo após a crimpagem.

Tabela 1 Requisitos padrão para força de tração de cabos de diferentes tamanhos

2.3 Teste de desempenho de crimpagem

Para entender melhor a influência da estrutura do terminal, método de crimpagem, altura de crimpagem e comprimento de crimpagem na tecnologia de crimpagem nas propriedades elétricas e mecânicas do chicote de fiação de alta tensão automotiva após a crimpagem, o chicote de fiação automotivo com uma corrente nominal de 200 A (selecionado A área da seção transversal do cabo é de 25 mm2 e a corrente máxima de passagem é de 300 A) como exemplo, e a pesquisa experimental sobre o desempenho de crimpagem do chicote elétrico de alta tensão automotivo relevante é realizada. A Tabela 2 mostra o processo de crimpagem usado para cada amostra de chicote de fiação de alta tensão automotiva no teste de desempenho de crimpagem do chicote de fiação de alta tensão de automóvel. A amostra 1 adota o processo de crimpagem tradicional e a amostra 2 adota a estrutura terminal otimizada e o processo de crimpagem. Método de conexão, comprimento de crimpagem e altura de crimpagem tradicional, a amostra 3 adota a estrutura terminal de design ideal, método de crimpagem, altura de crimpagem e comprimento de crimpagem. Os resultados do teste de desempenho de crimpagem do chicote elétrico automotivo de alta tensão são mostrados na Figura 6. Pode-se ver que as propriedades elétricas e mecânicas da amostra 3 são as melhores. Isso mostra que o design otimizado do processo de crimpagem pode garantir alta qualidade e alto desempenho após a crimpagem de chicotes elétricos de alta tensão automotivos.

Tabela 2 A tecnologia de crimpagem usada para cada amostra de chicote de fios de alta tensão automotivo

3.Conclusão

A partir dos requisitos de desempenho e características de uso dos chicotes elétricos de alta tensão automotivos, este artigo analisa os principais fatores (estrutura terminal, método de crimpagem, altura de crimpagem e comprimento de crimpagem) que afetam a qualidade de crimpagem de cabos e terminais de conectores no processo de crimpagem e sugestões de projeto de otimização propostas. Através do teste de desempenho de crimpagem do chicote de fios de alta tensão do automóvel, verifica-se que a crimpagem segmentada tem melhores propriedades mecânicas do que a crimpagem de seção inteira, e o método de crimpagem combinando pressão de confinamento e pressão de ponto é usado para controlar razoavelmente a altura de crimpagem e comprimento para garantir melhor desempenho mecânico e elétrico dos chicotes elétricos de alta tensão automotivos.