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電動(dòng)汽車重型電纜加工

發(fā)布時(shí)間:2024年7月30日 | 文章來源:線束中國(guó) | 瀏覽次數(shù):902 | 訪問原文

電動(dòng)汽車市場(chǎng)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到 2030 年將增長(zhǎng)約 27.5%。這個(gè)新行業(yè)正在慢慢被引入現(xiàn)有的線束全球制造領(lǐng)域。

電動(dòng)汽車的動(dòng)力總成及其精密的電子設(shè)備在傳統(tǒng)的線束組合中引入了專門的電線要求,以及其他傳統(tǒng)加工的電線和電纜。

在本文中,我將重點(diǎn)介紹這些新型專用電線中的一種,以及它們?nèi)绾斡绊憘鹘y(tǒng)的制造方法。我稱這些電線為“重層電纜”(或簡(jiǎn)稱HLC)。圖 1 是這些電線的描繪(扁平層圖形用于進(jìn)一步說明)。

圖 1.重型分層電纜。

由于這些電線是分層結(jié)構(gòu)的,因此需要一種多功能的處理方法。我們目前的在線制造工藝足以處理傳統(tǒng)的基于燃料的汽車單層電纜。但是,隨著這些重型多層電纜的出現(xiàn),在許多情況下,在線處理設(shè)備的能力已經(jīng)不堪重負(fù)。這是因?yàn)橛糜?HLC 的在線全流程機(jī)器需要將所有必要的處理模塊包含在圍繞這些電線的物理邊界構(gòu)建的通用多進(jìn)程“工具箱”中。這可能是一個(gè)極端的挑戰(zhàn)(圖 2)。

圖2.HLC線的在線處理。

多功能加工也意味著勞動(dòng)密集型的制造方法。然而,勞動(dòng)密集型制造方法也包括協(xié)調(diào)性、精度、占地面積、操作員培訓(xùn)等方面的挑戰(zhàn)。正因?yàn)槿绱?,新的制造設(shè)備設(shè)計(jì)和進(jìn)步正在開發(fā)中。與在線加工相比,這些機(jī)器基于橫向加工方法。這種自動(dòng)處理系統(tǒng)允許設(shè)備具有單獨(dú)的處理模塊,這些模塊旨在分別和單獨(dú)地在HLC的每一層上工作。這降低了設(shè)計(jì)單個(gè)多功能處理模塊的復(fù)雜性。(圖 3)。

圖3.HLC線材的橫向加工。

制造挑戰(zhàn)。

到目前為止,電動(dòng)汽車電線制造商面臨的主要挑戰(zhàn)之一是每一層的暴露和/或去除。每一層在材料和厚度上都存在差異;因此,用于暴露或刪除這些層的工具必須具有執(zhí)行此操作的設(shè)計(jì)能力。目前使用的工具是旋轉(zhuǎn)切片刀片。盡管有許多不同的 OEM 設(shè)計(jì),但我們可以將它們分為圖 4 中所示的三種主要類型:

  • 刺刀
  • 切線
  • 外設(shè)

圖4.從左上角順時(shí)針方向,外圍、卡口和切線切片器。

外圍切片切割和段塞去除

切片切割

卡口式和切線切片刀片是用于旋轉(zhuǎn)加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì),通過在設(shè)備的加工模塊上可編程調(diào)整參數(shù),允許進(jìn)行穿透可調(diào)。這樣可以在每一層上實(shí)現(xiàn)精確切割。另一方面,外圍切片刀片的圓形幾何形狀根據(jù)層的切割周長(zhǎng)為特定層調(diào)整大小。因此,對(duì)于要移除或暴露的每一層,您都需要單獨(dú)尺寸的外圍切片刀片。

層移除

一旦你切入了每一層,下一個(gè)挑戰(zhàn)就是去除產(chǎn)生的鼻涕蟲。為此,您可以使用推送方法或拉取方法。目前絕大多數(shù)的剝離模塊都采用推力法來做到這一點(diǎn)。使用哪種方法很大程度上取決于材料的特性以及材料本身的尺寸。薄膜等材料非常難以去除,因?yàn)樗鼈兎浅1?,而且推拉方法?00%的時(shí)間內(nèi)都不起作用。盾牌等編織材料也因其結(jié)構(gòu)松散和薄而難以去除。屏蔽層通常向后折疊,露出亞密絕緣層。

絕緣片去除

用于電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的重型分層電纜需要足夠的靈活性,以便在車輛的可用空間中高效安裝。柔性絕緣材料具有“橡膠”特性。這轉(zhuǎn)化為彈性和可壓縮性特性。絕緣層的彈性屬性與導(dǎo)體芯結(jié)構(gòu)的結(jié)合使段塞去除操作復(fù)雜化,因?yàn)樗鼈冎g存在協(xié)同作用。這些電線的尺寸需要數(shù)百根細(xì)絲才能制成導(dǎo)體芯。眾所周知,與松散扭曲的芯材相比,緊密扭曲的芯材每英寸需要更多的材料。出于這個(gè)原因,這些電線包含“成束”的燈絲芯。眾所周知,成束的磁芯容易出現(xiàn)不均勻的同心度。它們的外圍細(xì)絲要么單獨(dú)位于一邊,要么成束地遠(yuǎn)離明顯的核心外圍。為了避免切割或損壞這些“衛(wèi)星”細(xì)絲,操作員有時(shí)可能會(huì)限制切線旋轉(zhuǎn)葉片的穿透參數(shù)。這個(gè)動(dòng)作在芯材周圍形成了一個(gè)很大的區(qū)域,這個(gè)區(qū)域沒有與絕緣材料的橫截面物理分離。即使允許操作員切割衛(wèi)星線,剩余的外圍線周圍仍然有一個(gè)未觸及的橫截面,該橫截面仍然連接到絕緣套管的其余部分(圖 5)。

圖5.特寫鏡頭,顯示連接的橫截面絕緣彈性股在剝離動(dòng)作中被拉動(dòng)。

彈性屬性,機(jī)械

一些彈性材料由隨機(jī)取向的交聯(lián)聚合物鏈制成,如圖 6 所示的模型。這些類型塑料的機(jī)械和熱特性本質(zhì)上不利于鼻涕蟲的去除過程。從機(jī)械角度來看,推動(dòng)材料會(huì)壓縮聚合物分子。這個(gè)動(dòng)作增加了施加在底層導(dǎo)體芯上的包裹力,從而使得干凈地脫落鼻塞變得更加困難。拉扯材料會(huì)“解開”聚合物分子并延長(zhǎng)材料的長(zhǎng)度,同時(shí)減小其橫截面。當(dāng)彈性材料接近其失效點(diǎn)或破裂點(diǎn)時(shí),聚合物鏈的阻力會(huì)增加到您需要施加額外力以克服分子分裂阻力的程度。材料的伸長(zhǎng)極限取決于其成分,但在靜止長(zhǎng)度處的伸長(zhǎng)率為 115%(我自己用絕緣部分的物理樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn))是非??赡艿?。

圖6.交聯(lián)聚合物鏈分子模型

彈性屬性,熱

橡膠材料對(duì)熱有特殊的反應(yīng)。溫度升高導(dǎo)致聚合物分子壓縮,熱量損失使分子結(jié)構(gòu)松動(dòng)。我不了解用于制造這些線材的確切方法,但我認(rèn)為需要對(duì)原始塑料材料施加相當(dāng)大的熱量,以使其具有足夠的流動(dòng)性以進(jìn)行擠出過程。我進(jìn)一步假設(shè)(由于熱量)擠出過程在核心外圍沉積壓縮聚合物鏈,形成絕緣層。由此產(chǎn)生的產(chǎn)品是一根電線,該電線最終呈現(xiàn)出一個(gè)絕緣套管,該絕緣套管在磁芯的外圍區(qū)域施加一定程度的壓縮力。因此,鑒于絕緣材料與下層核心金屬之間固有的摩擦系數(shù),這種壓縮力在絕緣塊移位的困難中起著重要作用。這在較長(zhǎng)的蛞蝓上尤為明顯。

彈性材料的套筒壓縮系數(shù)

那么,您將如何測(cè)量或至少了解移位彈性絕緣彈頭的難度有多大?我設(shè)計(jì)的一種方法是比較已安裝的套筒和脫落的套筒之間的圓周尺寸(圖 7)。假設(shè)是已安裝的套筒材料正在圍繞下面的核心外圍拉伸。因此,它處于張力之下,但這種張力不足以破壞聚合物鏈。當(dāng)您從核心(或底層)上移除段塞時(shí),分子會(huì)放松并將套筒收縮到其自然靜止周長(zhǎng)。將靜止長(zhǎng)度與安裝的外圍長(zhǎng)度進(jìn)行比較,可以得到一個(gè)百分比因子,該因子表明絕緣層包裹底層的緊密程度。我已經(jīng)用一些電線樣品嘗試了這種方法,我知道這些樣品在處理過程中是有問題的。我發(fā)現(xiàn)這個(gè)“壓縮因子”在6%到14%之間波動(dòng)。這些樣品之間的共同點(diǎn)是,它們都存在通過旋轉(zhuǎn)刀片“推”它們而脫落的問題。最成問題的是嘗試使用刺刀或切線式切片刀片將它們移開。外圍切片刀片更成功,但當(dāng)正在處理的同一線材的不同批次之間存在同心度變化時(shí),就會(huì)失敗。

此壓縮比 (CR) 的計(jì)算公式為

圖7.計(jì)算拉伸(安裝)絕緣層與移除和扁平的絕緣層之間的壓縮比。

在不久的將來,隨著原始設(shè)備制造商(OEMS)根據(jù)制造車間的實(shí)時(shí)經(jīng)驗(yàn),對(duì)現(xiàn)代設(shè)備的各個(gè)橫向加工模塊進(jìn)行了改進(jìn),因此這些類型的電線將得到更成功和常規(guī)的自動(dòng)處理。同時(shí),另一種解決方案是采用體力勞動(dòng)或臺(tái)式流程來解決這些有問題的問題。