制造商的线束设计:实用指南

波纹管中的电线

线束在电气系统中至关重要因为它在组件之间传输信号和电力。它还确保可靠运行并组织和保护整个系统。因此,所有制造商都需要精心设计的线束,以提供最佳性能,满足特定要求并最大限度地降低系统故障风险。

那么,制造商在设计时需要考虑什么呢?

材料、部件和选择标准

在设计和选择线束组件(如电线、电缆、连接器和其他组件)时,制造商必须考虑不同的因素,包括: 

  • 电气系统的电气要求, 
  • 预期会受到机械应力, 
  • 工作温度, 
  • 环境暴露, 
  • 安全标准, 
  • 特定于应用程序的尺寸和重量, 
  • 耐用性和可靠性。

电线:

电线电缆由铜或铝制成,正确的电线电缆可确保电力和信号的高效传输。 

为了确保高效的电流流动和散热,选择具有正确规格的正确电线材料至关重要。

最常见的是,铜因其高导电性和较小的电阻而被用作电线材料。另一方面,铝更轻。由于导电性较差,因此散热性较高。 

除了材料之外,电线的规格也有所不同。规格主要衡量电线的厚度。规格较低的电线较粗,电阻较低。这种电线允许更多电流流动,电压降较小。相反,规格较高的较细电线电阻较大,会限制电流流动。

连接器

连接器有助于将电线和电缆连接到设备上,而端子是连接到其他组件或连接器的电线末端。 

连接器中的接触点确保电流顺畅流动而不会中断。连接松散的连接器可能会导致短路或断电。 

连接器使电路完整,并允许轻松组装和拆卸电路。此外,它们还确保不同电线和电缆之间的稳定连接,以承受机械振动。 

由于连接器发挥着如此重要的作用,制造商需要根据系统的电气和机械特性来选择连接器。线规、材料和长度也会影响要选择的连接器类型。

外壳和绝缘材料

套管和绝缘层包括热缩管、扎带、套管、包覆成型等。它们用于电线和电缆,以增强对温度、压力和湿气的保护。

采用不同的电线绝缘层和套管可提高线束的耐用性和性能。以下是所使用的不同套管和绝缘层:

波纹管:

  • 由聚丙烯 (PP) 或聚酰胺 (PA) 制成
  • 耐高温范围:-40~150℃
  • 耐磨性

PVC 管:

  • 更高的灵活性
  • 抗弯曲变形
  • 用于线束的分支处,使电线能够顺利过渡
  • 耐热性不太高(80摄氏度以下)

磁带:

  • 它有不同的形式,包括:
磁带类型特征
PVC胶带耐磨性好,阻燃,耐温80摄氏度左右,价格便宜
绒布胶带由 PET 制成,具有最佳的包装性、降噪性能,耐高温约 105°C
布基胶带PET材质,耐磨,耐温可达150℃,阻燃性不佳
  • 提供隔热
  • 耐磨
  • 阻燃

热缩套管

  • 具有适当密封和绝缘的连接器可保护电气连接免受灰尘、污垢、湿气和极端温度的影响,确保长期电气连接。 

应力消除元件

  • 索环、电缆夹或电缆扎带等部件可保护您的线束组件。在线束中,应力消除部件应放置在电线从线束中引出的位置,因为这些位置通常是最脆弱的位置。

防水铸件 

  • 对于防水铸件,硅胶或橡胶管可在潮湿条件下保持电线干燥,具有良好的抵抗力和柔韧性。

自定义配置

除了所有这些主要部件之外,制造商还通过指定最佳布线、布局、长度和保护部件(例如继电器或保险丝)来定制线束,以使其完全适合预期用途。

汽车内的电线

推动现代线束设计的工具和技术

让我们探索推动现代线束设计的不同工具和技术。

软件解决方案

计算机辅助设计等先进软件解决方案彻底改变了线束设计。现代 CAD 软件可实现实时协作、多维建模以及与仿真的无缝集成。 

借助 Autodesk AutoCAD、Creo、SolidWorks 和 Inventor 等先进的线束设计软件,制造商可以创建稳健的 2D 和 3D 设计,以便工程师可以创建详细的线束布局、优化定制电缆组件并运行应力分析,从而减少出现错误的可能性。

制造业自动化

线束制造的 自动化提高了该过程的精度、速度和效率。

如今,电线的切割和剥线都使用自动机器,从而减少了人工劳动并提高了准确性。同样,还有自动装配系统可以组装电线、电缆、连接器、端子和其他组件,从而使该过程快速、可靠且准确。此外,数据分析和性能监控是制造商简化生产并提高整体效率的另一个自动化过程。

检测设备

先进的测试设备帮助制造商设计符合特定标准的线束。 

万用表和连续性测试仪可以测试线束的电气完整性,确保没有短路、断路或接线错误。除此之外,制造商还使用环境模拟室,将线束置于极端条件下,例如振动、电压波动、极高温度等,以确保在现实条件下的性能和耐用性。 

技术在减少设计错误和维修成本方面发挥着至关重要的作用。因此,可以节省大量成本和时间,帮助制造商专注于提高生产力和盈利能力。

设计过程:从概念到成品

线束设计涉及多个步骤。制造商在每一步都确保高精度、高可靠性和高效率,以便最终产品符合精确的规格。

规划阶段

什么是线束设计?它与您需要线束设计做什么有关。

在规划阶段,制造商定义关键规格(电信号、电压和功率)、要求(连接器、电线类型和电线长度)以及特定应用需求(热量、压力、EMI)。 

当制造商清楚地了解应用程序时,他们可以创建电子图纸以实现长寿命、可靠性和高效的安装。

原型设计

一旦图纸准备好,制造商就开始进行原型制作。 

为此,我们准备了适当的文件,包括物料清单、装配说明和测试程序。所有这些都是为了确保原型符合所有设计规范,减少昂贵的返工并更顺利地提高生产效率。

在原型构建过程中,制造商、设计师和工程师利用他们不同的专业知识进行早期验证。

验证和测试

为了验证原型是否适合大规模生产,必须非常小心和耐心地进行几道测试程序。测试是为了检查

  • 电气连接的完整性
  • 测量电阻
  • 间歇性连接

根据行业需求定制线束

为了满足不同行业的需求,制造商根据特定行业需求创建可定制、耐用且高效的线束。

  • 汽车:需要专为高温和高振动条件而设计的线束。
  • 电子产品:需要具有更高灵活性的微型线束以适合狭小空间和紧凑的结构。
  • 机器人和工业自动化:需要可扩展的设计来处理重负荷使用,并经久耐用以承受重复运动。
  • 航空航天:需要轻质、耐热的线束,以便在极端条件下高效运行。
  • 能源和可再生:需要高压线束设计以保持安全性和效率,易于维护。
螺旋缠绕矢量线描

满足不断变化的需求的面向未来的线束

行业在不断发展,电线束设计也应如此。然而,挑战重重。制造商需要随时了解新趋势,以推动创新。 

小型化趋势

随着电气设备和设备变得越来越紧凑和节省空间,线束也需要随之而来。因此,微型和轻量化组件的趋势日益增长,以推动产品设计优化的创新解决方案。 

制造商正在推出具有模块化设计、灵活性和小型连接器的线束。 

设计中的可持续性

人们越来越重视可持续性。因此,线束设计可以采用可回收材料、环保组件和节能设计,以适应未来发展。 

这些组件的选择和设计变化最大限度地减少了对环境的影响并满足了所有监管标准。

行业创新

显然,线束将成为物联网驱动系统不可或缺的一部分,从自动驾驶汽车到智能城市。线束也必须适应这一点,以实现实时传输、自动化和增强连接性。 

设计人员需要添加更多传感器和连接器,同时保持信号完整性。 

使用河北阔沐电子科技进行线束设计

毫无疑问,定制线束设计对于创建可靠、高效的解决方案以满足行业日益增长的需求至关重要。河北阔沐电子科技擅长使用创新的设计流程提供高质量的定制线束,确保最佳性能和耐用性。凭借十多年的经验,我们可以根据您独特的需求量身定制解决方案。 

选择河北阔沐电子科技作为您的线束制造合作伙伴,以获得尖端的线束解决方案。 

Hommer Zhao

Hommer Zhao, Director of Cloom Tech, brings extensive expertise in the custom wire harness and cable assembly industry.

Hommer actively engages with leading publications and organizations in the field. He regularly consults resources such as Wiring Harness News publication offering insights into wire harness manufacturing and assembly techniques.

Additionally, Hommer contributes to the Wiring Harness Manufacturer’s Association (WHMA), which provides valuable resources and best practices for professionals in the wire harness industry.

Hommer Zhao also attends the annual Electrical Wire Processing Technology Expo where Cloom Tech has a booth.

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