（机械工程专业论文）重型卡车驾驶室密封性研究.pdf

中文摘要 论文题目：重型卡车驾驶室密封性研究 专业：机械工程 硕士生：韩梅( 签名) 指导教师：王金刚( 签名) 朱林选( 签名) 箅悔 捅要 驾驶室的密封性决定了卡车的防雨、防风、防尘、防噪和安全性能，是评判卡车品质 的重要部分，本文以陕汽集团生产的重型卡车驾驶室为对象来研究卡车驾驶室的密封性。 论文首先对重型卡车驾驶室密封性检测方法进行了介绍。分析了汽车淋雨试验的作用、 实践、淋雨系统、试验方法，并且进行了淋雨试验，对试验结果进行了统计和分析。通过 对淋雨试验的调查研究，可以看出，这几种车型驾驶室漏雨部位主要集中在车门洞处，风 窗左右上角处，前围顶部及顶衬等部位，为问题的解决提了理论供依据。 其次，对重型卡车驾驶室的密封结构设计思路、密封件装配工艺进行了分析，找出了 影响重型卡车驾驶室密封性的原因，并从五个方面进行了工艺设计的改进。通过q c 方法 的运用，阐述了如何用质量管理工具来改善驾驶室密封性。最终对技术改进后的驾驶室进 行了淋雨试验的检验，由试验数据可以看出，德龙、德御和9 2 高顶驾驶室三种车型的平 均合格率从原来的9 3 0 9 提高到现在的9 7 13 ，淋雨检验合格率都比技术改进前有大幅 度的提高。 重型卡车驾驶室的密封材料主要有橡胶密封条和密封胶。本文从密封胶的密封原理及 应用情况对这几种密封胶进行了分析。内饰装配粘接件主要用到的密封胶有：硅酮玻璃密 封胶、丁基密封胶和聚氨酯结构胶。通过对密封条密封性能的定量分析可以得出：密封条 的截面形状对密封性能起决定因素，有唇的密封条截面形状的密封性能比无唇的密封条截 面形状密封效果更好。 关键词：重型卡车驾驶室密封性 论文类型：应用研究 茎塞塑墨 一一一 s u b j e c t ：r e s e a r c ho ns e a l a b i i 埘。仆e a v y t n l c kc a b s p e c i a l i t y ： m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g n a m e ： h a nm e i ( s i g n a t l l 呐日堂! ! 型 i n s t r u c t o r ：w a n gj i n g a n ( s i g n a t l l i n s t n l c t o r ： z h ul i n x u a n ( s i g n a t l l t h es e a l i n gq m l i t yo f “v e r sc a bd e t e m i n e s 1 et m c k s 谢n d p r o o d u 却r o o f ，、枷e 叩r o o t ， 枷- n o i s e ，a n ds 棚，a i l d “p l a y sa 1 1i m p o 删r o l ei 1 1 恤q u a l i 够e v a l 删i o no f 缸u c k s 眦s p a p e rs h a a l l x ia u t o m o b i l e u pp r o d u c t i o no fi t sh e a v yt m c k c a bf o ro b j e c tt os t u d y 恤 t m c kc a bs e 2 l l i n g f i r s to fa l l ，t h ep a p e ri n t r o d u c e sm es e a l i n gt e s t i n gm e m o d s o fh e a 、，) rt m c kc a b i l 玳u 曲 a n a 埘n g 舭劬“o n o fr 出t e s ta b o u t 饥c k ，p r a c t i c e ，r 血s y s t e m ，t e s t l n gm e m o d s ，c 邺哪 o u tt l l er a i nt e s t ，a 1 1 da 1 1 a l y z i n gm et e s tr e s u h s ，t h ew r i t e rh a sd r 孙nm ec o n c l u s l o n t i l a t 廿1 e p a n so fr a i n 1 e a k j n gi nd i 脓e n t 帅e so f 眦k c a bm a i n l yl i ei n 也et m c k s d o o r h o l e t h e c 咖e ro fm ew i n d o w ，i n 丘o n to fa 1 1 da tt h et o po f m et o pl i n e ra n do m e r p a r t s a l lt h e s ea r e m et 1 1 e o r e t i c a lb a s i st os o l v em er e l a t i v ep r o b l e m s e c o n d l v ，t h ea u t l l o rf i n d so u tm er e a s o n 也a ti 1 1 f l u e n c e st h es e a l i n gq u a i l 时o f h e a v yt m c k c a bt l l r o u 曲a i l a l y z i l l gt h et h i n h n go fd e s i 萨i ns e a l i n gs t r u c t u r e a n d 也et e c t l r l o l o g yo t a s s e m b l yp r o c e s so fs e a l i n gu n i t s ，a i l dr a i s e st h em e 舢e so fi m p r 0 v e m e n ta b o u tt e c h n o l o g y d e s i 皿f r o mf i v ea s p e c t s t h r o u 曲m eq c m 甜l o da p p l i c a t i o n ，m ep a p e re x p o u n d sh o w t ou s e q u a l i t ym a i l a g e m e mt 0 0 1 st ob e t t e rt h es e a l i l l gq u a l 时o f t m c kc a b u l t i m a t e l yf o r t e c h n o l o g y t oi m p r o v em ec a bm e r t 1 1 ew a t e rt e s to f m ei n s p e c t i o nb yt h et e s td a t a f r o m 也e t e s td a 诅，w e c a i ls e et 1 1 a t ，t l l ea v e r a g ep a s sm t eo f t l l r e ek i n d so fm o d e l s ，d e l o n g ，d er o y a l 觚d9 2t o p c a b ， i n c r e a s e d 舶m9 3 0 9 t o9 7 1 3 n o w c o m p a r e dt ot l l ep a s t ，t h eq 岫l i 6 e dr a t e o fr 抽t e s t h a sg r e a t l yi m p r o v e d ms e a l i i l gm a t e n a l s0 fh e a v yt m c kc a b a r em a 吣m b b e rs e a l i n gs m p e 觚d s e a i 觚t s lh e p a p e r 锄础y z e st 1 1 e s es e a l a n t s 仔o mt h ep r i n c i p l ea n d 印p l i c a t i o nt h es e a l a n t 。i n ma s s 锄b l y 础l e s i v ep i e c e sa r es e a l 删ss u c ha ss i l i c o n es e a l a n t ，b u t y ls e a l a n t 锄dp o l y u r e 也a 1 1 e a r em a l l l l y u s e d f r o mm eq u 髓t i t a t i v ea n a l y s i sf o rs e a l i n gq u a l i 够o fs e a l i n g 鼢p e ，t h ea u t h o r c a i ld r a w 也a tt h es e a ls e c t i o ns h a p eo fs e a l i n gs c r i p ei sd e c i s i v e t ot l l es e a l i n gq u a l i 锣，a n dt 1 1 e s e a l s e c t i o ns h a p ew i mal i pi ss u p e r i o rt os e a ls e c t i o ns h 印ew i t h o u t a1 1 p1 ns e a l l n gq u a l l 够 k e yw o r d ：h e a v y t r u c kc a bt i g h t n e s s p a p e rc l a s s ：a p p l yr e s e a r c h 1 1 l 第一章绪论 第一章绪论 1 1 内外重型卡车行业发展概况 中国重型卡车企业面临着复杂的国内外环境，从国内环境来讲，关税和配额许可证的 取消将对我国大功率大马力的高档重型卡车产生严重的冲击，开放的汽车服务贸易使得进 出口更加畅通无阻，可使我国价廉物美的产品进入国际市场，但也会对服务贸易体系尚不 健全的我国汽车工业产生巨大影响，鼓励汽车国产化的政策，对吸引外资发展关键零部件， 促进产品更新换代，提高技术水平具有一定影响；从国际环境来讲，汽车产业的全球性联 合重组脚步加快，强强联手使汽车技术产品和企业国际化的特征更加明显，汽车大企业更 具实力和竞争力，技术创新能力成为竞争取胜的核心因素，世界各大汽车公司已把总攻方 向从实施精益生产提高规模效益转向以微电子技术和信息技术等高新技术对汽车工业的 开发生产销售服务和回收的全过程进行提升，采用平台战略，全球采购，模块化供货的方 式已成为趋势。中国在汽车制造技术方面与国外还有很大差距，卡车行业更加明显。国内 重卡产品虽然价格比进口重卡便宜3 0 一1 0 0 ，但在其他各方面存在巨大差距，竞争能力 处于劣势。国际产品技术含量高，有的甚至高于轿车水平，安全、性能配置已相当于中高 档轿车水平，具备大马力、低排放和比较出色的燃油经济型；国内产品制造门槛低，技术 含量要求低，制造水平参差不齐，配置几乎还没达到皮卡的配置水平，绝大多数功率不到 3 5 0 马力，排放高，燃油经济性差。近年来，我国卡车行业蓬勃发展，国内几大重卡制造 厂商竞争激烈。各厂家在奋力抢占市场的同时，不断提升自身产品的质量，力图品牌效 应来取胜。我们的重型卡车在经历了漫长的引进国外先进技术之后，逐渐的消化吸收， 使之国产化，继而发展到我们希望凭借自身的研发团队研制出自己的新一代产品。中国 的制造业也是在大家的共同努力下不断前进的。我们希望通过自己的努力打造出精品， 打造出品牌。这是行业现状，也是我们企业的现状。 1 2 重卡驾驶室密封技术发展趋势 1 2 1 新产品虚拟化装配 重型卡车市场竞争激烈，因此新产品的开发成为企业制胜的法宝，产品更新换代的 速度直接掌握着企业市场的命脉。在过去，由于设计、工艺手段的落后，开发一款新车 需要一年乃至更长的时间，而且在新产品试装过程中经常出现干涉、错位等现象，不得 不进行现场修补，这样既费工费料，又浪费时间。 三维可视化设计软件的使用，使得产品在设计阶段就能进行零部件及整车的虚拟装 配，可以对各关键零件及总成进行装配校核，可以检查装配时是否干涉和不足，并及时 修改。原来要等到产品装配过程才能发现的问题在设计阶段就能得以修正，使得试制阶 段出现的问题减少，减少图纸的反复更改，产品开发周期大大缩短。 汽车虚拟装配系统是利用计算机辅助技术建立汽车零部件主模型。根据主要模型形 西安石油大学硕士学位论文 状特性、精度特性、约束关系，进行计算机模拟装配干涉分析模拟装配等的多 次反复，以达到预定评价标准的设计过程，并通过产品数据管理( p d m ) 将计算机辅助 设计( c a d ) 、计算机辅助工艺规划( c a p p ) 和计算机辅助制造( c a m ) 统一集成起来， 具有高适应性和高柔性的集成化装配系统。传统的方法是在二维零件图纸上进行设计， 现在则是从整车的三维车体数据出发，通过c a d 绘图造型来确定密封条的截面和几何 形状、结构特点。通过c a e 分析软件，如有限元f e m 方法分析，模拟分析密封条的结 构与受力变形行为，对变形过程进行理论分析。如设计不合理，结果不理想，可重新采 用c a d 设计。如果成功，则可用c a d 模具工装的造型设计，再经c 蝴软件，用数控 机床进行加工，制样，调整，最后完成产品的开发。 1 2 2 新工装设备的应用 进的装配工艺需要先进的工艺装备，工艺装备设计制造水平，是保证高效率的生产 和高质量的产品关键所在，也是汽车装配技术水平的标志。随着我国汽车工业的发展， 我国从国外引进了大量先进的设备，使汽车工业装备水平有了很大的提高；同时，许多 设备制造企业也纷纷引进技术，购买产品生产专利权，合资合作生产国内急需的装备。 在冲压、焊接、涂装、机械加工、铸造等设备方面均取得了一定的提高，在汽车总装配 生产线上先进的工艺装备还有待进一步开发应用。 平衡吊、助力机械臂等专用设备的推广应用，将极大地减轻操作者的劳动强度。专 用设备包括大量使用的助力机械手和机器人，既降低工人的劳动强度，又保证了装配质 量。机器人主要应用在挡风玻璃自动涂胶，自动装配上。工人逐渐可以从笨重的体力劳 动中解放出来。 在密封条安装过程中，过去采用木榔头捶击式安装，劳动强度大，密封条外观容易 受损。以后逐渐改用滚压式工装( r o l lf o m i n g ) ，它是一种带有转子的气动工具，可液 压密封条的夹持部分，使它在不同安装部位都能达到均匀一致的装配效果，不但减轻了 装配工的劳动强度，还避免了密封条因捶击而破损。 1 2 3 新工艺的采用 车身前风窗玻璃的安装有两种方法：橡胶密封条镶嵌法和玻璃直接粘接固定法。随 着现代汽车车速的不断提高，对车窗风挡玻璃的安全性提高了要求，目前在前后风窗玻 璃的安装上广泛采用直接用粘接剂将风窗玻璃粘到窗框上的玻璃安装方法。 将汽车挡风玻璃直接粘接到车身本体的装配工艺始于2 0 世纪6 0 年代的美国。单组 分湿气固化p u 胶粘剂最先由美国e s s e x 化学公司在2 0 世纪7 0 年代初研制成功，并成 功应用于美国通用汽车，1 9 7 6 年奥迪汽车公司也在奥迪c 2 车型上应用。后来日本和其 他欧洲汽车生产商相继采用前挡风玻璃的直接粘接工艺。 因为这种工艺施工简便并采用机械施胶，目前世界上9 5 以上挡风玻璃及侧窗玻璃 第一章绪论 的粘接采用这种胶粘剂。采用这种粘接密封工艺，能使挡风玻璃和车身紧密地结合成一 个整体，增加了车体刚性及抗扭曲能力，并且保证了密封效果。美国联邦汽车安全标准 第2 1 2 项规定，汽车以5 0 l ( i i l 1 1 速度与混凝土墙壁冲撞时，挡风玻璃的粘接完整率必须 在7 5 以上。目前美、日、德、法等和我国在轿车挡风玻璃的安装中几乎全部采用此工 艺，同时在客车的挡风和侧窗玻璃也大多采用了粘接方法。目前各大汽车公司为了提高 施胶速度和质量，均采用机械手自动涂布单组分湿气固化型p u 胶粘剂。自动涂胶系统 由涂胶泵、计量装置、机械手、涂胶枪和工作台组成。为了保证涂胶量的稳定性，通常 采用带有加热系统的压盘和输胶管路。使用自动涂胶系统要保证每次更换胶桶时排出空 气，防止出现气泡，还要确保枪嘴的清洁，保证涂胶量准确。 汽车挡风玻璃直接粘接到车身本体上的装配工艺优点较多，粘接剂将风窗玻璃和窗 框紧密而牢固地粘接在一起，并能填充窗框止口的低凹和不平整处，从而消除结构配合 的间隙，提高车身的密封性，并且玻璃不易脱落；风窗玻璃与车身通过粘接构成整体， 提高了车身的刚性，对车身轻量化设计有利，并且能改善防振和隔音性能；装配效率高。 1 2 4 装配模块化 伴随着日益严峻的市场竞争，汽车制造企业不得不从采购单个零部件到采购整个系 统。模块化生产将最耗费人工的装配环节向零部件制造业转移，由零部件供应商提供整 车的各个总成，汽车制造企业负责整车的开发与品牌的打造。模块化生产有利于全球性 的采购，生产规模的扩大，提高总装配厂的组装效率。零部件供应商要想获得订单，就 必须提升技术开发实力，能够为汽车制造企业提供系统化、模块化的产品。随着零部件 供应商更多地参与整车企业产品开发，其技术实力和经济实力将日益增强。从制造角度 看，在传统的大规模生产方式下，汽车制造厂从单个零部件开始组装出整车；而在大规 模定制生产方式下，汽车被分解成数十个模块，系统供应商将成百上千个零件组装成模 块后供货，汽车总装配厂只需要把这数十个模块组装起来就成了。模块化设计使得汽车 制造企业不必把成千上万个零部件运到总装厂进行最终组装，而是由不同的零部件供应 商来完成各个模块的分装。从某种意义上讲，模块化把整车制造商的分装车间转移到了 零部件供应商那里，从而极大的提高了装配效率。 美国一些汽车密封条制造厂商已经突破了传统密封条的生产模式，开始与汽车零配 件厂合作，向一些整车厂提供一种同时装有导槽与侧条等密封条的组合框架，或车门整 件，这种方式顺应了当代汽车零部件工业的模块供货方向发展的潮流。这种模块化装配 模式，不但提高了装配效率，而且提高了产品的质量。 1 3 课题研究目的 随着重卡行业的不断发展，市场竞争越来越激烈，用户对重型汽车的品质要求越来越 高特别是对驾驶室的舒适性提出了更高的要求。由于设计、加工以及装配过程等诸多环节 西安石油大学硕士学位论文 出现的偏差或损坏影响了车身的密封性，不少卡车在做淋雨试验时出现了不同程度的渗漏 水现象，严重影响了重卡的质量，给调试人员带来了诸多困难，大大影响了整车入库时间 和交货期。所以驾驶室密封性作为一项亟待解决的技术难题摆在了广大技术工艺人员面 前，对它的研究显得意义重大。 第二章重型卡车密封性检测与密封性淋雨试验 第二章重型卡车密封性检测与密封性淋雨试验 汽车驾驶室的密封性能是指防止雨水、尘土及噪音等侵入的能力，是汽车舒适性能 的重要指标之一。其中防雨密封能力是汽车密封性能的基本要求。汽车淋雨试验是一种 采用人工淋雨环境模拟的实验方法，它用于测试汽车的防雨密封性能，模拟汽车在使用 条件下遇到自然降雨或滴水环境因素后的影响。淋雨试验方法的研究和应用已有多年历 史。早在2 0 世纪7 0 年代法国航空标准、英国军用标准和美国军用标准中均正式规定了 有关人工淋雨、暴雨和防滴水方面的条款。我国也于1 9 9 0 年做出规定：g b t1 2 4 8 0 9 0 客 车防雨密封性试验方法。 防雨密封性的思想应该从汽车的结构设计开始，贯穿白车身焊接，涂装，内饰装配 三大工艺过程，以及材料选择，现场检验，到最终的调试入库时的淋雨试验。每个步骤 都是环环相扣的，只有每个单元的工作做好了，才能保证汽车的高品质以及客户的满意。 2 1 汽车密封性检测方法 根据中华人民共和国汽车行业标准中的汽车产品质量检验一车身密封性评定 方法规定：汽车密封性有两种检验方法，即防雨密封性检验和防尘密封性检验。 车身防尘密封性试验的道路条件：应该在多尘土的干燥砂石路面上进行，道路长度 不短于1 0 k m ( 有条件也可在粉尘实验室中进行) ；车身防尘密封性气象条件：无雨，风速 小于1 5 面s 。当风速大于1 5 面s 且小于3 1 5 叫s 时，风向与行驶方向夹角不得大于 3 0 0 ；测量车内本底粉尘密度：将清洁后的样车放在试验路段上，关闭所有门窗及孔盖， 启动粉尘取样仪，采样流量调至2 0 l m i n ，将取样后的滤纸取下，放入编号的盒内妥善保 存，对粉尘取样进行按标准计算和评定。 汽车人工淋雨时配备的防雨密封性检测设备成为喷淋装置或淋雨室。检测防雨密封 性的方法是把车辆停放在淋雨室内，用相应降雨强度的人工雨喷射车身前部、后部、侧 部、底部受雨部位1 5 分钟。事先进入车厢的观察记录人员在试验开始5 分钟后，开始检 查车厢内的渗漏水情况，并填写原始记录表。 车厢的渗和漏有不同的含义。渗指有水迹但没有形成地水或流水；漏指出现滴水或 流水，或滴水和流水同时出现。渗漏水分为渗、滴( 慢滴、快滴) 、流三种状况。渗是指 水从缝隙中缓慢出现，并沿着车身内护面上蔓延开去；滴是指水从缝隙中出现，并以每 分钟小于等于6 0 滴( 慢滴) 或大于6 0 滴( 快滴) 的速度离开车身内护面，断续的落下； 流是指水从缝隙中出现并沿着或离开车身内护面连续不断的向周围或向下流淌。无渗漏 是指车厢内不见任何水迹【lj 。 2 2 汽车密封性技术等级评定 汽车技术等级评定中的防雨密封性检测，它的检查部位包括前风窗、侧窗、顶盖、 后窗、行李舱、车门、前围、后围、侧围、地板等。评定方法采用扣分制，每处渗水扣 西安石油大学硕士学位论文 1 分，慢滴扣3 分，快滴扣6 分，流水扣1 4 分。初始分值为1 0 0 ，实得分值由原始分减 去全部扣分值而得。在汽车技术等级评定中可规定一级车不少于9 0 分，二级车不少于 8 0 分，而少于8 0 分或出现“流”状况为三级车。汽车防雨密封性质量分等见下表： 表2 1 汽车防雨密封性质量分等规定 评定分数 车型 一等合格不合格 布篷车 8 0 7 0 7 5 8 5 p 。， 贝0 p ：(p ，一pz )，p ：s ( pz p s ) 都要比p 。s ( p ，一p 。) 小，式( 1 ) 可知，有一组唇的密封截面形成了一个空腔的漏气量要比无唇 密封截面的漏气量小。同样，对于图3 ( b ) 而言，由于密封条截面有3 组唇，装配完后 漏气处形成了5 个空腔，假设每个唇都有相同的漏气面积，则总的压差p ，( p 。一p ，) 被分成了6 份，相邻腔的压差大为减少，漏气量比图3 所示的密封条的漏气量大为减少。 在上面的分析中，都是假设有漏气面积存在的情况，但在现实中有多个唇的密封条的 截面形状，不太可能每个唇都存在漏气面积，也就是说多个唇的密封条的截面形状的漏 气概率远小于单个唇的或没有唇的漏气概率。在密封条的截面形状设计中，也不是唇越 多越好，因为对一定的密封条截面，如果唇太多、太密，必然影响唇的质量，引起漏气 面积增多，反而影响了密封性能15 1 。 图4 3密封条装配示意图 西安石油大学硕士学位论文 a ) 需要说明的是，唇的截面形状，如其高度、圆弧半径、角度等，虽然对永久性车 门窗密封条的影响不是很大，但是对运动部件( 如齿轮轴) 的密封有很大影响， 在其密封圈的唇设计时，应重点关注唇的截面形状设计。 从以上分析可以看出，密封条的截面形状对密封的性能起决定性因素：有唇的密封 条截面形状的密封性能比无唇的密封条截面形状要好；有多个唇的密封条截面形状的密 封性能比单个唇的密封条截面形状要好，但也不是唇越多越好，唇太多、太密反而影响了 密封性能。 这种有唇的密封条截面设计可以推广应用到其他部位的密封，如下图所示的车门密 封条截面。 图4 4 有多组唇的密封条截面 4 2 密封胶 为满足汽车制造技术不断提高的需要，粘结密封工艺作为汽车生产所必需的一类重 要辅助制造方式，应用逐渐增多。粘接密封技术在汽车制造上的应用，与其它螺栓连接、 焊接、铆接相比，不仅能连接不同材料，如金属和非金属、复合材料，还可以提高结构 的韧性、耐疲劳性、耐腐蚀性，同时可以起到增强汽车结构、紧固防锈、隔热减振和内 外装饰的作用，还能够代替某些部件的焊接、铆接等传统工艺，实现相同或不同材料之 间的连接，达到减轻重量、降低能耗、简化组装工序、提高制品质量和优化产品结构等 其它连接方法所不能实现的效果。汽车用胶粘剂和密封胶需要有良好的使用性、施工性， 即除了要满足汽车使用和寿命要求外，还必须适合大批量流水线生产的工艺性【l6 1 。 粘接技术是借助胶粘剂在固体表面上所产生的粘合力，将同种或不同种材料牢固地 连接在一起的方法。密封技术是采用密封胶在相互连接作用的表面间形成密封面，并保 证密封面不发生渗漏的一种技术。密封实际上是一种连续粘接，使用这种粘接方法可以 粘接住需密封的接头，以防止产生破坏作用的液体和气体的渗入。 内饰装配工艺用胶包括在内饰件粘接时使用的各种粘接剂和各总成装配时以防松、 防漏为目的所采用的结构胶和密封胶【1 7 】。内饰装配粘接件多为非金属件，如挡风和侧窗 玻璃，高顶顶盖等，在这些部件粘接时，主要用到的密封胶有：硅酮玻璃密封胶、丁基 密封胶和聚氨酯结构胶。 第四章重型卡车驾驶室密封材料研究 4 2 1 硅酮玻璃密封胶 4 2 1 1 硅酮密封胶的分类 硅酮密封胶从产品包装上可分为两类：单组份和双组份。单组份的硅酮胶，其固化 是靠接触空气中的水分而产生物理性质的改变；双组份则是指硅酮胶分成a 、b 两组， 任何一组单独存在都不能形成固化，但两组胶浆一旦混合就产生固化。 单组份硅酮密封胶按性质又分为酸性胶和中性胶两种。 酸性玻璃胶主要用于玻璃和其它建筑材料之间的一般性粘接。而中性胶克服了酸性 胶腐蚀金属材料和与碱性材料发生反应的特点，因此适用范围更广，其市场价格比酸性 胶稍高【m j 。 4 2 1 2 单组份硅酮密封胶的简述 单组份硅酮密封胶是一种膏状体，一旦接触空气中的水分就会固化成一种坚韧的橡 胶类固体的材料。 硅酮密封胶的粘接力强，拉伸强度大，同时又具有耐候性、抗振性，和防潮、抗臭 气和适应冷热变化大的特点。加之其较广泛的适用性，能实现大多数建材产品之间的粘 合，因此应用价值非常大。 硅酮密封胶由其不会因自身的重量而流动，所以可以用于过顶或侧壁的接缝而不发 生下陷，塌落或流走。硅酮密封胶主要用于干洁的金属、玻璃，大多数不含油脂的木材、 硅酮树脂、加硫硅橡胶、陶瓷、天然及合成纤维，以及许多油漆塑料表面的粘接。质量 好的硅酮密封胶在摄氏零度以下使用不会发生挤压不出、物理特性改变等现象。充分固 化的硅酮密封胶在温度到2 0 4 的情况下使用仍能保持持续有效，但温度高达2 1 8 时， 有效时间会缩短【l9 1 。 4 2 1 3 硅酮密封胶的用途 ( 一) 、酸性玻璃胶 适宜作密封、堵塞防漏及防风雨用途，室内室外两者皆宜( 室内效果更佳) ，防渗防 漏效果显著；粘接汽车的各种内部装饰，包括：金属、织物和有机织物及塑料：接合加热 和制冷设备上的垫片；在金属表面加装无螺孔的筋条、铭牌以及漆加塑料材料：对烘箱门 上的窗口、气体用具上的烟道、管道接头、通道门进行封口；为齿轮箱、压缩机、泵提供 即时成形的防漏垫；对船仓以及窗口密封；拖车、卡车驾驶室玻璃窗的密封；粘合和密封设 备部件；形成防磨涂层；镶嵌和填充薄金属片迭层、道管网络和设各机壳。 ( 二) 、中性耐候胶 适用于各种幕墙耐候密封，特别推荐用于玻璃幕墙、铝塑板幕墙、石材干挂的耐候密 封；金属、玻璃、铝材、瓷砖、有机玻璃、镀膜玻璃间的接缝密封；混凝土、水泥、砖 石、岩石、大理石、钢材、木材、阳极处理铝材及涂漆铝材表面的接缝密封。大多数情 况下都无需使用底漆【2 0 1 。 西安石油大学硕士学位论文 4 2 1 4 硅酮密封胶的限制条件 各种硅酮密封胶使用时均会受到以下限制：长期浸水的地方不宜施工；不与会渗出 油脂、增塑剂或溶剂的材料相溶；结霜或潮湿的表面不能粘合：完全密闭处无法固化( 硅 胶需靠空气中的水分固化) ：基材表面不干净或不牢固。 4 2 1 5 硅酮密封胶的使用方法 硅酮密封胶的使用：单组份硅酮密封胶即时可以使用，用打胶枪很容易将它从胶瓶 内打出，并可用抹刀或木片修整其表面。 硅酮密封胶的粘住时间：硅酮密封胶的固化过程是由表面向内发展的，不同特性的 硅胶表干时间和固化时间都不尽相同( 固化时间的详细说明请参阅第四篇的技术参数 内容) ，所以若要对表面进行修补必须在玻璃胶表干前进行( 酸性胶、中性透明胶一般应 在5 1 0 分钟内，中性杂色胶一般应在3 0 分钟内) 。如果采用分色纸来覆盖某一地方，涂 胶后，一定要在外皮形成前取走田j 。 硅酮密封胶的固化时间：硅酮密封胶的固化时间是随着粘接厚度增加而增加的，例 如1 2 i i 】m 厚度的酸性玻璃胶，可能需3 4 天才能凝固，但约2 4 小时内，已有3 n l l l l 的外 层已固化。粘接玻璃、金属或大多数木材时，室温下7 2 小时后就具有2 0 磅英寸的抗剥 离强度。若使用玻璃胶的地方部分或全部封闭，那么，固化时间则由密闭的严密程度决 定。在绝对密闭的地方，就有可能永远保持不固化。若提高温度将使玻璃胶变软。金属 与金属粘合面的间隙不应超过2 5 m m 。在各种粘接场合，包括密闭情况下，粘接后的设 备使用前，应全面检查粘接效果。 酸性玻璃胶在固化过程中，因醋酸的挥发会产生一股味，这种味将在固化过程中消 失，固化后将无任何异味。 粘接：将金属及塑料表面完全擦净，去油污，然后除了塑料先用丙酮漂洗全部表面 外，橡胶表面应用砂纸打磨，然后用丙酮擦。使用丙酮时请遵守使用该溶剂的注意事项。 将玻璃胶均匀涂在准备就绪的物体表面上，如果是将两个表面粘接起来，可把一面先找 位置放好，再用足够的力挤压另一面以挤出空气，但注意不要挤出玻璃胶。将粘接的装 置置于室温下，待玻璃胶固化【2 4 ，2 5 1 。 密封：将硅酮密封胶用于密封的场合，也同样按照上述几个步骤进行，将玻璃胶用力挤 入接合面或缝隙中，使玻璃胶与表面充分接触。 清洁：玻璃胶未固化前可用布条或纸巾擦掉，固化后则须用刮刀刮去或二甲苯、丙 酮等溶剂擦洗。 4 2 2 丁基密封胶 丁基橡胶是一种线型的高分子共聚物，具有优良的密封性、耐候性。它能防水、抗 氧化、抗化学老化、抗龟裂，具有良好的紫外线稳定性，并且不含危害人类健康的成分。 因此把它作为一种基料，通过一定的配合工艺，制成不干性密封胶，用于汽车车窗嵌条 第四章重型卡车驾驶室密封材料研究 等橡胶或橡塑件沟槽内密封，起到防水渗漏和防腐蚀作用，具有其他固化型密封胶难以 比拟的密封性【2 6 】。 4 2 2 1 密封原理 对于不干性粘型液态密封胶的密封机理，可用粘性流动理论进行解释。对于不干性密 封胶，其密封之所以成立是因为不干胶胶液在所需密封的结合面之间的窄缝中形成一个 连续的液体膜，阻挡水汽、烟雾、灰尘等外界物质的侵入。如果连续的液体膜受到破坏， 如被结合面内部的压力挤出，或因长时间老化等因素引起不干胶液体膜产生缺损，则密 封效果大大降低，甚至失效。 如果仅仅考虑胶液的流动性对密封效果的影 响，我们可以用一个公式来表达： q = h “1 1 l ( 1 ) 式中q 为胶液的流量，t 1 为胶液的粘度，h 为接合面的缝隙距离，n 为校正系数，l 为结合宽度。 由式( 1 ) 可知，要防止泄漏就要使流量q 趋近于零。因此在内压p 一定的情况下 要保证以下几点： 不干胶的粘度”越大越好，因为1 1 越大，则流量q 值越小； 结合面之间的缝隙h 越小越好，由于胶液可以充分填充结合处表面的凹陷与缝隙， 在h 很小时，使得液态密封胶难以发生粘性流动，保证流量q 趋于零； 加大结合面的宽度l 有助于降低流量q ，防止泄漏【2 7 1 。 4 2 2 2 不干胶的应用 在汽车制造工艺中，前后窗玻璃等的装配结构是用橡胶或橡塑嵌条将玻璃包夹，然后 将嵌条与车窗框结合。由于在车窗框与橡胶嵌条之间、嵌条与玻璃之间可能有装配间隙， 或经过长时期行车的振动及在日晒、雨淋等大气环境的影响下，橡胶嵌条老化而丧失密 封能力，会发生车窗漏雨、透风、侵尘等现象【2 8 1 。因此就需要用密封胶对嵌条与车窗玻 璃及窗框的间隙进行密封。其密封方式见图下图： 玻璃 图4 5 密封方式示意图 车窗密封用胶可分为两大类，干性和不干性密封胶。干性密封胶只适合于小批量汽 车生产中使用，对于汽车大批量流水生产线而言，不干性密封胶更加适用。不干胶在使 3 9 西安石油大学硕士学位论文 用中不会有干固现象，能够用机械涂胶机涂胶，适应于流水装配线使用；涂胶后，胶层 永久不干，保持粘性，同时具备耐热、耐水性，在日晒、雨淋下不会流出。其涂胶工艺 是在橡胶嵌条硫化成型后，用机械涂胶机将一定量不干胶涂布在嵌条的沟槽内，随后送 入汽车装配流水线上，插入车窗玻璃和窗柜。完成后，在整车装配下线后做淋雨试验， 无渗雨现象为合格。德龙驾驶室前挡风玻璃密封条内部沿玻璃槽处涂有2 m m 一m m 高度 的丁基密封剂【3 2 娜j 。 4 2 3 聚氨酯结构胶 4 2 3 1 密封原理 结构型胶粘剂的定义是指应用于受力结构件胶接场合，能承受较大动负荷、静负荷 并能长期使用的胶粘剂。通俗地讲，结构型胶粘剂就是代替螺栓、铆钉或焊接等形式用 来接合金属、塑料、玻璃：木材等的结构部件，属于长时间经受大载荷、而性能仍可信 赖的胶粘剂。 人们对结构用环氧树脂胶粘剂早已熟悉，但结构用聚氨酯胶粘剂的应用还属逐渐被 认识。聚氨酯系由硬、软段组成的嵌段共聚甲。硬段分子提供剪切、剥离强度和耐热性 能，软段分子则有耐冲，击、耐疲劳等特性。调节硬、软段的组成或者结构，可制得强 度符合要求的多种结构用聚氨酯胶粘剂p 5 。 用于卡车装配的聚氨酯结构胶是以聚氨酯为主要成份的单组份弹性体密封胶，它与 空气中的水份反应聚合，从而形成柔韧的接缝。本品对于大部分传统材料具有极好的粘 接性、密封性、抗老化性及抵抗恶劣天气的良好性能。 4 2 3 2 聚氨酯结构胶的应用 在重型卡车驾驶室装配中，聚氨酯结构胶主要用于前挡风玻璃的粘接以及高顶驾驶 室玻璃钢顶盖的粘接，这里主要说明一下聚氨酯结构胶在高顶驾驶室玻璃钢顶盖粘接中 的应用。 高顶粘接时，聚氨酯胶在1 1 、1 2 、1 、2 、3 月份需用烤箱进行加热，加热温度设定 5 0 0 ，加热2 分钟后，调至恒温进行保温待用。 根据本体颜色选取对应颜色的顶盖，且要保证同一任务号的本体选用同一厂家生产的 顶盖。 检查本体流水槽四周是否有焊渣，如有焊渣，用改锥或风动砂轮修平整。用1 8 0 撑砂布 打磨本体流水槽、侧壁项盖粘接面及顶盖粘接表面，要求侧壁顶盖粘接面以流水槽底面 为基准，向上打磨2 5 i m 。所有要打磨面打磨完毕后用压缩空气除去灰尘。用干净棉布 蘸取工业酒精擦净待粘接面，确保清洁干净【j 6 1 。 用2 4m m 宽的纸胶带以流水槽上沿为基准，沿驾驶室流水槽粘贴一圈。以保护流水 槽漆面不受损伤。 第四章重型卡车驾驶室密封材料研究 按图中所示，用剪刀剪断挤胶嘴端头，装在胶桶上，将胶桶装入气动挤胶枪，在驾 驶室流水槽底部均匀涂一圈聚氨酯胶，在驾驶室待粘接面上均匀涂抹两圈胶，涂胶时要 充分考虑装配配合间隙，确保胶层厚度稍大于装配间隙。涂胶后必须在2 0 分钟内粘接。 图4 6玻璃钢顶盖粘接示意图 将顶盖对准本体扣在驾驶室本体上，顶盖四周下沿落在流水槽下方，使粘接剂充满顶 盖和本体缝隙之间，密封合格后用c 型大力钳根据实际情况按需夹紧。 用刮片将流水槽中挤出的余胶填充到流水槽剩余空间，再用挤胶枪对未填实的部位补 胶，胶的高度与流水槽上沿水平，再重点检查a 立柱、左右侧围连接支架处是否有缝隙 并补胶，消除所有缝隙p 引。 固化2 4 小时以上后，拆除大力钳，撕掉保护纸胶带。用美工刀沿流水槽修整粘接面， 使得粘接面涂胶均匀美观。 4 1 西安石油大学硕士学位论文 第五章结论 本文对重型卡车驾驶室的密封性进行了研究，阐述了重型卡车行业现状与驾驶室密 封技术发展趋势，总结归纳了重型卡车密封性检测方法与密封性技术等级评定，对车身 密封性淋雨试验进行了跟踪调研，对重型卡车车身的密封技术进行了分析研究，并提出 了重型卡车车身密封技术改进的一系列方法。具体成果如下： ( 1 ) 进行了重型卡车密封性淋雨试验，并且对试验结果进行了统计分析。通过对某 月在调试中需要做淋雨试验的产品车的淋雨试验过程进行的跟踪调查，发现了问题，并 对试验结果进行了统计分析，找到了主要的渗漏部位，这几种车型驾驶室漏雨主要集中 在车门部位，风窗左右上角部位，前围顶部及顶衬等部位。通过淋雨试验为问题的解决 提了理论供依据。 ( 2 ) 对重型卡车驾驶室密封技术进行了研究，从驾驶室密封标准及通用技术条件、 产品密封结构设计思路、装配工艺设计等方面进行了研究。提出了一系列密封性改进措 施：改进车门内外间隙保证车身密封性；改进密封条结构和装配工艺来提高车身密封性； 加强装配过程的控制，增加修正环节，减小缝隙，提高车身密封性；通过关键部位涂抹 密封胶的方式改善车身密封性；用质量管理工具来提高重卡品质，改善驾驶室密封性。 大部分改进措施已经在工艺过程中得到体现，并且效果明显。通过q c 方法的实施，提 高了车门密封条的装配合格率，改善了驾驶室的密封性。 ( 3 ) 对重型卡车驾驶室密封材料的密封性能进行了研究，从密封条的加工制造材料 和密封条的截面形状两方面来研究橡胶密封条对驾驶室密封性的影响。密封条基本材料 采用三元乙丙橡胶为主要原料的混炼胶，新型的热塑性弹性体材料在汽车密封条中应用 也逐渐增多。通过对两组不同截面形状的密封条密封性能的定量分析可以得出：密封条 的截面形状对密封性能起决定因素，有唇的密封条截面形状的密封性能比无唇的密封条 截面形状要好；有多个唇的密封条截面形状的密封性能比单个唇的密封条截面形状要好。 ( 4 ) 内饰装配粘接件多为非金属件，如前挡风玻璃，高顶顶盖等，在这些部件粘接 时，主要用到的密封胶有：硅酮玻璃密封胶、丁基密封胶和聚氨酯结构胶。从密封胶的 密封原理及应用情况对这几种密封胶进行了分析。 本文的研究成果很好的解决了重型卡车驾驶室密封性差、淋雨试验合格率低的问题， 在重卡行业品质性能与国外先进水平差距很大的今天，对提高重型卡车驾驶室密封性具 有较好的指导意义，对重卡驾驶室密封性结构设计、工艺改进以及质量管理工具的应用 具有借鉴意义。 4 2 致谢 致谢 本文是在王金刚教授，朱林选高工两位导师的悉心指导下完成的。两年来，在课题 的研究过程中，导师对学生严格要求，学生取得的进步和成果无不凝聚着两位导师的心 血和教导。导师们渊博的学识，严谨的治学态度和事必躬亲的工作作风给学生留下了深 刻的印象。在此，谨向两位导师致以崇高的敬意和诚挚的感谢! 感谢敬爱的西安石油大学三年来对我的培养! 父母和家人对我的鞭策和期待是我坚持不懈的动力，我的爱人和孩子给了我无私的 爱和关怀，他们的支持和理解是我最大的安慰! 向评阅论文的各位专家表示诚挚的感谢! 西安石油大学硕士学位论文 参考文献 中华人民共和国汽车行业标准，客车防雨密封性试验方法g b t1 2 4 8 0 9 0 ，1 9 9 0 王学智客车防雨密封性能试验方法研究 j 】武汉工业学院，2 0 0 9 夏越美淋雨试验方法简介 j 】航空标准化与质量，19 9 9 魏国旗汽车车身淋雨试验的作用于实践【j 】重型汽车，2 0 0 0 德龙系列驾驶室总成通用技术条件s q b l l 7 9 2 - 2 0 1 0 赵勇分体式防雨密封结构的设计研究【j 】汽车技术，2 0 0 7 姜琳客车侧窗的密封结构 j 客车技术与研究，2 0 0 2 魏国旗改进车门内外间隙保证车身密封性【j 】，现代零部件，2 0 0 8 杨献民提高客车防雨密封性浅谈 j 】客车技术与研究，2 0 0 0 鲁付俊，黄娟客车防雨密封性研究 j 】专用汽车1 9 9 8 王毓琪汽车密封条技术创新趋势 j 】特种橡胶制品，2 0 0 1 汽车密封条技术创新趋势【j 】有机硅氟资讯，2 0 0 3 闵阳春窗玻璃密封条截面形状对机车密封性能影响的探讨 j 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