超全整车密封设计

完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 目录目录 第一章第一章概概 论论 2 1 1 该指南的主要目 的 2 1 2 该指南的相关内容 2 第二章密封系统的设计要密封系统的设计要 求求 2 2 1 密封系统法规性要 求 2 2 2 密封系统其它要 求 3 第三章密封系统结构解析密封系统结构解析 3 3 1 密封系统安装位 置 4 3 2 密封条结构的解 析 6 3 3 典型密封截面的解 析 10 3 4 密封条材 料 12 第四章密封系统失效模式 设计校密封系统失效模式 设计校 核核 12 4 1 密封系统失效模 式 12 4 2 密封系统设计校 核 12 第五章密封系统设计趋势及工作方向密封系统设计趋势及工作方向 15 5 1 密封系统相关趋 势 15 5 2 现存主要问题和今后工作方 向 16 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 第一章第一章 概论概论 1 11 1 该指南的主要目的该指南的主要目的 该指南主要解决两方面的问题 1 密封系统的设计需要满足哪些方面的要求 包括 法规要求法规要求 设计目标要求设计目标要求 等 2 密封系统的设计应该遵循哪些规律性的东西 尤其是 设计细节和经验值设计细节和经验值 1 21 2 该指南的主要内容该指南的主要内容 该指南从以下几个方面展开 1 针对密封系统设计在宏观方面的要求宏观方面的要求 侧重于法规要求和设计目标要求 辅之以 BENCHMARKING 研究 2 针对密封系统在微观方面的要求微观方面的要求 侧重于密封条本身和典型密封截面的解析及要求 3 其余内容涉及密封系统校核 潜在失效模式潜在失效模式和未来的设计趋势设计趋势 第二章第二章 密封系统的设计要求密封系统的设计要求 2 12 1 密封系统法规性要求密封系统法规性要求 具体性要求具体性要求 GB T 12426 车辆用密封条的污染性试验方法 GB T 12425 车辆用密封条的人工气候曝露试验方法 GB T 12424 车辆用植绒密封条的磨损试验方法 GB T12478 1990 客车防尘密封性试验方法 GB12479 1990 客车防尘密封性限值 GB T12480 1990 客车防雨密封性试验方法 QC T639 2000 客车门窗用橡胶密封条 QC T640 2000 客车门窗用植绒密封条 QC T641 2004 汽车用塑料密封条 Q CAC 04 129 2000 A11 型车用塑料密封条 Q CAC 04 130 2000 A11 型车用橡胶密封条 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 Q CAC 04 131 2000 A11 型车用植绒密封条 QCn29008 6 1991 车身密封性评定方法 汽车产品质量检验 一般性要求 德国大众 一般性要求 德国大众 TL VW607 供货技术条件 车门用发泡橡胶密封条 材料要求 TL VW626 供货技术条件 海绵橡胶密封条 材料要求 TL VW642 供货技术条件 复合体 密封条 材料要求 TL VW655 供货技术条件 车窗玻璃导轨用无支撑带的植绒密封条 材料要求 TL VW658 供货技术条件 边缘保护用弹性密封条 材料要求 TL VW676 供货技术条件 用于窗密封的软 PVC 材料要求 TL VW52002 供货技术条件 橡胶密封条 材料要求 TL VW52006 供货技术条件 软 PVC 泡沫密封条 材料要求 TL VW552015 供货技术条件 EPDM 风窗密封条 材料要求 TL VW52042 供货技术条件 窗导轨密封条和窗框密封条 材料要求 PV3314 供货技术条件 带软管密封边的密封条压缩拉脱负荷 试验技术条件 2 22 2 密封系统其它要求 密封系统其它要求 一般性要求一般性要求 1 防止进水和漏风 以及尽量减少灰尘的进入 2 尽量减少风噪 3 符合开关门的力的要求 同时 要求密封条上的出气孔合理分布 4 良好的外观 具体考虑事项 具体考虑事项 1 在门上段区域 由于门闭合后 密封条的反作用力会导致门上段向外偏移 因此设计时 门外表面应该比侧围外表面低大约门外表面应该比侧围外表面低大约 1 1 3mm3mm 见 图 图 2 2 1 1 2 为减少水的进入 在侧门的四个接角部位 密封条应该增厚 0 3mm 3 在淋雨试验中 1515 分钟内不能有水侵入 分钟内不能有水侵入 100100 175mm hour175mm hour 4 对于侧门密封压缩力 前 后门均以大约前 后门均以大约 2525 kgfkgf 为宜 为宜 5 为使密封条安装后服帖 在钣金形状急剧变化处 应设置卡扣固定 见 图 图 2 2 2 2 5 从节省成本考虑 尽量减少密封条卡扣孔 图图 2 2 1 1 门上段示意图门上段示意图 图图 2 2 2 2 钣金形状变化示意图钣金形状变化示意图 第三章第三章 密封系统结构解析密封系统结构解析 形状变化急形状变化急 剧处 应设剧处 应设 置卡扣置卡扣 侧门应该侧门应该 比侧围低比侧围低 一些一些 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 3 13 1 密封系统的安装位置密封系统的安装位置 3 1 13 1 1 整车的密封整车的密封 总体上 车身密封是为了保证车身外的尘 沙 雨 雪不进入车内 同时 使车内的噪声降 到一个很低的水平 基于上述要求 可以把车身的密封按位置分为三类 1 车身本体的密封车身本体的密封 由于车身骨架焊接总成上 有诸多工具孔或维修孔以及钣金接触缝 隙 所以 这些孔需要用各种材料进行密封 比如密封胶 堵盖等等 具体不再介绍 2 静止玻璃的密封静止玻璃的密封 对于前风档 后风挡 三角窗玻璃等非活动部件 密封形式通常采 用密封条或密封胶 尤其前后风挡 为加强密封效果 安装方式多采用内部涂胶粘结 然后从装 饰角度考虑再加装一些装饰条 3 活动部件的密封活动部件的密封 对于经常活动的部件 如前后车门 发动机盖 行李箱盖等的密封 一般采用密封条 其要求不仅要隔绝沙尘雨雪以及噪音进入车内 还要缓冲关门时的冲击 而且 防止车门在行车过程中 振动过大 整车需要密封的大致位置 参见下图 图 图 3 3 1 1 更为详细的密封位置参见 图 图 3 3 2 2 图图 3 3 1 1 整车密封位置简略示意图整车密封位置简略示意图 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 3 3 2 2 整车密封位置详细示意图整车密封位置详细示意图 3 1 23 1 2 侧门密封条的分段侧门密封条的分段 由于侧门密封条是环形一周 而且各段的密封截面是不同的 因此 如何合理分段 如何进 行接角 需要根据具体情况进行分析 下面是相关车型的情况 见 图 图 3 3 3 3 图图 3 3 3 3 侧门密封条分段示意图侧门密封条分段示意图 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 3 1 33 1 3 侧门密封条的数量侧门密封条的数量 根据车的市场定位 来决定采用几道密封 一般而言 豪华车 对于车内噪音 防水防尘性 的要求较高 则采用多道密封 对于经济型轿车 则采用一道密封即可 其优缺点的对比见下表 表 表 3 3 1 1 示例 P11 的侧门 在 B 柱位置是三道密封 图 图 3 3 4 4 S12 的侧门 在 B 柱位置则是一道密封 图 图 3 3 5 5 表表 3 3 1 1 密封条数量及优缺点对比表密封条数量及优缺点对比表 图图 3 3 4 4 P11P11 在在 B B 柱位置的截面图柱位置的截面图 P11P11 在在 B B 柱柱 位置是三道位置是三道 密封 分别密封 分别 是是 A A B B C C A BC 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 3 3 5 5 S12S12 在在 B B 柱位置的截面图柱位置的截面图 3 23 2 密封条结构的解析密封条结构的解析 3 2 13 2 1 密封条安装位置示意图密封条安装位置示意图 1 侧门门洞处的密封条侧门门洞处的密封条 大体有三种形式 双泡密封条 图 图 3 3 6 6 单泡密封条 图 图 3 3 7 7 无泡密封条 图 图 3 3 8 8 图图 3 3 6 6 双泡密封双泡密封 图图 3 3 7 7 单泡密封单泡密封 图图 3 3 8 8 无泡密封无泡密封 2 前后门之间的密封条前后门之间的密封条 大体有两种位置形式 在后门上安装 图 图 3 3 9 9 在 B 柱上安装 图 图 3 3 1010 图图 3 3 9 9 后门安装后门安装 图图 3 3 1010 B B 柱安装柱安装 3 门上段处的密封条门上段处的密封条 大体有两种密封形式 一体式 图 图 3 3 1111 图 图 3 3 1212 分开式 图 图 3 3 1313 S12S12 只在门只在门 框处进行了框处进行了 一道密封一道密封 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 3 3 1111 一体式一体式 1 1 图图 3 3 1212 一体式一体式 2 2 图图 3 3 1313 分开式分开式 4 窗框部位 窗框部位 BELTLINEBELTLINE 的密封条 的密封条 密封原理是类似的 具体形式稍有区别 见双唇式 图 图 3 3 1414 和连唇式 图 图 3 3 1515 图图 3 3 1414 双唇式双唇式 图图 3 3 1515 连唇式连唇式 5 发动机盖处的密封条发动机盖处的密封条 密封截面变化不大 具体安装形式稍有区别 见 图 图 3 3 1616 图 图 3 3 1717 图图 3 3 1616 单纯夹紧式安装单纯夹紧式安装 图图 3 3 1717 卡扣式安装卡扣式安装 6 行李箱盖处的密封条行李箱盖处的密封条 密封截面变化不大 具体形式稍有区别 见 图 图 3 3 1818 图 图 3 3 1919 图图 3 3 1818 行李箱盖密封条行李箱盖密封条 1 1 图图 3 3 1919 行李箱盖密封条行李箱盖密封条 2 2 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 3 2 23 2 2 密封条种类和样式密封条种类和样式 1 轿车车门密封条轿车车门密封条 实例见 图 实例见 图 3 3 2020 门框密封条 主要由密实胶基体和海绵胶泡管组成 密实胶内含有金属骨架 以加强定型与 固定作用 海绵胶泡管有受压变形 卸压反弹的功能 保证关门时的密封作用 此外 唇边部分有装饰作用 如由彩色胶构成或贴有织物 色彩更加美观 门洞密封条 结构为全海绵胶泡管 或密实胶基底与海绵胶组合 同门框密封条配合使用 以增加车门与车体的密封作用 图图 3 3 2020 轿车车门密封条轿车车门密封条 2 轿车车窗密封条轿车车窗密封条 实例见 图 实例见 图 3 3 2121 车窗玻璃泥槽 由不同硬度密实胶组成 可嵌入骨架保证尺寸匹配性能 不同方向唇边的植 绒不仅降低玻璃与胶条间的滑动摩擦 而且有助于减小噪音 车窗内外侧条 由纯胶 或同塑料件复合构成 除以植绒降低同玻璃间的摩擦之外 还有装 饰作用 前后风挡密封条 由纯胶型条围接而成 在风窗玻璃同车体间保证固定密封作用 3 轿车前后盖密封条轿车前后盖密封条 实例见 图 实例见 图 3 3 2222 发动机盖密封条 由纯海绵胶泡管 或同密实胶复合构成 用于罩壳同车身前部的密合密封 行李箱盖密封条 由含骨架的密实胶基体和海绵胶泡管组成 保证后盖关闭的密封作用 图图 3 3 2121 轿车车窗密封条轿车车窗密封条 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 3 3 2222 轿车前后盖密封条轿车前后盖密封条 4 结构复杂的密封条结构复杂的密封条 实例见 图 实例见 图 3 3 2323 接角接头型 挤出型条通过注射模压工艺两两相接或单端加接 以满足密封条在转角部位 或需要定位部分的安装匹配要求 可变截面型 密封条可在挤出过程中通过计算机控制 改变截面各部分的大小和形状 满 足使用时车身不同部位的装配要求 图图 3 3 2323 结构复杂的密封条结构复杂的密封条 3 33 3 典型密封截面的解析典型密封截面的解析 3 3 13 3 1 侧门的密封截面解析侧门的密封截面解析 1 门框密封截面门框密封截面 总体上 在设计过程中 既要考虑反作用力 又要考虑其密封性能 反作用力设定得越大 在行驶过程中车门振动吸收性和水密性越好 但相应的是车门闭合力越大 因此 截面确定需二 者兼顾 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 2 档水条密封截面档水条密封截面 一般采用双面密封 车外密封条与车外侧嵌条是一体成型的 安装方式一般用卡子固定或压 入门板的翻边处 注意的是 固定部分应有相当的硬度 使之与门板卡紧 而与玻璃接触的密封 部分应有一定的弹性 并通过植绒减小玻璃上下的运动阻力 2 玻璃导轨密封截面玻璃导轨密封截面 密封条应易于紧固于玻璃导轨内 另外 密封条应能够与玻璃紧密贴合 有一定的压紧作用 弹性要好 适应性强 同时又能使玻璃易于滑动 滑动量宜小 且能起到良好的密封效果 密封条在设计时 应将横截面展开 以便于表面植绒或喷涂工艺的需要 安装后 玻璃泥槽 形成框形 因此 应注意安装状态和展开状态的相互协调 注意转角的处理 目前 转角处理主 要采用两种方法 接角或切缝 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 3 3 23 3 2 发动机盖的密封截面解析发动机盖的密封截面解析 1 前风挡玻璃密封截面前风挡玻璃密封截面 2 发动机盖密封截面发动机盖密封截面 发动机盖处的密封 目的是阻挡雨水 尘沙 减少它们进入发动机仓的机会 保持发动机仓 处于整洁的环境状态 缺少具体截面经验值 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 3 3 33 3 3 行李箱盖的密封截面解析行李箱盖的密封截面解析 3 43 4 密封条材料密封条材料 对于密封条材料 总体要求是耐候性高 耐摩擦性好 耐热老化性好 吸水率低 低温时可耐候性高 耐摩擦性好 耐热老化性好 吸水率低 低温时可 挠性好及不受车辆油漆的侵蚀挠性好及不受车辆油漆的侵蚀等 另外 为了提高耐摩擦性 降低与车身的摩擦声及提高在寒冷 地带密封条的防冻性能 一般在密封条表面进行聚氨酯涂层 主料 主料 主要原材料为三元乙丙橡胶 三元乙丙橡胶 新型 EPDM 可控制其分子中长链支化 使其硫化性能更 好 提高挤出速度和产品的产量 其他新型的热塑性弹性体如热塑性弹性体如 EPOEPO 和和 TPVTPV等材料既有弹性体的优 良工程性能 又有塑料的优良特性 使之可以控制操作 又可回收重复利用 这些材料正在逐步 取代 EPDM 制品 辅料 辅料 主要是炭黑 骨架材料 补强剂 增塑剂和硫化剂炭黑 骨架材料 补强剂 增塑剂和硫化剂 第四章第四章 密封系统失效模式及设计校核密封系统失效模式及设计校核 4 14 1 密封系统失效模式密封系统失效模式 对于密封系统而言 其主要失效模式的原因有以下 1 关门的闭合力过大关门的闭合力过大 门总成与侧围总成的实际密封间隙未满足设计要求实际密封间隙未满足设计要求 密封条本身的透气孔位置设置不合理 且数量相对较少透气孔位置设置不合理 且数量相对较少 门总成在设计时 其门的质心 锁与外把手的位置设置得不合理门的质心 锁与外把手的位置设置得不合理 密封条本身的性能未达到设计要求 导致单位长度上的反作用力较大性能未达到设计要求 导致单位长度上的反作用力较大 2 漏风漏雨漏风漏雨 门总成与侧围总成的密封间隙过大 密封条未良好接触钣金密封间隙过大 密封条未良好接触钣金 密封条本身的性能未达到设计要求 导致车速过高时 密封条相对移动而导致密封不良性能未达到设计要求 导致车速过高时 密封条相对移动而导致密封不良 3 车内噪声偏大车内噪声偏大 门总成与侧围总成的密封间隙设置不合理 密封条未良好密封密封间隙设置不合理 密封条未良好密封 密封条的数量偏少数量偏少 4 24 2 密封系统设计校核密封系统设计校核 4 2 14 2 1 设计校核项目设计校核项目 1 制造可行性制造可行性 这项工作主要涉及制造工艺问题 建议供应商与设计工程师就每个部位 的密封部件 进行深入分析 看是否存在制造上的问题 或制造上需要花费很高的费用 比 如 P11 车的外档水条就存在制造上的困难 图 图 4 4 1 1 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 2 密封可行性密封可行性 在前期 这项工作主要借助经验 来判断典型截面是否能够良好密封 具 体内容见第三章的 密封截面分析 等拉伸出密封钣金面后 可以切取截面 借助 CAE 分 析 来进行判断 具体内容见下节的 CAE 分析内容 3 外观可行性外观可行性 主要关注两方面 一是这种密封形式是否与整车外观协调 是否会产生间 隙过大的错觉 是否需要做装饰边 是否需要取消接角等等 二是车辆运行长时间后 这种 密封形式是否容易导致密封件变形 4 装配可行性装配可行性 主要涉及密封件的安装方式 是采用卡扣固定还是采用粘胶粘贴 是固定 在车门上 还是固定在车身上 以及哪种装配方式更方便 更容易调整 容错性更大 装配 质量更易于控制等等 图图 4 4 1 1 P11P11 车型外档水条截面图车型外档水条截面图 4 2 24 2 2 CAECAE 分析内容分析内容 必要性 必要性 由于汽车密封条的材料复杂 结构的特殊性 接触载荷 边界的非线性材料复杂 结构的特殊性 接触载荷 边界的非线性等因素 应 用计算机辅助设计手段 可以提高预测能力 降低开发调试成本 总体思路 总体思路 开始阶段 利用钣金的典型截面利用钣金的典型截面来大致确定密封条的截面和几何形状 结构特点 从 Benchmarking 技术基准档案选取材料及其参数选取材料及其参数 通过 CAE 分析软件 如 IDEAS SEALVIEW 等 模拟分析密封条的结构与受力变形行为受力变形行为 对变形过程进行理论分析 分析内容 分析内容 理论分析的内容主要针对三个方面 1 关门后 密封条的动态变形过程及应力分布 图 图 4 4 2 2 2 关门后 密封条的反作用力介于多大范围 图 图 4 4 3 3 3 关门后 密封条的密封面积 图 图 4 4 4 4 相应措施 相应措施 如设计不合理 结果不理想 可重新变更密封条截面或钣金截面 图 图 4 4 5 5 图图 4 4 2 2 密封条应力分布及动态变形过程密封条应力分布及动态变形过程 此挡水条内嵌两此挡水条内嵌两 个金属芯 在制个金属芯 在制 造上不易实现造上不易实现 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 4 4 3 3 密封条在不同位置反作用力及变形密封条在不同位置反作用力及变形 图图 4 4 4 4 密封条反作用力及密封面积密封条反作用力及密封面积 完美 WORD 格式 整理 专业资料分享 图图 4 4 5 5 典型密封截面修改示例典型密封截面修改示例 第五章第五章 密封系统设计趋势及工作方向密封系统设计趋势及工作方向 5 15 1 密封系统相关趋势密封系统相关趋势 1 模块化设计模块化设计 北美一些汽车密封条制造厂商已经突破了传统生产密封条的模式 而是与汽 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 2 2 彩色密封条 彩色密封条 目前美国等工业发达国家的密封条生产企业已开发出彩色密封条 以满足不 同用户的需求 3 3 环保密封条 环保密封条 为减少密封条在生产过程中的污染及粉尘飞扬而采用母胶型颗粒状的硫化 剂及促进剂等作添加剂 禁止有毒性或在生产过程中产生致癌物质的原材料用作生产原料 很少 采用盐浴硫化和玻璃微珠沸腾床硫化的生产工艺 而采用清洁的微波连续硫化生产工艺 4 4 回收再生密封条 回收再生密封条 采用易加工 性能优于橡胶 综合成本较低 废料可回收利用的热塑性 弹性体 浇注型弹性体和混炼型弹性体等材料 来替代不可再生利用的三元乙丙橡胶 目前美国 有关公司生产的热塑性弹性体已用于福特 大众 丰田和奔驰公司生产的汽车 5 5 可变截面密封条 可变截面密封条 在密封条制造过程中 挤出时应用可变口型技术 即利用计算机控制挤 出口型的变化 根据需要在转角部位和连接车体或夹持部位 使截面发生 渐变 或 突变 有的使海绵泡管位置