超全整车密封设计

1、目录第一章概论1- 1该指南的主要目的21- 2该指南的相关内容2第二章密封系统的设计要求22- 1密封系统法规性要求22- 2密封系统其它要求3第三章密封系统结构解析33- 1密封系统安装位置43- 2密封条结构的解析63-3典型密封截面的解析103-4密封条材料12第四章密封系统失效模式、设计校核124- 1密封系统失效模式124- 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155- 1密封系统相关趋势155- 2现存主要问题和今后工作方向16第一章概论该指南的主要目的该指南主要解决两方面的问题：、密封系统的设计需要满足哪些方面的要求，包括法规要求、设计目标要求等；（2）、密封

2、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。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，侧重于法规要求和设计目标要求，辅之以BENCHMARKING;（2）、针对密封系统在微观方面的要求，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、潜在失效模式和未来的设计趋势;第二章密封系统的设计要求具体性要求GB/T12426GB/T12425GB/T12424GB/T12478-1990GB12479-1990GB/T12480-1990QC/T639-2000密封系统法规性要求车辆用密封条的污染性试验方法车辆用密封

3、条的人工气候曝露试验方法车辆用植绒密封条的磨损试验方法客车防尘密封性试验方法客车防尘密封性限值客车防雨密圭寸性试验方法客车门窗用橡胶密封条QC/T640-2000QC/T641-2004客车门窗用植绒密封条汽车用塑料密封条Q/CAC-04129-2000A11Q/CAC-04130-2000A11Q/CAC-041312000A11型车用塑料密封条型车用橡胶密封条型车用植绒密封条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）：TL-VW607供货技术条件TL-VW626供货技术条件TL-VW642供货技术条件车门用发泡橡胶密封条海绵橡胶密封条复合体密封条材料要求材料要求材料要求TL-

4、VW655TL-VW658TL-VW676TL-VW52002TL-VW52006供货技术条件供货技术条件供货技术条件供货技术条件供货技术条件车窗玻璃导轨用无支撑带的植绒密圭寸条边缘保护用弹性密封条材料要求用于窗密封的软PVC材料要求橡胶密封条材料要求软PVC泡沫密封条材料要求材料要求TL-VW552015供货技术条件TL-VW52042供货技术条件EPDM风窗密封条窗导轨密圭寸条和窗框密圭寸条材料要求材料要求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密封系统其它要求.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，

5、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：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13mm;见（图2-1）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；3）在淋雨试验中，15分钟内不能有水侵入（100175mm/hour）;4）对于侧门密封压前、后门均以大约25kgf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2-2）5）从节省成本考虑，尽量减少密封条卡扣孔；图2-1门上段示意图图2-2钣金形状变化示意图第三章密封系统结构解析密封系统的安装位置整车的密封总体上，车身

6、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：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圭寸，比如密圭寸胶、堵盖等等；（具体不再介绍）（2）、静止玻璃的密圭寸：对于前风档、后风挡、三角窗玻璃等非活动部件，密圭寸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：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

7、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3-1）；更为详细的密封位置参见：（图32）图3-1整车密封位置简略示意图图3-2整车密封位置详细示意图侧门密圭寸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3-3）图3-3侧门密封条分段示意图侧门密圭寸条的数量根据车的市场定位，来决定采用几道密圭寸；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

8、优缺点的对比见下表。（表31）示例：P11的侧门，在B柱位置是三道密封。（图34）S12的侧门，在B柱位置则是一道密封。（图35）表31密封条数量及优缺点对比表SINGLESEALDOUBLESEALCOSTGOODBADWINDNOISEBADEXCELLENTAIR/VATERINTRUSIONBADGOODAPPLIEDVEHMATIZ丄AMOSAVANTEATOZ.ACCENTNUBIRA.LEGANZANISSANMARCHVWPOLO,ASTRA'98HONDACIVIC图34P11在B柱位置的截面图P11在B柱位置是三道密图3-5S12在B柱位置的截面图示意图（图3-6）

9、、单泡密封条（图3-7）、无泡密封条（图3-8）（1）、侧门门洞处的密封条：大体有三种形式：双泡密封条图3-6双泡密封图3-7单泡密封图3-8无泡密封（2）、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39）、在B柱上安装（图310）图3-9后门安装图3-10B柱安装（3）、门上段处的密封条：大体有两种密封形式：一体式（图3-11）、（图3-12）,分开式（图3-13）图3-11一体式1图3-12一体式2图3-13分开式（4）、窗框部位（BELTLINE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3-14）和连唇式（图3-15）图3-14双唇式图3-15连唇式（5）、

10、发动机盖处的密圭寸条：密封截面变化不大，具体安装形式稍有区别：见（图3-16）、（图3-17）图3-16单纯夹紧式安装图3-17卡扣式安装（6）、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3-18）、（图3-19）图3-18行李箱盖密封条1图3-19行李箱盖密封条2密封条种类和样式（1）、轿车车门密封条：（实例见：图3-20）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

11、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3-20轿车车门密封条（2）轿车车窗密圭寸条:（实例见：图321）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：（实例见：图322）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

12、泡管组成，保证后盖关闭的密封作用图321轿车车窗密封条图322轿车前后盖密封条(4) 、结构复杂的密封条：(实例见：图3-23)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3-23结构复杂的密封条典型密封截面的解析侧门的密封截面解析(1) 、门框密圭寸截面: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

13、。(2) 、档水条密圭寸截面: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：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

14、要采用两种方法：接角或切缝发动机盖的密封截面解析(1)、前风挡玻璃密封截面：(2)、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)行李箱盖的密封截面解析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：主要原材料为三元乙丙橡胶；新型EPDK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

15、弹性体如EPC和TPV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：主要是炭黑、骨架材料、补强剂、增塑剂和硫化剂。第四章密封系统失效模式及设计校核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：门总成与侧围总成的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(2) 、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

16、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(3) 、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条的数量偏少密圭寸系统设计校核设计校核项目(1)、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圭寸部件，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41）。（2）、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

17、内容见下节的“CAE分析内容”）。（3）、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：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。P11车型外档水条截面图此挡水条内嵌两图4CAE分析内容属心，在制造必要性：由于汽车密封条的材料复杂，结构的特殊性，接触载荷、边界的非线性等因素，应提高预测能力，降低开发调试成本。易实现

18、用计算机辅助总体思路：开始阶段，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：通过CAE分析软件，女口IDEASSEALVIEW,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。段分析内容：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42）、（2）关门后，密封条的反作用力介于多大范围；（图43）、（3）关门后，密封条的密封面积；（图44）、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4-5）图4-2密封条应力分布及动态变形过程图43密封条在不同位置

19、反作用力及变形图44密封条反作用力及密封面积图4-5典型密封截面修改示例第五章密封系统设计趋势及工作方向密封系统相关趋势(1) 、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，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) 、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) 、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

20、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) 。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) 、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、壁厚、大小发生变化，一次挤出在长度方向的截面可变的型条，这样使密封条能更好地与主体匹配、密封，使外观更完美。而且在加工过程中，减少了劳动强度，改变了以往不同截面密封条在后加工中需要贴合和接角等复杂工序。(6) 、复合挤出技术：在密封条挤出过程中，现在从双复合、三复合共挤出工艺，