超全整車密封設計說明

1、目錄第一章 概論 21-1 該指南的主要目的21-2 該指南的相關內容 2第二章 密封系統(tǒng)的設計要求 22-1 密封系統(tǒng)法規(guī)性要求22-2 密封系統(tǒng)其它要求3第三章 密封系統(tǒng)結構解析 3 3-1 密封系統(tǒng)安裝位置43-2 密封條結構的解析63-3典型密封截面的解析 103-4密封條材料 12第四章 密封系統(tǒng)失效模式、設計校核 12 4-1 密封系統(tǒng)失效模式124-2 密封系統(tǒng)設計校核12第五章 密封系統(tǒng)設計趨勢及工作方向 15 5-1 密封系統(tǒng)相關趨勢155-2 現(xiàn)存主要問題和今后工作方向16第一章 概論1.1 該指南的主要目的該指南主要解決兩方面的問題:(1)、密封系統(tǒng)的設計需要滿足哪些方面

2、的要求，包括 法規(guī)要求、設計目標要求 等；(2)、密封系統(tǒng)的設計應該遵循哪些規(guī)律性的東西，尤其是 設計細節(jié)和經(jīng)驗值。1.2 該指南的主要內容該指南從以下幾個方面展開：（1）、針對密封系統(tǒng)設計在 宏觀方面的要求，側重于法規(guī)要求和設計目標要求，輔之以BENCHMARKING 研究；（2）、針對密封系統(tǒng)在微觀方面的要求，側重于密封條本身和典型密封截面的解析及要求；（3）、其余內容涉及密封系統(tǒng)校核、潛在失效模式和未來的設計趨勢；第二章 密封系統(tǒng)的設計要求2.1 密封系統(tǒng)法規(guī)性要求具體性要求GB/T 12426車輛用密封條的污染性試驗方法GB/T 12425車輛用密封條的人工氣候曝露試驗方法GB/T 1

3、2424車輛用植絨密封條的磨損試驗方法GB/T12478-1990客車防塵密封性試驗方法GB12479-1990客車防塵密封性限值GB/T12480-1990客車防雨密封性試驗方法QC/T639-2000客車門窗用橡膠密封條QC/T640-2000客車門窗用植絨密封條QC/T641-2004汽車用塑料密封條Q/CAC04129-2000A11 型車用塑料密封條Q/CAC04130-2000A11 型車用橡膠密封條Q/CAC041312000A11 型車用植絨密封條QCn29008.6-1991車身密封性評定方法汽車產(chǎn)品質量檢驗一般性要求（德國大眾）：TL-VW607供貨技術條件車門用發(fā)泡橡膠密

4、封條材料要求TL-VW626供貨技術條件海綿橡膠密封條材料要求TL-VW642供貨技術條件復合體 密封條材料要求TL-VW655供貨技術條件 車窗玻璃導軌用無支撐帶的植絨密封條 材料要求TL-VW658供貨技術條件 邊緣保護用彈性密封條材料要求TL-VW676供貨技術條件 用于窗密封的軟 PVC材料要求TL-VW52002供貨技術條件 橡膠密封條材料要求TL-VW52006供貨技術條件 軟 PVC 泡沫密封條材料要求TL-VW552015供貨技術條件 EPDM 風窗密封條材料要求TL-VW52042供貨技術條件 窗導軌密封條和窗框密封條材料要求PV3314供貨技術條件 帶軟管密封邊的密封條壓縮

5、拉脫負荷試驗技術條件2.2 密封系統(tǒng)其它要求一般性要求1) 防止進水和漏風，以及盡量減少灰塵的進入2）盡量減少風噪3）符合開關門的力的要求;同時，要求密封條上的出氣孔合理分布4）良好的外觀具體考慮事項：1) 在門上段區(qū)域，由于門閉合后，密封條的反作用力會導致門上段向外偏移，因此設計時，門外表面應該比側圍外表面低大約13mm ;見（圖21）2）為減少水的進入，在側門的四個接角部位，密封條應該增厚 0.3mm ;3）在淋雨試驗中，15 分鐘內不能有水侵入（100175mm/hour） ；4）對于側門密封壓縮力，前、后門均以大約25 kgf為宜；5）為使密封條安裝后服帖，在鈑金形狀急劇變化處，應設置

6、卡扣固定；見（圖22）5）從節(jié)省成本考慮，盡量減少密封條卡扣孔；第三章 密封系統(tǒng)結構解析3.1 密封系統(tǒng)的安裝位置3.1.1 整車的密封總體上，車身密封是為了保證車身外的塵、沙、雨、雪不進入車內，同時，使車內的噪聲降到一個很低的水平；基于上述要求，可以把車身的密封按位置分為三類：（1）、車身本體的密封：由于車身骨架焊接總成上，有諸多工具孔或維修孔以及鈑金接觸縫隙，所以，這些孔需要用各種材料進行密封，比如密封膠、堵蓋等等；（具體不再介紹）（2）、靜止玻璃的密封：對于前風檔、后風擋、三角窗玻璃等非活動部件，密封形式通常采用密封條或密封膠；尤其前后風擋，為加強密封效果，安裝方式多采用內部涂膠粘結，然

7、后從裝飾角度考慮再加裝一些裝飾條；（3）、活動部件的密封：對于經(jīng)?；顒拥牟考?，如前后車門、發(fā)動機蓋、行李箱蓋等的密封，一般采用密封條；其要求不僅要隔絕沙塵雨雪以及噪音進入車內，還要緩沖關門時的沖擊，而且， 防止車門在行車過程中，振動過大。整車需要密封的大致位置，參見下圖：（圖31） ；更為詳細的密封位置參見：（圖32）圖 31 整車密封位置簡略示意圖3.1.2 側門密封條的分段由于側門密封條是環(huán)形一周，而且各段的密封截面是不同的，因此，如何合理分段，如何進行接角，需要根據(jù)具體情況進行分析；下面是相關車型的情況，見（圖33）圖 33 側門密封條分段示意圖3.1.3 側門密封條的數(shù)量根據(jù)車的市場定

8、位，來決定采用幾道密封；一般而言，豪華車，對于車內噪音、防水防塵性的要求較高，則采用多道密封；對于經(jīng)濟型轎車，則采用一道密封即可。其優(yōu)缺點的對比見下表。（表31）示例：P11 的側門，在 B 柱位置是三道密封。（圖34）S12 的側門，在 B 柱位置則是一道密封。（圖35）表 31 密封條數(shù)量及優(yōu)缺點對比表圖 34 P11 在B 柱位置的截面圖圖 35 S12 在B 柱位置的截面圖3.2 密封條結構的解析3.2.1 密封條安裝位置示意圖（1）、側門門洞處的密封條：大體有三種形式：雙泡密封條（圖36）、單泡密封條（圖37）、無泡密封條（圖38）圖 36 雙泡密封圖 37 單泡密封圖 38 無泡密

9、封（2）、前后門之間的密封條：大體有兩種位置形式：在后門上安裝（圖39）、在 B 柱上安裝（圖310）圖 39 后門安裝圖 310 B 柱安裝（3）、門上段處的密封條：大體有兩種密封形式：一體式（圖311）、（圖312），分開式（圖313）圖 311 一體式1圖 312 一體式2圖 313 分開式（4）、窗框部位（BELTLINE）的密封條：密封原理是類似的，具體形式稍有區(qū)別：見雙唇式（圖314）和連唇式（圖315）（5）、發(fā)動機蓋處的密封條：密封截面變化不大，具體安裝形式稍有區(qū)別：見（圖316）、（圖317）（6）、行李箱蓋處的密封條：密封截面變化不大，具體形式稍有區(qū)別：見（圖318）、（圖

10、319）圖 318 行李箱蓋密封條1圖 319 行李箱蓋密封條23.2.2 密封條種類和樣式（1）、轎車車門密封條：（實例見：圖320）門框密封條：主要由密實膠基體和海綿膠泡管組成；密實膠內含有金屬骨架，以加強定型與固定作用；海綿膠泡管有受壓變形、卸壓反彈的功能，保證關門時的密封作用； 此外，唇邊部分有裝飾作用，如由彩色膠構成或貼有織物，色彩更加美觀；門洞密封條：結構為全海綿膠泡管，或密實膠基底與海綿膠組合；同門框密封條配合使用， 以增加車門與車體的密封作用圖 320轎車車門密封條（2）、轎車車窗密封條：（實例見：圖321）車窗玻璃泥槽：由不同硬度密實膠組成，可嵌入骨架保證尺寸匹配性能；不同方

11、向唇邊的植絨不僅降低玻璃與膠條間的滑動摩擦，而且有助于減小噪音；車窗內外側條：由純膠，或同塑料件復合構成，除以植絨降低同玻璃間的摩擦之外，還有裝飾作用；前后風擋密封條：由純膠型條圍接而成，在風窗玻璃同車體間保證固定密封作用（3）、轎車前后蓋密封條：（實例見：圖322）發(fā)動機蓋密封條：由純海綿膠泡管，或同密實膠復合構成，用于罩殼同車身前部的密合密封行李箱蓋密封條：由含骨架的密實膠基體和海綿膠泡管組成，保證后蓋關閉的密封作用圖 321 轎車車窗密封條（4）、結構復雜的密封條：（實例見：圖323）接角接頭型：擠出型條通過注射模壓工藝兩兩相接或單端加接，以滿足密封條在轉角部位或需要定位部分的安裝匹配要

12、求可變截面型：密封條可在擠出過程中通過計算機控制，改變截面各部分的大小和形狀，滿足使用時車身不同部位的裝配要求3.3 典型密封截面的解析圖 323 結構復雜的密封條3.3.1 側門的密封截面解析（1）、門框密封截面：總體上，在設計過程中，既要考慮反作用力，又要考慮其密封性能；反作用力設定得越大， 在行駛過程中車門振動吸收性和水密性越好，但相應的是車門閉合力越大；因此，截面確定需二者兼顧。（2）、檔水條密封截面：一般采用雙面密封；車外密封條與車外側嵌條是一體成型的；安裝方式一般用卡子固定或壓入門板的翻邊處；注意的是：固定部分應有相當?shù)挠捕?，使之與門板卡緊，而與玻璃接觸的密封部分應有一定的彈性，并

13、通過植絨減小玻璃上下的運動阻力。（2）、玻璃導軌密封截面：密封條應易于緊固于玻璃導軌內；另外，密封條應能夠與玻璃緊密貼合，有一定的壓緊作用， 彈性要好，適應性強，同時又能使玻璃易于滑動，滑動量宜小，且能起到良好的密封效果。密封條在設計時，應將橫截面展開，以便于表面植絨或噴涂工藝的需要；安裝后，玻璃泥槽形成框形，因此，應注意安裝狀態(tài)和展開狀態(tài)的相互協(xié)調，注意轉角的處理；目前，轉角處理主要采用兩種方法：接角或切縫3.3.2 發(fā)動機蓋的密封截面解析（1）、前風擋玻璃密封截面：（2）、發(fā)動機蓋密封截面：發(fā)動機蓋處的密封，目的是阻擋雨水、塵沙，減少它們進入發(fā)動機倉的機會，保持發(fā)動機倉處于整潔的環(huán)境狀態(tài)（

14、缺少具體截面經(jīng)驗值）3.3.3 行李箱蓋的密封截面解析3.4 密封條材料對于密封條材料，總體要求是耐候性高、耐摩擦性好、耐熱老化性好、吸水率低、低溫時可撓性好及不受車輛油漆的侵蝕等；另外，為了提高耐摩擦性，降低與車身的摩擦聲及提高在寒冷 地帶密封條的防凍性能，一般在密封條表面進行聚氨酯涂層。主料：主要原材料為三元乙丙橡膠； 新型 EPDM 可控制其分子中長鏈支化，使其硫化性能更好，提高擠出速度和產(chǎn)品的產(chǎn)量；其他新型的熱塑性彈性體如EPO 和TPV 等材料既有彈性體的優(yōu)良工程性能，又有塑料的優(yōu)良特性，使之可以控制操作，又可回收重復利用，這些材料正在逐步取代 EPDM 制品。輔料：主要是炭黑、骨架

15、材料、補強劑、增塑劑和硫化劑。第四章 密封系統(tǒng)失效模式及設計校核4.1 密封系統(tǒng)失效模式對于密封系統(tǒng)而言，其主要失效模式的原因有以下：（1）、關門的閉合力過大：門總成與側圍總成的實際密封間隙未滿足設計要求密封條本身的透氣孔位置設置不合理，且數(shù)量相對較少門總成在設計時，其門的質心、鎖與外把手的位置設置得不合理密封條本身的性能未達到設計要求，導致單位長度上的反作用力較大（2）、漏風漏雨：門總成與側圍總成的密封間隙過大，密封條未良好接觸鈑金密封條本身的性能未達到設計要求，導致車速過高時，密封條相對移動而導致密封不良（3）、車內噪聲偏大：門總成與側圍總成的密封間隙設置不合理，密封條未良好密封密封條的數(shù)

16、量偏少4.2 密封系統(tǒng)設計校核4.2.1 設計校核項目（1）、制造可行性： 這項工作主要涉及制造工藝問題，建議供應商與設計工程師就每個部位的密封部件，進行深入分析，看是否存在制造上的問題，或制造上需要花費很高的費用；比如 P11 車的外檔水條就存在制造上的困難（圖41）。（2）、密封可行性：在前期，這項工作主要借助經(jīng)驗，來判斷典型截面是否能夠良好密封（具體內容見第三章的“密封截面分析”）；等拉伸出密封鈑金面后，可以切取截面，借助 CAE 分析，來進行判斷（具體內容見下節(jié)的“CAE 分析內容”）。（3）、外觀可行性：主要關注兩方面：一是這種密封形式是否與整車外觀協(xié)調，是否會產(chǎn)生間隙過大的錯覺，是

17、否需要做裝飾邊，是否需要取消接角等等；二是車輛運行長時間后，這種密封形式是否容易導致密封件變形。（4）、裝配可行性：主要涉及密封件的安裝方式，是采用卡扣固定還是采用粘膠粘貼；是固定在車門上，還是固定在車身上；以及哪種裝配方式更方便，更容易調整，容錯性更大，裝配質量更易于控制等等。4.2.2 CAE分析內容圖 41 P11 車型外檔水條截面圖必要性：由于汽車密封條的材料復雜，結構的特殊性，接觸載荷、邊界的非線等性因素，應用計算機輔助設計手段，可以提高預測能力，降低開發(fā)調試成本?？傮w思路：開始階段，利用鈑金的典型截面來大致確定密封條的截面和幾何形狀、結構特點； 從 Benchmarking 技術基

18、準檔案選取材料及其參數(shù)；通過 CAE 分析軟件，如IDEAS、SEALVIEW 等， 模擬分析密封條的結構與受力變形行為，對變形過程進行理論分析。分析內容：理論分析的內容主要針對三個方面：（1）關門后，密封條的動態(tài)變形過程及應力分布；（圖42）、（2）關門后，密封條的反作用力介于多大范圍；（圖43）、（3）關門后，密封條的密封面積；（圖44）、相應措施：如設計不合理，結果不理想，可重新變更密封條截面或鈑金截面（圖45）。圖 43 密封條在不同位置反作用力及變形圖 44 密封條反作用力及密封面積圖 45 典型密封截面修改示例第五章 密封系統(tǒng)設計趨勢及工作方向5.1 密封系統(tǒng)相關趨勢（1）、模塊化

19、設計：北美一些汽車密封條制造廠商已經(jīng)突破了傳統(tǒng)生產(chǎn)密封條的模式，而是與汽車零配件廠合作，向一些整車廠提供一種同時裝有導槽與側條等密封條的組合框，架或車門整件， 這種方式順應了當代汽車零部件工業(yè)的模塊供貨方向發(fā)展的潮流。（2）、彩色密封條：目前美國等工業(yè)發(fā)達國家的密封條生產(chǎn)企業(yè)已開發(fā)出彩色密封條，以滿足不同用戶的需求（3）、環(huán)保密封條：為減少密封條在生產(chǎn)過程中的污染及粉塵飛揚而采用母膠型顆粒狀的硫化 劑及促進劑等作添加劑；禁止有毒性或在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生致癌物質的原材料用作生產(chǎn)原料；很少采用鹽浴硫化和玻璃微珠沸騰床硫化的生產(chǎn)工藝，而采用清潔的微波連續(xù)硫化生產(chǎn)工藝。（4）?；厥赵偕芊鈼l： 采用易加工

20、,性能優(yōu)于橡膠，綜合成本較低，廢料可回收利用的熱塑性彈性體、澆注型彈性體和混煉型彈性體等材料，來替代不可再生利用的三元乙丙橡膠。目前美國有關公司生產(chǎn)的熱塑性彈性體已用于福特、大眾、豐田和奔馳公司生產(chǎn)的汽車（5）、可變截面密封條：在密封條制造過程中，擠出時應用可變口型技術，即利用計算機控制擠出口型的變化，根據(jù)需要在轉角部位和連接車體或夾持部位，使截面發(fā)生“漸變”或“突變”。有的使海綿泡管位置、壁厚、大小發(fā)生變化，一次擠出在長度方向的截面可變的型條，這樣使密封條能更好地與主體匹配、密封，使外觀更完美。而且在加工過程中，減少了勞動強度，改變了以往不同截面密封條在后加工中需要貼合和接角等復雜工序。（6）、復合擠出技術：在密封條擠出過程中，現(xiàn)在從雙復合、三復合共擠出工藝，即硬質膠