密封系统设计指南目录第一章概论 (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 (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 (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)第一章概论1.1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、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。
1.2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 研究;(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;第一章密封系统的设计要求2.1密封系统法规性要求具体性要求QC/T640-2000 客车门窗用植绒密封条般性要求(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圭寸条 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 窗导轨密圭寸条和窗框密圭寸条材料要求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2.2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,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:QC/T641-2004汽车用塑料密封条Q/CAC 04 • 29-2000 Q/CAC 04 130-2000 Q/CAC 04 131 — 2000 QCn29008.6-1991A11型车用塑料密封条 A11型车用橡胶密封条 A11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3〜5mm ;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0.3mm ;3)在淋雨试验中,15 分钟内不能有水侵入(100〜175mm/hour );4)对于侧门密封压缩力,前、后门均以大约25 kgf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;第三章密封系统结构解析3.1密封系统的安装位置3.1.1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: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,密圭寸形式通常采图2 - 1门上段示意图图2 —2钣金形状变化示意图用密封条或密封胶;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3 —2)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3.1.2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3 — 3)『"■■甬林」IfiLKiia I专G«■T ni J-一6 叫■ ■■ 1 . * h * r-\LHzfcj忏李牌寺封朵 Boat seal1 2 3 4 J 4 T丨I 【丨丨zn_i LLL Jd4rn,卜*曲昨抵brIt - wl*1內朕法帝対駅 W»1 2<r Enrm -Q L 屛%n^fVrY»OT«W»^Ih>orI顼璃卜母空左扑杂圧门篠圳帝Door seal1: 2 3 4 只Ftt*!* I玫堆-•;导飢吏扭毎 仙R4 mq-Uhw^r图3-3侧门密封条分段示意图3.1.3侧门密封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。
其优缺点的对比见下表。
(表3 - 1)示例:P11的侧门,在B柱位置是三道密封。
(图3 —4)S12的侧门,在B柱位置则是一道密封。
(图3 —5)表3—1密封条数量及优缺点对比表密封系统设计指南图3 — 5 S12在B 柱位置的截面图SINGLE SEALDOUBLE SEALCOSTGOOD BAD WIND NOISE BAD EXCELLENT AIR/WATER INTRUSIONBAD GOOD APPLIED VEHMAT IZ, LAN OSAVANTE ATO 乙 ACCENT NUBIRA.LEGANZA NISSAN MARCH VW POLO, ASTRA '98HONDA CIVICFML PLR CTf? I 牺7H :UP11在B 柱位置是S/St^ WDO F/DR ~TH :曲图3 — 4 P11在B 柱位置的截面图TH ; Or?印命!*W 見你JP ;Ci-E密封系统设计指南图3— 11 一体式1 图3— 12 一体式2图3 — 13分开式3.2密封条结构的解析321密封条安装位置示意图(1)、侧门门洞处的密封条:(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3 — 9)、在B 柱上安装(图3— 10)(3)、门上段处的密封条:(图 3— 11 )、(图 3 — 12),分开式(图 3 —13)大体有两种密封形式:一体式大体有三种形式:双泡密封条 (图3 — 6)、单泡密封条(图3 — 7)、无泡密封条(图3 — 8)图3— 6双泡密封图3 — 7单泡密封 图3 — 8无泡密封图3 — 9后门安装图3— 10 B 柱安装密封系统设计指南图3 — 18 行李箱盖密封条1图3 — 19行李箱盖密封条2(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)(5)、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(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- 14双唇式 图3 — 15 连唇式图3 — 16单纯夹紧式安装 (图 3 — 16 )、(图 3图3 — 17 卡扣式安装322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)、轿车车窗密封条:(实例见:图3 —21)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3-22)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3-21轿车车窗密封条图3-22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3.3典型密封截面的解析3.3.1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。
(2) 、档水条密圭寸截面 :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 要采用两种方法:接角或切缝序号尺寸 项目经验值说明1 a 6-8 过大r 降低永久压缩变形率両导致下障恢境量;过小,袖少 密射星而导致按生偏朮2 1) e-ii过大'降低永久压缩变形济而导甄匚隠灰复量;过小』减少 巒封址丽导致反生踊朮,3和b 是相旦辅助关杲』驗金梅這上很 准满足条伴时可U 把痰大’ b 戲小 3 C 7 (min.)关门肘,帝时条变形、需确棵空f 可足够4 d Q. 5(ain.) 谡都廿杲防匕煽术「则蛊有腔要的千祸量5 e 3±0.5 该都廿需有逊要=穢过大「门幵时该曲分有程起现黛: 过小「门的拐箱話分会昙埶漏朮 6f 3 叛金压含t 需确民足够的贴合部分 7K 2.5 为了焊接,芳留有容辂密间, 8 h1主要碧虑装氐公摊或粘胶空间91 (min.) 至尊老虑转貯仝柱或密划条公差序号尺寸 项目经验值说明1A对發璃升降和廨尘有影响2 BRIB 长度过长会出现卷起现捺3 C起现象及玻璃上升时阻力过 大4D技配窸對条时含产生EKINLIP 卷起现辣5 E:D E:D=2:16F对玻璃升降和防尘有黒响332发动机盖的密封截面解析(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)序号 尺寸项目 经验値 说明1 AB 区间 B-A^2 小于2[nm 时,脱落力下降 2 CD 区间 DCW4 大于4mm 时,插入力会过 大 3EF 区间1.2WEJW2超过这个区何时,影响插 入力和脱落力总体要求:玻璃导轨的形状, 泥槽瑞面的插人力和脱落力,主要考虑为维持玻璃 需满足哪些基本条件序号 尺寸 项目经验值说明1AA^5.5尺寸过长时’ CORNER 部分会 产生何隙.2 B如果肢璃和密封条千涉,外观 会产生间隙3 C CM glass; x 0.75 对密劉条和玻璃的装配有影响4 D D^0.2对密封条的憎脫有悬响 5EE>0.2 对赛劉条的憎脱有超响 6FF>0.5主要是确保与飯金的巒接性(1)、前风挡玻璃密封截面333行李箱盖的密封截面解析3.4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。