密封系统设计指南

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；

第二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

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

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）：

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2.2 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：

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）

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

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封，比如密封胶、堵盖等等；（具体不再介绍）（2）、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：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）

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

图3－4 P11在B 柱位置的截面图

图3－5 S12在B 柱位置的截面图

A

B

C

3.2 密封条结构的解析

3.2.1 密封条安装位置示意图

（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）、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

（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）

图3－9 后门安装图3－10 B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）、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

3.2.2 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。

（2）、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：

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

3.3.2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）

3.3.3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。

主料：主要原材料为三元乙丙橡胶；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EPO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