1、防撞桿設(shè)計指南 (第一版) 時間：2006.05.20編制： 車身部 車身結(jié)構(gòu)科 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(guān)內(nèi)容 2第二章 密封系統(tǒng)的設(shè)計要求2 2-1 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(jié)構(gòu)解析 3 3-1 密封系統(tǒng)安裝位置43-2 密封條結(jié)構(gòu)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(shè)計校核12 4-1 密封系統(tǒng)失效模式12 4-2 密封系統(tǒng)設(shè)計校核12第五章 密封系統(tǒng)設(shè)計趨勢及工作方向 155-1 密封系統(tǒng)相關(guān)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

2、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(shè)計需要滿足哪些方面的要求，包括 法規(guī)要求、設(shè)計目標(biāo)要求 等；(2)、密封系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該遵循哪些規(guī)律性的東西，尤其是 設(shè)計細(xì)節(jié)和經(jīng)驗值。1.2 該指南的主要內(nèi)容該指南從以下幾個方面展開：（1）、針對密封系統(tǒng)設(shè)計在宏觀方面的要求，側(cè)重于法規(guī)要求和設(shè)計目標(biāo)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(cè)重于密封條本身和典型密封截面的解析及要求；（3）、其余內(nèi)容涉及密封系統(tǒng)校核、潛在失效模式和未來的設(shè)計趨勢；第二章 密封系統(tǒng)的設(shè)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

3、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 12424 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/CAC·04·129-2000 A11型車用塑料密封條Q/CAC·04·130-2000 A11型車用橡膠密封條Q/CAC·04·13

4、12000 A11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(zhì)量檢驗一般性要求（德國大眾）：TL-VW607 供貨技術(shù)條件 車門用發(fā)泡橡膠密封條 材料要求TL-VW626 供貨技術(shù)條件 海綿橡膠密封條 材料要求TL-VW642 供貨技術(shù)條件 復(fù)合體 密封條 材料要求TL-VW655 供貨技術(shù)條件 車窗玻璃導(dǎo)軌用無支撐帶的植絨密封條 材料要求TL-VW658 供貨技術(shù)條件 邊緣保護(hù)用彈性密封條 材料要求TL-VW676 供貨技術(shù)條件 用于窗密封的軟PVC 材料要求TL-VW52002 供貨技術(shù)條件 橡膠密封條 材料要求TL-VW52006 供貨技術(shù)條件 軟PVC

5、泡沫密封條 材料要求TL-VW552015 供貨技術(shù)條件 EPDM風(fēng)窗密封條 材料要求TL-VW52042 供貨技術(shù)條件 窗導(dǎo)軌密封條和窗框密封條 材料要求PV3314 供貨技術(shù)條件 帶軟管密封邊的密封條壓縮拉脫負(fù)荷 試驗技術(shù)條件2.2 密封系統(tǒng)其它要求一般性要求1) 防止進(jìn)水和漏風(fēng)，以及盡量減少灰塵的進(jìn)入2）盡量減少風(fēng)噪3）符合開關(guān)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(dǎo)致門上段向外偏移，因此設(shè)計時，門外表面應(yīng)該比側(cè)圍外表面低大約13mm ;見（圖21）2）為減少水的進(jìn)入，在側(cè)門的四個接角部位，密封條應(yīng)

6、該增厚0.3mm ;3）在淋雨試驗中，15分鐘內(nèi)不能有水侵入（100175mm/hour） ；4）對于側(cè)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(yīng)設(shè)置卡扣固定；見（圖22）5）從節(jié)省成本考慮，盡量減少密封條卡扣孔；側(cè)門應(yīng)該比側(cè)圍低一些形狀變化急劇處，應(yīng)設(shè)置卡扣 圖21 門上段示意圖 圖22 鈑金形狀變化示意圖 第三章 密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jìn)入車內(nèi)，同時，使車內(nèi)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

7、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(jìn)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(fēng)檔、后風(fēng)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(fēng)擋，為加強(qiáng)密封效果，安裝方式多采用內(nèi)部涂膠粘結(jié)，然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)常活動的部件，如前后車門、發(fā)動機(jī)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(jìn)入車內(nèi)，還要緩沖關(guān)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(xì)的密封

8、位置參見：（圖32）圖31 整車密封位置簡略示意圖圖32 整車密封位置詳細(xì)示意圖3.1.2 側(cè)門密封條的分段由于側(cè)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(jìn)行接角，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析；下面是相關(guān)車型的情況，見（圖33）圖33 側(cè)門密封條分段示意圖3.1.3 側(cè)門密封條的數(shù)量根據(jù)車的市場定位，來決定采用幾道密封；一般而言，豪華車，對于車內(nèi)噪音、防水防塵性的要求較高，則采用多道密封；對于經(jīng)濟(jì)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(cè)門，在B柱位置是三道密封。（圖34） S12的側(cè)門，在B柱位置則是一道密封。（圖35） 表31

9、密封條數(shù)量及優(yōu)缺點對比表CBAP11 在B柱位置是三道密封，分別是A、B、C 圖34 P11在B柱位置的截面圖S12只在門框處進(jìn)行了一道密封圖35 S12在B柱位置的截面圖3.2 密封條結(jié)構(gòu)的解析3.2.1 密封條安裝位置示意圖（1）、側(cè)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31

10、2），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） 圖314 雙唇式 圖315 連唇式（5）、發(fā)動機(jī)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） 圖316 單純夾緊式安裝 圖317 卡扣式安裝（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3

11、20）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(nèi)含有金屬骨架，以加強(qiáng)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(guān)門時的密封作用；此外，唇邊部分有裝飾作用，如由彩色膠構(gòu)成或貼有織物，色彩更加美觀；門洞密封條：結(jié)構(gòu)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(nèi)外側(cè)條：由純膠，或同塑料件復(fù)合構(gòu)成，除以植絨降低同玻璃間的摩擦之

12、外，還有裝飾作用；前后風(fēng)擋密封條：由純膠型條圍接而成，在風(fēng)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(jī)蓋密封條：由純海綿膠泡管，或同密實膠復(fù)合構(gòu)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(guān)閉的密封作用圖321 轎車車窗密封條圖322 轎車前后蓋密封條（4）、結(jié)構(gòu)復(fù)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(zhuǎn)角部位或需要定位部分的安裝匹配要求可變截面型：密封條可在擠出過程中通過計算機(jī)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

13、圖323 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的密封條3.3 典型密封截面的解析3.3.1 側(cè)門的密封截面解析（1）、門框密封截面：總體上，在設(shè)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(shè)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(yīng)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(cè)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(yīng)有相當(dāng)?shù)挠捕龋怪c門板卡緊，而與玻璃接觸的密封部分應(yīng)有一定的彈性，并通過植絨減小玻璃上下的運動阻力。 （2）、玻璃導(dǎo)軌密封截面：密封條應(yīng)易于緊固于玻璃導(dǎo)軌內(nèi)；另外，密封條應(yīng)能夠與玻璃

14、緊密貼合，有一定的壓緊作用，彈性要好，適應(yīng)性強(qiáng)，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(shè)計時，應(yīng)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(yīng)注意安裝狀態(tài)和展開狀態(tài)的相互協(xié)調(diào)，注意轉(zhuǎn)角的處理；目前，轉(zhuǎn)角處理主要采用兩種方法：接角或切縫 3.3.2發(fā)動機(jī)蓋的密封截面解析（1）、前風(fēng)擋玻璃密封截面： （2）、發(fā)動機(jī)蓋密封截面：發(fā)動機(jī)蓋處的密封，目的是阻擋雨水、塵沙，減少它們進(jìn)入發(fā)動機(jī)倉的機(jī)會，保持發(fā)動機(jī)倉處于整潔的環(huán)境狀態(tài)（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

15、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(jìn)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(fù)利用，這些材料正在逐步取代EPDM制品。輔料：主要是炭黑、骨架材料、補(bǔ)強(qiáng)劑、增塑劑和硫化劑。第四章 密封系統(tǒng)失效模式及設(shè)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

16、原因有以下：（1）、關(guān)門的閉合力過大：門總成與側(cè)圍總成的實際密封間隙未滿足設(shè)計要求 密封條本身的透氣孔位置設(shè)置不合理，且數(shù)量相對較少門總成在設(shè)計時，其門的質(zhì)心、鎖與外把手的位置設(shè)置得不合理密封條本身的性能未達(dá)到設(shè)計要求，導(dǎo)致單位長度上的反作用力較大（2）、漏風(fēng)漏雨： 門總成與側(cè)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(dá)到設(shè)計要求，導(dǎo)致車速過高時，密封條相對移動而導(dǎo)致密封不良 （3）、車內(nèi)噪聲偏大： 門總成與側(cè)圍總成的密封間隙設(shè)置不合理，密封條未良好密封密封條的數(shù)量偏少4.2 密封系統(tǒng)設(shè)計校核4.2.1 設(shè)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(yīng)

17、商與設(shè)計工程師就每個部位的密封部件，進(jìn)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(nèi)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(jìn)行判斷（具體內(nèi)容見下節(jié)的“CAE分析內(nèi)容”）。（3）、外觀可行性：主要關(guān)注兩方面：一是這種密封形式是否與整車外觀協(xié)調(diào)，是否會產(chǎn)生間隙過大的錯覺，是否需要做裝飾邊，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(dǎo)致密封件變形。（4）、裝配可行性：主要涉及

18、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(diào)整，容錯性更大，裝配質(zhì)量更易于控制等等。 此擋水條內(nèi)嵌兩個金屬芯，在制造上不易實現(xiàn)圖41 P11車型外檔水條截面圖4.2.2 CAE分析內(nèi)容必要性：由于汽車密封條的材料復(fù)雜，結(jié)構(gòu)的特殊性，接觸載荷、邊界的非線性等因素，應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計手段，可以提高預(yù)測能力，降低開發(fā)調(diào)試成本。總體思路：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(jié)構(gòu)特點；從Benchmarking技術(shù)基準(zhǔn)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

19、的結(jié)構(gòu)與受力變形行為，對變形過程進(jìn)行理論分析。分析內(nèi)容：理論分析的內(nèi)容主要針對三個方面：（1）關(guān)門后，密封條的動態(tài)變形過程及應(yīng)力分布；（圖42）、（2）關(guān)門后，密封條的反作用力介于多大范圍；（圖43）、（3）關(guān)門后，密封條的密封面積；（圖44）、相應(yīng)措施：如設(shè)計不合理，結(jié)果不理想，可重新變更密封條截面或鈑金截面（圖45）。圖42 密封條應(yīng)力分布及動態(tài)變形過程 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(shè)計趨勢及工作方向 5.1 密封系統(tǒng)相關(guān)趨勢（1）、模塊化設(shè)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，

20、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(dǎo)槽與側(cè)條等密封條的組合框架，或車門整件，這種方式順應(yīng)了當(dāng)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(dá)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(jìn)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(zhì)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）。回收再生密封條：采用易加工,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(guān)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(yīng)用可變口型技術(shù)，即利用計算機(jī)控制擠出口型的變化，根據(jù)需要在轉(zhuǎn)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(qiáng)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(fù)雜工序。（6）、復(fù)合擠出技術(shù)：在密封條擠出過程中，現(xiàn)在從雙