密封条设计简易理论

密封条截面设计要点概述密封条开发案例分析Q&A目录密封条截面设计要点概述密封条开发案例分析Q&A目录密封条截面设计要点概述1、密封条的功能转换2、密封条的分类3、车门窗框与侧围的密封构成4、门缝密封的类别5、车门窗框与侧围的密封型式6、门窗玻璃的密封构成7、门密封条截面的典型结构及设计要点8、门框密封条截面的配合型式及表面处理9、门框密封条截面的截面结构及安装特点10、门框密封条截面的典型结构及设计要点11、玻璃导槽截面的典型结构及设计要点12、玻璃内外水切截面设计要点密封条的功能转换使玻璃能平稳升降移动，降低车辆在行驶过程中玻璃的振动及噪声对车门的关闭起到缓冲作用，防止车辆在行驶中车门发生振动密封、防水、防尘、防风、防噪基本功能玻璃升降顺畅，速度适中关门顺畅、轻松，声音轻小质轻、手感好（轻量化）扩展功能随着用户日益成熟，对汽车的感知质量越来越挑剔，更加关注密封条带来的视觉、听觉、嗅觉、触觉等主观感受，具体表现在以下几个方面：门在开关、玻璃在升降使用中无异响、异震、磕碰更耐磨、更耐候、更耐久多种外观可选，有品位高速行车时风噪小车内无异味（安全环保）第5页密封条的分类按照密封部位划分，密封条主要分为如下几大板块：车身前后风窗玻璃的密封发动机罩与行李箱盖的密封车门的密封（※）车门与门框之间的密封门窗玻璃的密封整车密封天窗等其他部位的密封第6页第三道第二道第一道门密封条密封构成门框密封条门缝密封条车门窗框与侧围的密封构成第7页1、车门与侧围上部密封门缝密封的类别2、前后门B柱处密封3、前门与翼子板、前后门4、车门与下边梁密封5、后门与侧围密封第8页三道密封两道密封一道密封门密封：即密封条安装在车门上门框密封：即密封条安装在门框上密封形式车门窗框与侧围的密封型式大多数汽车都是由一道或几道密封条共同车身密封系统。近年来，由于车辆高速行驶时对风动噪声隔音性能要求的提高和防止高压洗车时水的浸入，中高档车型的车门采用三道密封。门密封+门框密封门密封+门框密封+门缝密封第9页车门窗框与侧围的密封型式汽车级别密封型式典型车型A00/A0（中低端车型）方案1门框全密封条+局部门缝密封方案2局部门框密封条+门密封条（卡接）型式A/B（中高端车型）方案1门框全密封条+门密封条（粘接）+局部门缝密封方案2门框全密封条+门密封条（卡接）+局部门缝密封型式C/D（个别高端车）方案1门框全密封条+门密封条（粘接）+门缝全密封型式方案2门框全密封条+门密封条（卡接）+门缝全密封型式第10页玻璃内外水切车门玻璃导槽密封构成门窗玻璃的密封构成第11页分类车门窗框特点密封条截面特点固定方式常见截面举例类型A门内板与窗框采用整体冲压成型或辊压成型成为大R角型式1个截面整圈采用丙烯酸泡棉胶粘接方式类型B窗框采用辊压焊接成型2-3个截面，窗框边辅助成型门缝密封的LIP边卡扣卡接、辊压窗框卡接、局部粘接压紧或卡接方式固定门密封条截面的典型结构及设计要点第12页门密封条截面的典型结构及设计要点截面1尺寸序号部位设计要点A车门与侧围间隙该尺寸必须设计均匀，否则密封条装配后唇边压缩量不一致影响车门与侧围外观。间隙值在整车外观DTS策略中定义B搭边和侧围干涉量该部分需要适当的干涉量：过大，开门时该部分有卷边现象；过小，门的拐角部分会漏水。C压缩量过大，降低压缩永久变形而导致的压缩恢复量；过小会发生漏水等密封不良问题D车门和侧围间隙需均匀，否则会导致局部密封不良B第13页门密封条截面的典型结构及设计要点尺寸序号部位设计要点A压缩量1、A/B/C/D四个值需要均匀，特别是在拐角区域，否则会出现因间隙不均、密封条压缩量不一致而导致的气密性差问题；2、截面唇边与钣金应有适当的干涉量。B压缩区域C车门和侧围间隙1D车门和侧围间隙2截面2第14页配合型式全密封型式半密封型式分类表面处理单色挤出双色挤出表面贴布表面植绒截面特点门框密封条截面的配合型式及表面处理第15页分类密封条截面特点安装特点常见截面举例类型A一个截面，截面较大且密封面宽，特别是没有门密封条的车型，海绵泡的可压缩高度在10mm左右翻边中有便于安装的细条，安装时抽出，避免胶条翻边卡在饰板中类型B一个截面，截面较小且密封面窄，海绵泡的可压缩高度在（4—7）mm左右密封条直接安装到侧围门洞钣金止口上门框密封条截面的截面结构及安装特点第16页门框密封条截面的典型结构及设计要点截面3尺寸序号部位设计要点A压缩量压缩量设计适当，控制在（2.5-3.5）mm，从而将压缩负荷控制在3N之内；B侧围钣金止口与车门间隙建议控制在12mm左右，且正圈保持均匀；C钣金止口宽度建议控制在（12-14）mm，且钣金叠加部位不能有突变的台阶；D饰板与钣金止口顶端距离建议控制在（2-4）mm，过大会导致大唇边翻边，过小密封条与内饰贴紧力偏小ABCD断面类型结构特点a）、b）导槽与玻璃接触部位采用涂层减阻，并因不同段而异：竖直段和水平段都喷涂聚氨酯以减小玻璃升降运动的磨擦；导槽与玻璃接触的型条表面硬度较高，而且有突出的波纹，用来减小摩擦表面积C）导槽局部有聚酯纤维植绒第17页玻璃导槽截面的典型结构及设计要点根据结构的复杂程度分为简单型、普通型和复杂型。a）简单型b）普通型c）复杂型第18页C截面截面1截面2A截面截面1截面2B截面截面1截面2D截面截面1截面2玻璃导槽截面的典型结构及设计要点第19页1、使用铜丝，防止ROOF部收缩；2、使用发泡TPV，达成轻量化。玻璃导槽截面的典型结构及设计要点ROOFPLRROOF玻璃导槽截面的典型结构及设计要点部位设计要点略图密封唇边形状、尺寸1、两侧密封唇边应以相同的，大小适当的力与玻璃接触；2、考虑到玻璃运动轨迹及大面的位置，玻璃向车窗导槽的外侧偏移，密封唇边也设计为不对称结构；3、唇边长度、薄厚应适当。过厚、过长会使玻璃升降阻力偏大；过薄过短会导致玻璃得不到良好的引导和密封而产生振动、噪音、漏雨现象；断面底部形状、尺寸为了确保导槽装配牢固，导槽断面底部应设计出齿状小脚，既易于装入，又能利用密封条自身的弹性附着在导轨，防止其脱出。第20页玻璃导槽截面的典型结构及设计要点部位设计要点略图外搭边的形状、尺寸1、导槽外饰面应与车身紧密贴合，外搭边长度及A部位形状应保证A部位与车身外凸缘缝隙越小越好；2、断面两侧立柱高度B也很重要，过大外搭边会与车身外凸缘产生缝隙；过小则密封条被顶起，同样影响外观；3、导轨底部应留有适当的空间，避免由于制造误差导轨钣金局部过高而与导槽发生干涉。第21页第22页玻璃导槽截面的典型结构及设计要点复杂型玻璃导槽以嵌入式安装于车窗框凸缘，充当窗户玻璃升降运动的“导轨”，接触玻璃部分都有减阻结构。③部位设计要点（特点）作用整体1、外侧无钣金箍住密封条；2、顶部条的外侧完全暴露于车外a、密封作用；b、导向玻璃的作用；c、外观装饰作用部位①密封条具有一定的钢性a、内嵌骨架（铝合金骨架）；b、使用硬度较高的材料部位②唇边植绒a、减阻；b、密封降噪部位③植绒表面或PU喷涂PU喷涂以降低成本②①③①铝合金骨架②植绒表面③植绒表面或PU喷涂第23页玻璃内外水切布置关键尺寸及对钣金的要求水切关键尺寸关键尺寸代号关键尺寸说明A1/A2A1/A2为密封尺寸，为外板翻边内侧到玻璃外表面的距离，该尺寸决定了密封条唇边的长度，与唇边倾斜角度共同决定了密封力；B1/B2及DB1/B2及D为装配尺寸，决定了密封条在钣金上的固定牢固度C/α(角度)C/α(角度)为造型尺寸，该尺寸受造型隐身影响，变化较大，决定了密封条断面的宽度E1/E2水切唇边与玻璃的干涉量。干涉过小会产生密封不严导致漏水漏灰，干涉过小会导致压紧力大，玻璃升降困难甚至卷边钣金翻边尺寸必须控制在±0.5mm范围内，否则会对装配造成影响水切的布置及断面选取主要考虑如右图所示尺寸：第24页亮饰条车门钣金玻璃植绒内外水切典型截面类别设计要点内水切1、内水切和车门钣金、门内饰板、玻璃3个零件同时接触，因此在设计时一定要考虑接触部位的受力情况和结构特征；2、在与玻璃接触的部位进行植绒，增大耐磨性；3、在与钣金接触的地方设计了唇边，防止钣金脱出；4、在与内饰板接触的地方设计了沟槽，增加了配合度和装配的牢固度。外水切1、外水切相对于内水切而言，结构相对复杂，与玻璃接触的地方植绒，增大耐磨性；2、与钣金接触的地方设计倒扣机构和金属骨架，增加与钣金接触的紧固性3、由于外水切是外观件，一般可以设计亮条来增加美观性。亮条既充当装饰面又充当水切骨架，结构简单、成本较低；在水切亮面与黑面之间切换配置时，整体结构及匹配尺寸不需要发生改变，只需将外露的亮面加以PVC包覆即可切换为黑面，简单方便。玻璃内外水切截面设计要点密封条截面设计要点概述密封条开发案例分析Q&A目录密封条开发案例分析1、密封条截面初始状态结构描述2、密封条装配结构描述3、密封条截面缺陷分析4、密封条截面需要优化的部位5、密封条截面优化后的模拟分析验证6、总结第27页密封条截面开发案例分析1、密封条截面初始状态结构描述某车型车门外水切采用TPE+钢带复合成型工艺，与玻璃接触的唇边采用静电植绒，密封条断面结构及与车门钣金的装配关系如下图1所示：图1第28页密封条截面开发案例分析2、密封条装配结构描述（1）密封条装配部位复合钢带，有利于结构定型和强化；（2）主密封唇1和副密封唇2的功能是密封和增大密封条对钣金的夹持力；区域3的功能是：提供密封条对钣金的拔出力，保证密封条的装配可靠。区域4的功能是：提供密封条安装的Y向定位基准，保证密封条与玻璃间的距离符合设计要求。1234图2第29页密封条截面开发案例分析3、密封条截面缺陷分析（1）主密封唇只有一条，密封及夹持效果不好；（2）定位基准区域4太小，定位不可靠；（3）区域3虽然能够为密封条提供足够的拔出力，但该结构不利于拆卸，给后期维护造成不便。1234图2第30页密封条截面开发案例分析4、密封条截面需要优化的部位针对原断面分析，对密封条作如下优化：（1）将主密封唇由一条增加为两条(如1’所示)，提高密封效果和夹持力；（2）将副密封唇2结构由弯曲改为拉直，与钣金更加贴合，密封性和装配状态的美观性都有所改善(如2’所示)；（3）将定位基准区域4加大，保证Y向可靠定位（如4’所示）；（4）由于前面通过对1区域主密封唇的优化，密封条对钣金的夹持力已经得到加强，现对区域3中钢带去除（如3’所示），目的是为了方便拆卸，便于后期维护。1’2’3’4’图3第31页密封条截面开发案例分析5、密封条截面优化后的模拟分析验证（1）密封条装配部位所需满足的设计要求①密封条拔出力（去除3区域）70N/100mm；②密封条拔出力（包含3区域）100N/100mm；③密封条插入力60N/100mm；（2）密封条模拟分析①TPE采用Mooney模型；②钢带材料为08F，假定为各项同性，弹性模量2.19e+11，泊松比0.267。③建立边界条件，将密封条断面外缘节点X、Y、Z向位移约束为0，如图4所示；模拟验证过程：密封条固定，钣金由密封条下方（完全不与密封条接触）匀速向上移动到装配位置，然后匀速向下移动至与密封条完全脱离，模拟如图4所示。④去除区域3的插拔力模拟分析结果如表1所示；⑤保留区域3的拔出力留待实验验证。第32页密封条截面开发案例分析图4图5表16、总结通过以上分析，优化后密封条装配部位的密封效果、外观美观性、Y向定位都得到了改善，插拔力初步分析符合设计要求；最重要的是该优化使密封条方便拆卸，为后期维护提供了方便。