汽車密封條設計和工藝性提升策略

古長忠，劉佳

（秦皇島方華埃西姆機械有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

當今時代，社會經濟發展迅速，特別是我國汽車產業發展更為迅猛，汽車正在加快進入人們生活中，成為人們出行時首選交通工具，隨著人們生活水平不斷提升，對于汽車實用、安全等多方面提出了使用要求，而本文所講的密封條作為汽車中比較重要的一類零部件，對車輛密封、降噪、減震等方面都具有非常重要的應用作用，就此本文對汽車密封條設計和工藝性提升策略進行詳細探討，具有一定現實研究意義。

1 車門密封條設計策略

在進行車門密封條設計過程中，第一步應從車門開始進行設計，以此明確車門密封面以及門洞止口線，然后結合當前比較典型的斷面以及以往的設計經驗和相關數據信息，對車門密封條開展斷面部分的設計，在整個設計過程中，要特別注意將車門預彎、車門和門洞止口兩者之間的間隙大小、車門密封形式和密封結構等多方面因素都要考慮其中，以此為基礎開展相關設計工作。

1.1 車門密封形式

根據密封功能進行分析，以此為前提來確定當前汽車車門密封條所用的密封形式，通過對斷面密封進行分析確定應選擇什么樣的密封結構，通常情況下可將其分為三種類型，第一種為對車身本體進行密封設計；第二種是和車身殼體進行裝配后對固定部件、車身進行密封設計；第三種是裝配至車身主體后需要多次反復使用的密封設計[1]。在進行實際設計過程中，應結合實際設計需要來確定與之相適應的車門密封形式。

如果車門密封形式采取頭道密封，唇口位置部分擠壓成型，唇口和側面車輛兩者之間的段差應控制在3mm范圍內，不包括有頂蓋流水槽；唇口段部和門框上端兩者之間的距離是8mm?；谝陨?，在進行實際車門密封條安裝設計過程中，要求唇口段部和門框上端兩者之間設計誤差應控制在±1mm以內，同時還不允許出現明顯波狀起伏；在關閉車門時，要求誤差在±2mm之內的門縫、開關方向，不允許出現咬合間隙和大于3mm打卷翻轉情況；另外在開關車門過程中，因其中密封條為形變狀態，在車門關閉狀態下，要求壓縮間隙、壓縮余量以及密封寬度分別保持在3mm、5±1mm以及6mm以上，而對于產品模型成型與擠壓成型兩者的連接段差要求，一般密封面上是0.2mm之內。

1.2 密封條壓縮永久變形性能

對于車門所使用的密封條，主要是采用海綿橡膠，對其進行發泡處理，然后加入硫化制作而成，通過對硫化橡膠施加壓縮應力，卸除應力后，硫化膠會發生一定的形狀變化，這種變化無法進行恢復處理，可將其稱為永久性變形[2]。如果因壓縮的原因發生永久性變形，到達一定程度后，橡膠密封條自身的應用性能會隨之降低，隨著時間的增長喪失應用價值。換句話說，要想確定橡膠材料制作的密封條質量好壞以及使用壽命，壓縮永久變形程度是起決定性作用的一項重要指標。而對壓縮永久變形起決定性的因素是由橡膠材料本身的配方以及生產工藝兩者決定的，這也是進行密封條設計過程中無法左右的一項重要因素，只能與相關生產廠家一起進行研發，然后對其進行試驗測試來分析廠家所提供產品的壓縮永久變形率，以此來確保應用于汽車車門的密封條使用性能符合標準要求。

1.3 密封條特性對車門關閉受力影響

在進行關閉操作時，車門在關閉期間的受力情況有非常強的復雜性特征，關閉車門時所需要消耗的能量主要有六種因素：密封條壓縮變形、鉸鏈、限位器、氣壓阻效應、門鎖以及重力。上述六種因素產生關閉阻力使能量被消耗[3]。對于車門進行關閉操作時的輕便性而言，影響最大的因素就在于氣壓阻效應和密封條壓縮阻力。確定車身整體結構設計后，也就確定了汽車車門關閉阻力能力消耗過程中的氣壓阻效應，與此同時，其他與此具有關聯性的參數信息也為固定值，這種情況下，對于車門關閉后的受力最重要的影響因素就在于車門密封條本身的參數信息。具體如下：

（1）密封條彈性系數。經過相關實驗研究表明車門密封條彈性系數（km）和關門阻力（F/N）兩者之間存在一定的線性關系，簡單來講就是密封條彈性系數越大的情況下，車門關閉力也越大，基于假定的前提進行分析，兩者之間的關系為線性關系。

（2）密封條壓縮距離。經過相關實驗研究表明車門密封條被壓縮距離（S/mm）和關門阻力（F/N）兩者之間也存在一定關系，如果密封條被壓縮距離越大，車門關閉力也越大，阻力變化也會因此更加敏感。

（3）降低關閉力的策略。其一，通過改變泡形的方式降低關閉力。簡單來講，如果壓縮量處于相同狀態下，雙泡壓荷值要比單泡高很多，可將雙泡改為單泡的方式降低壓荷值。其二，通過改變海綿膠密度的方式降低關閉力。海綿膠密度的范圍一般處于0.35g/cm3-0.8g/cm3之間，如果密度較低會使海綿膠強度降低，相反，如果海綿膠強度過高，就會增加關門力。其三，通過減小海綿膠壓縮量和壁厚的方式降低壓荷值。這種方式通常不建議使用，主要是因為這種方式對車門密封條的密封效果以及海綿膠強度會產生不利影響。其四，通過縮小密封條和車門框兩者之間接觸面降低所需面積。這種方式是以不擴大密封條最終變形壓縮力為前提，通過強化密封條局部壓力密度，達到車門對密封度的設計要求。

2 汽車密封條工藝性提升策略

汽車的整車廠和一級供應商在汽車密封條的產品設計過程中，往往只注重產品的功能性要求，對于產品的工藝性通常考慮不全面，因為他們對產品的工藝性缺乏了解，導致設計出來的產品局部結構無法實現，或是在產品的生產制造過程中產生缺陷，廢品率高，由于產品設計問題導致生產效率低。以上問題會使產品的開發周期延長，生產成本增高，車型的市場競爭力降低。作為汽車整車廠的二級供應商的工裝、設備和模具制造企業，我們要發揮熟知工藝性的特長，對整車開發過程中汽車零部件的產品設計給出合理化的建議，提供最優的方案，有效縮短產品開發周期，提高生產效率，降低成本，提高車型的市場競爭力。下面從幾個方面來闡述汽車密封條工藝性提升的策略[4]。

2.1 避免密封條產品設計無法實現的結構

不能過于強調密封條的功能性而忽略了密封條的工藝可行性，再好的功能性如果無法實現等于功能性為零，見圖1。

圖1 注塑膠位中空的結構無法實現

2.2 密封條設計中需要考慮注塑產品位置的壁厚，防止產生縮痕

我們必須認真考慮密封件注塑產品位置的壁厚，尤其是涉及到產品重要外觀區域的位置，產品的縮痕會直接導致零件報廢。尤其TPE模具，由于產品結構限制而無法增加水路進行冷卻的位置更要引起重視，見圖2。

圖2 注塑產品膠太厚會導致縮痕產生

2.3 密封條設計中需要考慮產品的脫模

密封條設計必須考慮產品在模具中怎樣脫模，在產品設計過程中做到脫模方向要開敞，避免出現倒扣。如果產品設計有倒扣，模具零件不可避免的要強脫，極大的增加了產品開裂和變形的風險，產品的廢品率高，見圖3。

圖3 密封條注塑產品設計存在脫模倒扣

2.4 密封條設計中需要盡量簡化設計

密封條的產品設計時，在不影響產品功能性和外觀的前提下，盡量簡化設計，簡化模具機構，提高產品生產的穩定性和生產效率，見圖4。

圖4 密封條注塑產品簡化設計

2.5 密封條設計中有時需要做出合理的預變形處理

為了保證密封條產品工藝可行性，有時在產品設計中要加入預變形處理，使得產品生產變為可能。對于一些產品脫模過程中不可避免的變形，在產品設計階段要進行補償，產品達到最終使用要求[5]，見圖5。

圖5 密封條截面打開預變形

3 結語

綜上所述，對于汽車設計和生產而言，汽車密封條作為較重要的組成部分，在進行實際設計過程中應多方面考慮，通過科學設計，多次總結分析等才能完成初步設計，同時還要認真考慮工藝性，最終設計出安全、可靠的汽車密封條。希望通過我們的努力，能夠更好地為我國汽車產業發展、人們出行等方面貢獻一份力量。