某微車(chē)后側(cè)門(mén)門(mén)框密封條漏水問(wèn)題分析及設(shè)計(jì)改進(jìn)

劉紹娟 徐蘋(píng)

（1.上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.湖南湖大艾盛汽車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410013）

【摘 要】汽車(chē)已成為人們生活中不可或缺的重要交通工具，人們對(duì)汽車(chē)各方面的要求也越來(lái)越高。文章通過(guò)對(duì)上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司某微車(chē)門(mén)門(mén)框密封條漏水的根本原因進(jìn)行分析查找，并制定及驗(yàn)證解決措施，最終確認(rèn)導(dǎo)致密封漏水的原因，總結(jié)出后續(xù)新車(chē)型開(kāi)發(fā)的過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】密封條；淋雨試驗(yàn)，漏水；鈑金結(jié)構(gòu)

【中圖分類(lèi)號(hào)】U463.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）03-0116-04

1 背景

隨著人們生活水平的提高及汽車(chē)生產(chǎn)量、銷(xiāo)售量的年年攀升，汽車(chē)的價(jià)格不斷下降，汽車(chē)越來(lái)越快地走進(jìn)了人們的生活，成為人們生活中不可或缺的重要交通工具。在汽車(chē)大眾化的過(guò)程中，人們對(duì)汽車(chē)的了解也越來(lái)越多、越來(lái)越深入，對(duì)汽車(chē)的各種性能要求也不斷提高?？蛻?hù)不斷提高的產(chǎn)品要求，也不斷地驅(qū)動(dòng)著汽車(chē)主機(jī)廠及零件供應(yīng)商去提高其零件的設(shè)計(jì)品質(zhì)及制造品質(zhì)。

汽車(chē)密封條是汽車(chē)的重要零部件之一，廣泛用于車(chē)門(mén)、車(chē)窗、車(chē)身、座椅、天窗、發(fā)動(dòng)機(jī)箱和后備箱等部位，具有防水、密封、隔音、防塵、防凍、減震、遮丑、防鈑金磕碰造成油漆刮傷、提供良好的外觀等重要作用。它必須具有很強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度、良好的彈性及抗壓縮變形能力，還必須具有較好的耐老化、耐腐蝕、耐候性、耐油漆污染等關(guān)鍵產(chǎn)品特性。為了保證膠條的密封性能，膠條與鈑金須密切配合，膠條的斷面結(jié)構(gòu)尺寸必須與鈑金相匹配。

密封條的材料一般為三元乙丙橡膠（EPDM）、聚氯乙烯（PVC）、熱塑性彈性體材料（TPE/TPV）和輔助材料。

隨著不同品牌汽車(chē)的總體質(zhì)量的差距逐漸縮小，細(xì)節(jié)是否完美就成為市場(chǎng)關(guān)注的重點(diǎn)，消費(fèi)者會(huì)從車(chē)身的細(xì)微處感受汽車(chē)的質(zhì)量。因此，由密封條引起的風(fēng)燥、漏水、漏灰等質(zhì)量問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。各汽車(chē)主機(jī)廠對(duì)密封條引起的漏水、漏灰及風(fēng)燥問(wèn)題的處理要求也越來(lái)越高。

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司某微型車(chē)后側(cè)門(mén)門(mén)框密封條在總裝進(jìn)行淋雨試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)膠條漏水現(xiàn)象，該問(wèn)題在GCA（全球客戶(hù)評(píng)審）評(píng)審中扣分值一直居高不下，是該車(chē)型GCA評(píng)審的首要問(wèn)題，嚴(yán)重影響整車(chē)質(zhì)量。

2 密封條密封原理

汽車(chē)門(mén)框密封條是汽車(chē)密封條產(chǎn)品中最重要的密封條之一，是車(chē)門(mén)密封條系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到乘客艙密封性能的好壞，在整車(chē)密封性能評(píng)估中占主導(dǎo)地位。車(chē)門(mén)門(mén)框密封條裝配在側(cè)圍鈑金邊緣的焊接直邊上（如圖1所示），主要為了實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)與車(chē)身之間的密封及外觀裝飾作用。由于車(chē)門(mén)存在打開(kāi)與關(guān)閉2種狀態(tài)，所以要求車(chē)門(mén)門(mén)框密封條必須能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)密封性能，即在車(chē)門(mén)關(guān)閉的過(guò)程與門(mén)鈑金密封面接觸緊密，發(fā)揮良好的密封性能。

汽車(chē)門(mén)框密封條目前主要的原材料是三元乙丙橡膠（EPDM）。EPDM材料具有較高的硫化速度、良好的基礎(chǔ)工藝性能、優(yōu)異的耐臭氧及耐氣候老化性能。根據(jù)門(mén)框密封不同部位的性能要求，一般存在海綿膠和密封膠2種狀態(tài)，同時(shí)為了滿(mǎn)足門(mén)框密封條的多種性能要求，還需要采用許多的輔助材料，如鋼帶、植絨、噴涂等。為了保證門(mén)框密封條密封部位具有良好的密封性能，一般選用柔韌易變形的海綿橡膠，而門(mén)框密封條卡裝部位的特點(diǎn)是既需要一定的機(jī)械強(qiáng)度來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)品拔脫的要求，又需要一定的柔韌性來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)品自由彎曲的要求，這就要求所選用的材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性，一般采用密實(shí)橡膠。為了進(jìn)一步改善卡裝部位的防水性能，通常在密封條“U”形槽內(nèi)采用一些帶海綿橡膠的唇邊來(lái)進(jìn)行輔助密封，這些海綿橡膠的唇邊所選用的材料與海綿泡材料一致。

汽車(chē)車(chē)門(mén)密封一般為2道密封（主密封為車(chē)門(mén)側(cè)密封，安裝在門(mén)內(nèi)板鈑金上；輔助密封為車(chē)身側(cè)密封，卡裝在車(chē)身側(cè)圍鈑金上）。但該微車(chē)后車(chē)門(mén)的密封策略為1道密封，即只有車(chē)身側(cè)密封條而無(wú)車(chē)門(mén)側(cè)密封條，車(chē)門(mén)與側(cè)圍鈑金之間的密封作用全由該道密封條來(lái)承擔(dān)。密封條的密封作用主要通過(guò)密封條唇邊與側(cè)圍鈑金、海綿泡與車(chē)門(mén)內(nèi)板鈑金密封面的配合來(lái)起到密封作用（如圖1所示）。密封條安裝在車(chē)身側(cè)圍鈑金上，關(guān)門(mén)時(shí)通過(guò)壓縮膠條海綿泡子來(lái)阻止水流進(jìn)入車(chē)內(nèi)，同時(shí)密封條唇邊（如圖2圓圈所示）通過(guò)與側(cè)圍鈑金的配合，阻止水流通過(guò)膠條“U”形槽進(jìn)入車(chē)內(nèi)。

3 后車(chē)門(mén)門(mén)框密封漏水現(xiàn)象分析及影響

3.1 漏水現(xiàn)象分析

對(duì)故障車(chē)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，密封條漏水模式為水從密封條泡子與車(chē)門(mén)鈑金密封面（門(mén)內(nèi)板）處進(jìn)入車(chē)內(nèi)，如圖2箭頭所示，密封條未能起到良好的密封作用，即密封條密封功能失效。

3.2 密封條漏水的主要影響

密封條功能失效也就意味著密封條的防水、密封、隔音、防塵等重要作用失效，密封條漏水也就意味著密封條的防水、密封、防塵等關(guān)鍵產(chǎn)品作用失效，密封條無(wú)法起到密封的作用，將導(dǎo)致水流進(jìn)入到車(chē)內(nèi)，嚴(yán)重影響整車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量。

4 密封條漏水根本原因分析

因該微車(chē)僅有1道密封，即只有車(chē)門(mén)側(cè)密封條1道密封，車(chē)門(mén)與側(cè)圍鈑金之間的密封作用全由該道密封條來(lái)承擔(dān)，密封條斷面與周?chē)k金的配合要求高于其他有2道密封車(chē)型的要求。影響密封條密封功能的主要因素主要有密封條是否裝配到位、焊接直邊的寬度、安裝面鈑金的厚度（焊接直邊厚度）、門(mén)內(nèi)板密封面與密封條安裝面（側(cè)圍鈑金焊接直邊）的密封間隙值的大小、密封面的鈑金特征、密封條安裝周?chē)拟k金的特征、密封條壓縮負(fù)荷大小值是否合理。下面針對(duì)以上因素對(duì)該微車(chē)后側(cè)門(mén)車(chē)門(mén)門(mén)框密封條漏水的故障進(jìn)行分析。

4.1 密封條是否裝配到位

對(duì)故障車(chē)密封條進(jìn)行重新返修安裝，確保密封條裝配到位，裝配以后進(jìn)行正常過(guò)線(xiàn)淋雨試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)密封條仍然存在漏水的情況，即密封條是否裝配到位不是造成漏水的根本原因。

4.2 焊接直邊寬度

該車(chē)型后側(cè)門(mén)密封條安裝的焊接直邊寬度設(shè)計(jì)要求值：周圈均為12.0 mm，通過(guò)對(duì)故障車(chē)的焊接直邊進(jìn)行測(cè)量（見(jiàn)表1）發(fā)現(xiàn)，實(shí)測(cè)值均在公差范圍±0.5 mm之內(nèi)，即焊接直邊的寬度符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 安裝面鈑金的厚度（焊接直邊厚度）

該車(chē)型焊接直邊厚度設(shè)計(jì)要求值：1.4 mm4.4 門(mén)內(nèi)板密封面與密封條安裝面（側(cè)圍鈑金焊接直邊）的密封間隙值的大小

該車(chē)型后側(cè)門(mén)密封間隙設(shè)計(jì)要求周圈均勻，間隙大小為15.0 mm。對(duì)故障車(chē)進(jìn)行密封間隙的測(cè)量（見(jiàn)表1）發(fā)現(xiàn)，實(shí)測(cè)值均在公差范圍±1.5 mm之內(nèi)，即密封間隙值符合設(shè)計(jì)要求。

4.5 密封面的鈑金特征

該車(chē)型前期設(shè)計(jì)階段為了在門(mén)上布置鎖鉤和限位器，在門(mén)鈑金的膠條密封面上做出多個(gè)臺(tái)階特征；關(guān)門(mén)后，因鈑金密封面上有臺(tái)階特征，所以造成膠條氣泡在臺(tái)階特征的底部接觸面積不夠，密封條海綿泡與密封之間的接觸有間隙，從而影響膠條密封性能，即目前的膠條海綿泡結(jié)構(gòu)不適用于此類(lèi)門(mén)鈑金結(jié)構(gòu)。

4.6 密封條安裝周?chē)拟k金的特征

該車(chē)型后側(cè)門(mén)車(chē)身側(cè)密封條海綿泡子為借用現(xiàn)有量產(chǎn)車(chē)型N107后側(cè)門(mén)車(chē)門(mén)門(mén)框密封條截面。在密封條斷面不變的情況下，與之相配的鈑金結(jié)構(gòu)應(yīng)一致。對(duì)2個(gè)車(chē)型鈑金結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，密封條海綿泡子與側(cè)圍鈑金的間隙不一致。該車(chē)型密封條泡子與側(cè)圍鈑金的間隙約12.5 mm，而借用車(chē)型的間隙約3.5 mm。前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者（約3.5倍）。而且，密封條海綿泡子為橢圓形，后者在關(guān)閉車(chē)門(mén)時(shí)，海綿泡被壓縮，但是由于海綿泡子與側(cè)圍鈑金的間隙較小，鈑金阻擋泡管往門(mén)洞外移，所以密封條與鈑金的接觸面積能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，從而避免漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。該車(chē)型密封條泡子與側(cè)圍鈑金的間隙較大，在外部沒(méi)有鈑金支撐的情況下，密封條海綿泡子容易被車(chē)門(mén)鈑金壓偏，偏離原設(shè)計(jì)的密封面，從而導(dǎo)致密封條海綿泡子與密封面之間的接觸面積偏小，導(dǎo)致密封效果不良，即目前的膠條截面不適用于此類(lèi)側(cè)圍鈑金結(jié)構(gòu)。

4.7 密封條壓縮負(fù)荷大小值是否合理

密封條壓縮負(fù)荷值的大小一般通過(guò)車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)力來(lái)體現(xiàn)，可以通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)具體測(cè)得。壓縮負(fù)荷值越大，車(chē)門(mén)的關(guān)閉開(kāi)啟力越大，門(mén)框密封條的密封性能越好；相反，壓縮符合值越小，車(chē)門(mén)的關(guān)閉開(kāi)啟力越小，門(mén)框密封條的密封性能越差。但是，開(kāi)關(guān)門(mén)力的大小也是設(shè)計(jì)人員需要考慮的重要因素，因此在考慮門(mén)框密封的壓縮負(fù)荷值時(shí)，應(yīng)綜合考慮車(chē)門(mén)的密封條性能和車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)效果。該密封條壓縮負(fù)荷設(shè)計(jì)要求如下：密封間隙為15.0 mm時(shí)，壓縮負(fù)荷為7.5（±1.5）N/100 mm。對(duì)密封條壓縮負(fù)荷值（CLD）進(jìn)行測(cè)量分析（如圖3所示），符合設(shè)計(jì)要求。

綜合上述分析，結(jié)合上文的相關(guān)論述得出造成后側(cè)門(mén)車(chē)門(mén)門(mén)框密封條成漏水問(wèn)題的根本原因如下：①密封條海綿泡與車(chē)門(mén)內(nèi)板匹配不合理、搭接貼合面過(guò)小，造成膠條與鈑金密封不良引起漏水。②密封條海綿泡子距離車(chē)身側(cè)圍鈑金距離較遠(yuǎn)，容易導(dǎo)致密封膠條被車(chē)門(mén)鈑金壓偏，偏離原設(shè)計(jì)的密封面，達(dá)不到密封效果，造成膠條與鈑金密封不良引起漏水；也就是說(shuō)，該密封條的截面不適用該車(chē)型的鈑金結(jié)構(gòu)，即密封條截面與鈑金的匹配設(shè)計(jì)不合理。

5 制定及驗(yàn)證密封條漏水解決措施

針對(duì)上述分析，造成該密封條漏水的根本原因如下：密封條截面與鈑金的匹配設(shè)計(jì)不合理。要解決密封條漏水問(wèn)題就得從設(shè)計(jì)上來(lái)完善密封條的截面數(shù)據(jù)，使其與相匹配的鈑金結(jié)構(gòu)相配合，從而發(fā)揮密封條的密封作用，阻止水、灰塵等進(jìn)入車(chē)內(nèi)。更改密封條截面，使其密封條的截面與車(chē)門(mén)內(nèi)板及車(chē)身側(cè)鈑金相匹配，密封條的密封作用能充分發(fā)揮，更改如下。

（1）海綿泡根部改為密實(shí)膠，以利于膠條被壓縮時(shí)盡可能地保證氣泡海綿泡的形狀，使海綿泡不易被壓倒。

（2）膠條海綿泡往門(mén)洞內(nèi)部移動(dòng)，從而增加密封條海綿泡與門(mén)鈑金的接觸量。

（3）增加密封條海綿泡的高度，從而增加海綿泡的壓縮量，以增大其密封性能。

（4）加長(zhǎng)密封條唇邊海綿泡子的長(zhǎng)度，從而增加唇邊與側(cè)圍鈑金的接觸量，以提高膠條的密封性能（如圖4所示）。

對(duì)更改后的10套樣件進(jìn)行試裝，裝車(chē)10臺(tái)并進(jìn)行90 s的正常過(guò)線(xiàn)淋雨試驗(yàn)，10臺(tái)車(chē)均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。抽取其中的5臺(tái)車(chē)做GCA標(biāo)準(zhǔn)（150 s）淋雨，5臺(tái)車(chē)均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。2015年10月15日，對(duì)供應(yīng)商提交的100套樣件進(jìn)行試裝，所有樣件車(chē)進(jìn)行90 s的正常過(guò)線(xiàn)淋雨試驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。隨機(jī)抽取其中的5臺(tái)車(chē)做GCA標(biāo)準(zhǔn)（150 s）淋雨，5臺(tái)車(chē)均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象，膠條密封性能達(dá)到更改要求。

6 總結(jié)

通過(guò)對(duì)該車(chē)型后側(cè)門(mén)門(mén)框密封條漏水問(wèn)題進(jìn)行分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)，得出以下經(jīng)驗(yàn)，在以后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意如下問(wèn)題。

該車(chē)型后側(cè)門(mén)車(chē)身側(cè)密封條海綿泡子為借用N107后側(cè)門(mén)車(chē)身側(cè)密封條截面，而車(chē)門(mén)鈑金及側(cè)圍鈑金結(jié)構(gòu)與N107的鈑金結(jié)構(gòu)相比較變動(dòng)比較大。在這種情況下，車(chē)門(mén)鈑金密封面與膠條氣泡局部接觸量偏小，且膠條氣泡為橢圓形，在外部沒(méi)有鈑金支撐的情況下，膠條容易被車(chē)門(mén)鈑金壓偏，偏離原設(shè)計(jì)的密封面，達(dá)不到密封效果，導(dǎo)致密封條密封性能失效。

影響密封條密封性能的眾多因素中，最關(guān)鍵的還是密封條截面數(shù)據(jù)是否與鈑金結(jié)構(gòu)相匹配，密封條截面借用時(shí)，應(yīng)該考慮到周?chē)c之匹配的鈑金結(jié)構(gòu)，不能僅僅借用密封條截面而忽略鈑金的結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，借鑒其他結(jié)構(gòu)時(shí)，不能按部就班，應(yīng)充分考慮到零件系統(tǒng)的所有關(guān)鍵因素。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]于涵.汽車(chē)門(mén)框密封條設(shè)計(jì)解析與研究[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2014（8）.

[2]何偉.汽車(chē)門(mén)框密封條產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)橡膠，2008（21）.

[3]GB—T21282—2007，車(chē)用車(chē)橡膠密封條[S].

[責(zé)任編輯：陳澤琦]