汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

2020年4月27日 评论 295 5114字

橡胶件是汽车线束中非常常见的子部件,橡胶件的选型及设计好坏影响到整车的密封性,NVH性能,本文系统的介绍了线束橡胶件的设计规范与选型原则。

1. 概述

橡胶件(橡胶护套)是保护线束的重要零件,在线束过钣金孔时需要用到。橡胶件的选用时线束产品设计中的一项重要内容

2. 术语及缩写:

NR: 天然橡胶

CR: 氯丁橡胶

EPDM: 三元乙丙橡胶

3. 定义

橡胶件的主要用途是保证电器件在穿过车身等物体时,保证电器件不受损害和保持穿过物体的密封性。

4. 职责:

4.1 产品工程师负责橡胶件设计工作。

4.2 CAE工程师负责动态分析。

5. 橡胶件作用

橡胶件的主要用途是保证电器件在穿过车身等物体时,保证电器件不受损害和保持穿 过物体的密封性。其结构和固定方式也根据固定位置的不同而不同。

6. 橡胶件的特点

高弹性(含双键)、机械强度高、减震、较高的可挠性、耐磨性、不透水、不透气、某些合成橡胶具有耐油、耐热、耐寒、耐燃、耐老化、耐辐射等。

7. 橡胶的种类

橡胶一般分为天然橡胶(NR)、氯丁橡胶(CR)、硅橡胶(TV)、三元乙丙橡胶(EPDM)。

7.1 天然橡胶的特性:具有良好的弹性和机械强度,有优异的耐曲挠性,有较高的撕裂强度和 良好的耐寒性。缺点:耐老化性不大好,不耐油和臭氧,易燃。

7.2 氯丁胶的特性:耐臭氧、耐热老化、耐油等性能较好,具有难燃性和自熄性;但耐低温性不好。

7.3 硅橡胶的特性:耐热性、耐寒性和耐侯性较好;缺点是不耐油。

7.4 三元乙丙的特性:耐侯性、耐臭氧、耐热、耐腐蚀性、耐酸碱等性能都较好,而且拥有高 强度和高伸缩率;缺点:粘接性较差,且弹性没天然橡胶好,耐油性差。

比较而言,三元乙丙的综合性能较好,所以现在汽车线束用橡胶件一般选用三元乙丙材料。

8. 常用线束橡胶件的使用位置及作用

主要分以下类别:地板类胶套,防火墙类胶套,前后门胶套,尾门胶套。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

9. 橡胶件基本结构

目前常用橡胶件的结构有两种:有骨架和无骨架(导向结构的材料多为PA66)。固定方式分为单孔和双孔固定两种。

9.1 下图是单孔固定无导向结构橡胶件(右前舱线束过孔橡胶件)。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)
9.2 下图是双孔固定带导向结构橡胶件(左前门线束过孔橡胶件)。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

10. 汽车过孔橡胶密封件设计标准

10.1 过孔密封件与车身饭金装配标准。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

10.2 过孔密封件与板金密封标准。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

10.3 过孔密封件与板件密封标准。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全) 汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全) 汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11. 汽车波纹管橡胶件设计标准

11.1 满足线束通过性

线束过孔最大部位以任意的方式穿孔,都与孔边缘一般保持单边5mm的间距,最小 间距在3mm以上。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.2 满足密封性和保持力

11.2.1 胶套装配后,在饭金孔径向方向,饭金面法向方向都需要有过盈量,一般在径向方向上 过盈量0.5mm,饭金面法向方向过盈量在0.5-1.2mm。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.2.2 胶套翻边高度一般在0.8-1.5mm,翻边高度需要根据饭金厚度确定

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.2.3 确保密封性,在饭金孔周围一般要有单边5-8mm的平面。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.2.4 胶套最大外围尺寸比饭金孔尺寸大单边5-9mm,饭金必要安装平面需比胶套最大外围尺寸单边至少大2mm。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.2.5 饭金孔内侧结构尺寸,根据饭金孔大小,拉脱力大小等信息对内部结构进行倒角、圆弧处理 以方便安装。

11.3 满足使用寿命

11.3.1 过孔胶套两种失效模式(FEMA):
11.3.1.1 胶套内的线束在胶套未破损的情况下断裂,
11.3.1.2 胶套内的线束完好情况下,外层胶套破损。

11.3.2 胶套的使用寿命保证两方面的寿命:
11.3.2.1保证胶套中线束的使用寿命,
11.3.2.2保证胶套的使用寿命。

11.3.3 为保证护套寿命,设计要素如下:
11.3.3.1线束占胶套内部空间以四分之三为宜。线束到胶套内壁最小间隙>3mm ,
11.3.3.2为保证线束在胶套内的延展性,一般采用线束在胶套的一端固定,另一端不做约束的形式。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.3.3.3为增加胶套的延展性,胶套中部一般设计为波纹型,波峰与波谷间5mm。  胶      套波纹管套的延展 性最大在1:1.3, 一般在延展1.15为最佳状态

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)
11.3.3.4 因关门状态比开门状态所占的时间多很多,所以一般设计胶套波纹管套在关门      时处于自然状态(无拉伸无压缩),开门时处于变形状态。也有岀于美观考虑,将开门      状态时胶套波纹管套状态设计为自然状态的车型。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.3.3.5 一般波纹管套在开关门时,变形形式有轴向弯折和轴向旋转两种形式。轴向旋     转形式无论是内部线束的变形量还是外部胶套的变形量都是很小的,使用寿命相应较         长。为较优方案,应优先选用。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.3.3.6波纹管套的厚度一般定为1mm全1.5mm

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.3.3.7在数模设计阶段需对车门的开启关闭过程进行校对,保证胶套在此过程中不存在干涉情况,一般通过导向结构,对波纹管套在此过程中的偏向进行引导,避免岀现干涉

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.4 满足装配要求
11.4.1 满足装配时的操作空间,在装配时能够较舒适地装配。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.4.2 控制过盈量,法向过盈量一般不超过1.5mm,轴向不超过1mm,并通过翻边结构,满足过盈量的同时,减小装配阻力。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

11.4.3 胶套头部设计以穿越饭金小1-2mm,并进行圆角处理,减小装配时阻力。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

12. 设计构想
橡胶件设计主要是根据车身的开孔位置、尺寸以及料厚等因素进行设计和考虑的。设 计时要兼顾成本考虑沿用性和通用性,加强前期设计的参与,尽量按照现有车型车身开孔,同时考虑整车其他产品是否需要在我们的橡胶件上做结构。同时做好运动分析和校核,确 保运动的始末以及过程中无干涉现象发生。

橡胶件典型的安装位置

如下图所示,为典型的橡胶件在车身上的分布位置,设计时尽量在以下位置上布置橡 胶件。

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

橡胶件设计应满足以下要求:

12.1 橡胶件功能要求

橡胶件应保证产品的密封性、工艺性和耐久性,同时满足外观美观。

12.2 顾客要求
不能因为橡胶件设计缺陷,导致漏水,干涉,提前老化等。

12.3 性能要求
橡胶件的材料性能应该满足要求。

13. 橡胶件的设计流程

新开发车型的橡胶件的设计流程一般可归纳为:

13.1 橡胶件的设计要在整车的设计前期及早介入。与总布置共同确认橡胶件的开孔位置,其位置的选择要充分考虑线束的可通过性(主要考虑较大插件的尺寸)、密 封性、安装工艺和保证产品安装后无扭曲,运动和静止无干涉。开孔尺寸争取保持与 现有车型一致,尽量沿用。线束用橡胶件开口位置大致分为:前舱、四门、地板、顶篷和后背门。其中前舱开孔尽量选择左右两侧,以保证线束走向的连贯性和避让高温 区。四门的开孔要确保车身侧围的开孔高度高于门饭金的开孔高度,防止水流入室内。

由于橡胶件无法做手工件,所以对于橡胶件的数模必须利用3D软件(取几处特殊 点:主要是起始点、1/4点、1/2点、3/4点)做好运动分析校核和评审,方可确认。

13.2 收集相关设计参数:由电器部线束组提供过孔线束线径和最大插件尺寸、由 总布置提供运动件的开起角度、由车身部提供饭金料厚等,获得有效的设计输入。

13.3 根据设计输入设计橡胶件工艺数模。
橡胶件与饭金有过盈配合、同径配合和橡胶件孔小于饭金孔配合三种,因此橡胶件的密封性不完全体现在过孔的配合上,而很大程度上依赖于饭金料厚与橡胶件卡槽 的过盈配合上。为了更好的达到密封效果,建议使用过孔配合、饭金料厚与橡胶件卡槽 的配合均采用过盈配合。对于饭金料厚与橡胶件卡槽的配合过盈量建议值:0.5〜1mm。建议双孔固定的可运动橡胶件壁厚1mm,单孔橡胶件壁厚2mm。

根据要求选用EPDM为的橡胶件材料。

不允许任何流体或类似的工艺材料(粘合剂、润滑剂等)在接近端子/壳体的地方装配 部件(如扣眼)。根据客户所使用的工艺材料的放行必须通过最初的取样来证明。

13.4 将设计好的工艺数模发给总布置,做布置可行性分析,最终出具书面的分析报告(须总布置签字确认);布置可行性分析没问题后,将数据发放供应商细化和做 生产工艺确认;

13.5 供应商细化后的数据反馈回来,工程师确认无误后,出二维图纸,将图录入 系统中审批(包含3D数模和二维图纸),发放正式数据给供应商,供应商开模生产送 样。制作DVP,部门签字确认后,发放供应商和提交项目组。

13.6确认满足安装要求
通过组织现场实车评审,签订评审纪要确认无问题后,在系统中挂图,打数据冻结发放申请单给采购。由采购部发放正式数据给供应商。

13.7对橡胶件进行材料试验
及时要求厂家按照DVP计划提交样条样块;按计划提交试验计划给部门分项目经 理和试验员。将供应商提交的样条样块按提交的计划交给产品部进行试验。

13.8 将公司试验中心出具的试验报告提供给线束组,与线束一起做总成OTS认可,并在系统中挂图。

14.材料选择

电器橡胶件主要采用的材料是三元乙丙橡胶,简称EPDM。EPDM有以下几方面优点

14.1 耐老化性好

通用橡胶中:EPDM的耐老化性是最好的。
a耐臭氧性最好:在含臭氧浓度较高的环境中不会产生裂口
b耐候性好:能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用而不会发生龟裂。
c耐热性能:可以在120°C的环境中长期使用,最高使用温度为150°C。当温度高于 耐热性能:可以在120°C的环境中长期使用,最高使用温度为150°C时乙丙橡胶开始缓 慢分解,但加入防老化剂可以改善乙丙橡胶的高温使用性能,提高使用温度和高温下使用寿命。

14.2 电绝缘性好:其具有良好的电绝缘性,特别适于制造电器绝缘制品。

14.3 低密度和高填充特性
EPDM的密度是所有橡胶中最低的,即同体积的乙丙橡胶制的重量较其它橡胶重量轻。
且可以大量填充油和填充剂,降低了成本,且对物理机械性能影响不大。

14.4 良好的耐低温性能和冲击弹性
其弹性仅次于NR。低温下可保持较好的弹性和较小的压缩变形。根据的不同的使用环境和设计需要,可以兼顾考虑其他的材料。

14.5 实用配方
适用于线束护套的配方体系举例(非充油型):

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

15 橡胶件的技术要求

15.1 橡胶件与饭金孔配合尺寸,圆孔:橡胶件直径应大于饭金孔直径1mm,椭圆孔:
橡胶件的外廓尺寸应大于饭金外廓尺寸1mm;

15.2 橡胶件的公差范围按所开孔直径(Φ)的范围分,如下:
Φ<6其上偏差为+0.2,下偏差为-0.2;
6<Φ<30其上偏差为+0.3,下偏差为-0.3;
30<Φ<120其上偏差为+0.5,下偏差为-0.5;
120<Φ其上偏差为+0.65%Φ,下偏差为-0.65% Φ。

15.3 橡胶件表面应光滑有光泽,无气泡,无裂痕,无飞边、毛刺等缺陷;

15.4 橡胶件应满足-30°C—120°C温度交变环境下,在0-50HZ频率循环振动200个小 时,橡胶件不应出现断裂、开裂,老化,漏水等缺陷;

15.5 橡胶件装上线束后,固定到相应的饭金孔处,置于水中24小时,不应泄漏。

15.6 前舱橡胶件置于150°C环境中,70小时,表面无老化现象、无裂纹,室内橡胶件 置于125°C环境中,70小时,表面无老化现象、无裂纹。

15.7 橡胶件与饭金配合宽度和饭金的厚度相同。

15.8 在橡胶件表面上易看到的位置标识">EPDM<",字体高度为3mm。

15.9 要满足线束上所有的插件都能穿过该孔,饭金孔的半径应大于线束中最大接插件外廓圆半径3mm以上,如下图

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

15.10 插入力&拔出力

汽车线束橡胶件设计规范与选型原则(全)

16. 橡胶件的测试规范

橡胶件的检测和考核指标主要包括3个方面:尺寸、材料和可靠性。因此在整车试装 阶段要严格控制厂家产品的尺寸和材料,要求厂家提供尺寸检验报告和样条样块。

尺寸检验报告用以核对尺寸的正确性(前期做好抽样检查),样条样块按照相应标准 中样条,交给公司产品部进行材料试验,确保材料符合设计要求。

橡胶材料的性能确认主要包括以下几个方面:(当客户有标准的时候采用客户标准,客户无要求的时候采用以下标准)

16.1密度

标准:GB/T533—91、DIN 53479和 ISO 2781—1988

16.2 邵氏A硬度

标准:GB/T531—92、DIN 53505和 ISO 7619-1986

16.3 热空气老化

标准:GB3512—83、DIN 53508和 ISO 188

16.4 压缩永久变形

标准:GB7759—91、DIN 53517和 ISO/R815

16.5 脆性温度

标准:GB/T1682-94

16.6 耐臭氧

标准:GB7762—87、DIN53509-1 和ISO 1431/1-1980

16.7 撕裂强度

标准:GB/T529—91、DIN 53507 和 ISO 34—1979

16.8 耐磨性

标准:GB 9867—88、DIN 53516 和 ISO 4649-1985

16.9 拉伸强度/断裂伸长率

标准:GB/T528

16.10 耐液体试验

标准:GB/T1690-92 和ISO 1817-1985

16.11 扩孔试验

扩孔>3倍10min最大延伸率250%

来源:线束世界

继续阅读
weinxin
立即关注公众号:
1、免费领取线束设计资料包(资源); 2、进入线束技术交流专家群(进群);3、免费获取发布求职招聘信息。
转载
匿名

发表评论

匿名网友 填写信息

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: