汽车线束橡胶件设计规范与选型原则（全）

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　　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。

　　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）。

　　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）。

　　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。

　　10.2 过孔密封件与板金密封标准。

　　10.3 过孔密封件与板件密封标准。

　　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。

　　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。

　　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

　　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。

　　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。

　　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。

　　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

　　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。

　　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。

　　11.3.3.6波纹管套的厚度一般定为1mm全1.5mm

　　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

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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）：

　　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

　　15.10 插入力&拔出力

　　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%

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