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毫米波雷达产品设计——密封结构设计

信息来源:mooioo.com   时间: 2019-02-28  浏览次数:115

随着自动驾驶技术的快速发展,毫米波雷达产品应用范围也越来越广泛,成了自动驾驶乃至未来无人驾驶必不可少核心传感器。毫米波雷达产品多数安装在驾驶仓外,不得不长期经受风吹、雨淋,在如此恶劣的环境条件下,自然要求毫米波雷达产品必须具备绝佳防尘、防水性能,产品在结构设计阶段的密封设计也成为衡量产品优劣的重要设计指标。目前,绝大多数企业对毫米波雷达产品的防尘、防水性能以“IP67”(IP: ingress protection)为标准。

小知识:IP防尘防水等级

外壳防护等级是将产品依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。防护等级多以IP后跟随两个数字来表述,数字用来明确防护的等级,如:IPXX。第一个数字表明防尘的范围。第二个数字表明防水的程度。数字越大,表示其防护等级越高。

一、设计方案

目前轩辕智驾毫米波雷达产品,密封形式从结构上分为可拆式、不可拆式两种。两种结构形式均能实现IP67防尘防水要求,但结构实现形式不一样,其优劣势也有所不同:

可拆式结构

可拆式结构常采用橡胶垫、橡胶套、橡胶圈(条)等结构形式来达到不同防水能力。下图1为常用的几种密封结构。

图2是橡胶圈填充或粘接在外壳或盖的沟槽内用螺钉拧紧,使橡胶圈产生变形而达到不同程度的密封。

当加外力后橡胶圈由压缩为,其相对变形量为:

当ε为30%左右时橡胶圈的压缩变形使接触面处于密封状态达到了防尘防水左右。

橡胶圈的相对变形量不能取得太小或太大,太小不能起到防尘防水左右,太大使橡胶圈产生疲劳现象加速老化甚至破裂。

密封材料一般采用硅橡胶,丁晴胶料压延而成,或利用天然橡胶及各种配方混合剂混炼而成,因此对密封材料的主要性能有如下要求:永久变形不小于30%;邵氏硬度50以下;脆性温度-55℃以下;拉断力大于170kg/cm;伸长率不小于600%;老化系数0.8以上。

为保证密封性能良好,对于外壳与密封圈的接触面的加工粗糙度应达到1.6。另外橡胶圈在沟槽内的装配箍里要适当,防止箍得太松出现扭曲现象,箍得太紧导致橡胶的热效应加速橡胶圈的老化。

不可拆式结构

不可拆结构采用密封胶涂胶工艺实现,产品结构设计如图3,下壳设计灌胶槽,密封胶通过点胶机灌入密封槽内,上壳装配后保持预压一段时间,待密封胶凝固后完成装配。液态密封胶凝固使上、下壳粘接在一起不能拆开,同时达到密封效果。

图3不可拆密封结构

密封胶的种类有有机硅树脂、环氧树脂、聚氨酯、热熔胶等,几种密封胶的性能参数对比如下:

成 本 :有机硅树脂>环氧树脂>聚氨酯>热熔胶

工 艺 性 :环氧树脂>有机硅树脂>热熔胶>聚氨酯

电气性能:环氧树脂>有机硅树脂>聚氨酯>热熔胶

耐 热 性 :有机硅树脂>环氧树脂>聚氨酯>热熔胶

耐 寒 性 :有机硅树脂>聚氨酯>环氧树脂>热熔胶

密封胶的固化包括湿气固化、高温固化和自由基固化,其固化特性如下:

设计时根据产品特性、生产工艺及使用环境选择合理的密封胶和固化形式。

二、优劣势分析

两种密封设计方式都可满足IP67防尘防水性能要求,各有优缺点:

目前轩辕智驾毫米波雷达产品分别有RD1712和RD1714两款24G产品。其中RD1712采用可拆式密封结构,RD1714则采用不可拆式密封结构。两款产品均已实现量产,各合作伙伴可根据自身实际需求,选择与自身匹配的密封设计结构形式。

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