本章目的：设计出符合行业要求的O型橡胶密封圈，让您再也不用为一次次试漏水而烦恼。
1 简介
O型橡胶密封圈，简称O型圈，是密封圈的一种，也是最具代表性的标准结构件。 顾名思义，它的用途就是密封。 密封设计目标是可靠性目标的一部分。
与其他密封件相比，O型圈的优点是：
1）应用范围广
机械的各个细分领域，从玩具到航空航天，各种密封形式：静密封、动密封等，都可以使用O型圈。 （虽然对于一些特殊情况，可以有更好的密封方式，比如一些静密封条件下的矩形密封圈）由于使用历史悠久，在一定程度上保证了质量稳定性（见FMEA的频率判断标准）看），尤其是要求很高的IP68、IP69K防水防尘等级，这种传统密封方式的可靠性远远超过其他密封方式。 并且可以避免大多数专利要求。
2）制造安装要求简单。
现有的工业制造技术完全可以满足密封圈的生产u型密封圈标准，而且成本不高。 质量稳定性也不错，不像超声波焊接的密封结构，往往需要昂贵的仪器，无法保证焊接质量。
O型圈的质量是防止系统中气、液密封失效导致产品出现“跑、爆、滴、漏”现象的关键因素。 因此，在严格的实验要求下，密封圈的设计也越来越严谨。 但很多工程师或公司并没有意识到这一变化，O型圈的设计也采取了随意的态度。 例如：检测漏水时加厚O型圈，或选择少数检测合格的产品拖到量产。 对于设计来说，这是解决问题的错误方式。 （本质并没有解决问题）
事实上，O型圈是一种非常成熟的结构。 只要按照标准结果的设计方法，不盲目创新（不是说创新不好），不随便对待，很容易达到实验要求，即使这些要求苛刻。
具体方法如下。
二、O型橡胶密封圈的设计过程
密封圈的结构可视为典型的标准特征，因此可按通则的工艺进行设计。
1) 设计要求的阐明和分析； （对于事物的问题）
2）根据症状选择合适的标准和文件；
3）遵守规则；
4) 专业表现；
5) 特征优化：写作有提升空间；
6）平时积累，为第二步做准备。
2.1 设计需求的厘清与分析（针对事物的问题）
机械也有很多细分行业，各个行业对O型圈橡胶密封件的要求也大不相同。
比如温度要求，家用电器一般为-20℃~120℃，车辆一般为-40℃~140℃，仅低温相差20℃就可以淘汰大量材料。 其他的，比如车辆对制冷剂的耐腐蚀性和医用材料的特殊安全要求等，都是必须要注意的。
因此，了解自己所处的行业环境，明确密封圈的设计要求，是做好设计的第一步。
通常，O型橡胶密封圈的设计要求是：
1）介质类型：即腐蚀要求；
2）工作温度：这是选材的重要依据；
3）压力范围：密封腔体的内压和外压。 这部分要认真阅读实验要求。
4）密封等级要求（IP?）：当然IP65的要求和IP68的要求是不一样的。 这些实验条件将直接影响O型圈的性能参数；
5）材料要求（Rosh、Reach等）；
6) 内部清洁度；
7) 寿命；
8）尺寸重量（特别是尺寸要求）；
9) 防震防摔（一般冲击较小）；
10）安装要求；
11）成本（高低档材料成本相差几十倍）；
这只是作者写的一个粗略的要求。 根据行业的不同，仍然可以提高要求。
密封设计必须满足规定的规范和测试要求。
有需求说明书的，说明书中必须对上述要求有详细规定。 因此，在设计之前对规范的解读非常重要（尽管它常常被从业者忽略）。
如果您自己设计或没有规范，则需要根据国家行业要求收集相关测试标准。 这时候，如果产品重在质量，那就比较麻烦了，不过可以参考同行业有实力的公司的规格书。
设计要求的具体方法请参考：
①进阶篇：4.1）QFDI（客户需求转化为设计需求）
了解自己所处的行业环境，明确密封设计的要求，是做好设计的第一步。
2.2 为症状选择合适的标准和文件
密封圈标准的选择过程分为两步
2.2.1选择结构合适的密封圈
与基准产品比较，选择合适的密封圈。 如果是自行设计，O型圈是最好的。 在这里，切记自我放纵是压倒性的，可以随意选择矩形密封圈、X形密封圈等，各有利弊。
原因详见：
①进阶篇：1）竞品（对标品）拆解分析；
②进阶篇：4.2.3）DFMEA现有设计：预防控制和检测控制；
其实说到这里，笔者就会想，如果是在软件行业，工作其实已经做好了。 因为设计需求已经很明确，只要输入设计需求，软件就会自动从数据库中删除并调用相应的模块。 那么，以后的工作就可以说告一段落了。 但是我们在机械方面，一直没有合适的工业辅助设计软件一直是笔者的遗憾。
2.2.2选择该类密封圈对应的标准
密封圈的标准太多了，有国家标准，有行业标准，有企业标准。 笔者建议在选择时要研究每一个标准，然后根据供应商的企业标准进行设计（好的密封圈供应商有严格的企业标准）。 因为从严格程度来说，一般是企业标准≥行业标准≥国家标准。 这是标准配方的规范。 当然，结构设计人员在下结论之前需要通读标准。
一些特殊行业或公司对密封圈的要求比较严格。 例如，笔者了解到某供应商对其品牌的三元乙丙密封圈进行了针对性的测试，得到了更为严格的O型圈压缩比要求。
这也是需要遵循的标准。
2.3 遵守规则 2.3.1 耐心解读标准
一个密封圈的标准可达40~50页，需要耐心和专业。 而作者只是说明了这个标准的很多副本需要解读。
作者会提供一些更好的资料，大家可以多看看。
就笔者而言，比较重要的内容是：
1）O型圈的技术参数：选择什么材料，O型圈是什么型号，是否需要挡圈，由此而来。
2）O型圈压缩率和填充率的计算。
3）O型圈槽设计。
4) 安装建议。
5）挡圈等。
如果有时间，笔者建议完整阅读国标，这样对O型圈会有更深入的了解。
2.3.2 绘图
1）材料：材料的牌号，更具体的要求可以在技术要求中提出，比如指定生产厂家（一般不做）；
2）肖氏硬度：合适的硬度和压缩性是密封的好选择。
选择 O 型圈时，必须考虑橡胶的硬度。 对于一般的使用场合，我们通常推荐硬度为70度u型密封圈标准，因为材料在70度时可以获得更好的综合性能。
在高压环境下使用时，一般70度的材料更容易挤出。 但是，使用邵氏 85 度以上的硬度在动态环境中将收效甚微，因为较高硬度的材料不容易跟随密封面（如气缸壁）的粗糙度或变形。 利用低硬度O型圈和耐高压挡圈的耐磨性，可以获得非常好的密封性能。
一般会给出：肖氏70度，公差±4°。 （这个可以再询问具体的供应商来确认）
3）尺寸及公差：O型圈的尺寸必须与沟槽的尺寸相匹配，公差必须满足制造工艺-成型的要求。 公差不要提高过大，否则合格率会大大降低。
4）O型圈接触面的光洁度：这里指的是沟槽表面的粗糙度，请在沟槽对应的零件图上注明
在压力下，弹性体将适应不规则的密封表面。 对于气密或液密静密封，密封面应满足一些基本要求。 密封面不得有沟槽、划痕、凹坑、同心或螺旋形加工痕迹。 对于动密封，要求配合面的粗糙度较高。 根据/和标准中对表面粗糙度的定义，建议对沟槽各表面的粗糙度要求如下：
5）安装要求：
可写在装配图的技术要求中。
许多O型圈装配图忽略了安装的技术要求。 实际上，安装要求相当多。
如：
①基本要求；
② 手动安装；
③通过螺纹、花键等方式安装；
④自动安装；
⑤安装倒角设计；
⑥表面粗糙度的选择；
⑦挤压极限和间隙等。
大家可以看看作者给的资料，选择合理的技术要求，在相应的图纸上标注出来。
6) 存储
(1)O型圈应存放在远离阳光直射、潮湿和不通风的地方，以防止O型圈加速老化。 O型圈的适宜存放温度为0-20℃，适宜的空气湿度在70%以上。 . 此外，应避免辐射、烟雾、昆虫、啮齿动物、灰尘、沙子、机械损伤和其他损害。
(2)存放O型圈的地方必须距离热源1米以上，不得与酸、碱、溶剂、油脂等液体和气体接触。 储存期间不要使用任何产生臭氧的设备。
(3) 不允许压缩、拉伸或其他变形形式，不允许绳索、铁丝等通过螺栓悬挂产品。
(4) O型圈一般用塑料袋包装，有效贮存期为2-3年。
这些可以标记在 O 形环的图纸上。
7）检测及其他要求：
需要解读相应的实验要求，选择合理的要求标注在O型圈图纸上。
这些要在图纸上表示。 标准图纸是实力的体现。
后面作者会放一张自己画的O型圈的图，先放在这里吧，因为太费时间了。
2.3.3 计算
O型圈至少有压缩率、填充率、沟槽圆角、周长压缩四个要求，受公差影响，所以计算书很重要。
1）压缩比
不同的测试要求对压缩率有不同的要求。 汽车应用的要求相对严格（一般为20%~30%），而消费电子产品的要求则很宽松。 这时候就需要合理选择相应的标准。 下图显示了一个更严格的压缩率选择示例：
2）填充率
O型圈的截面积不能超过沟槽的截面积，一般为保证热胀冷缩的余量，一般取65%~90%（但作者找不到相应的标准）
3) 槽圆角
沟槽的圆角也会影响O型圈的安装和密封。 底部圆角Re不宜过大，不能超过直径的20%（标准作者一时找不到，一般沟槽设计都会有要求）
4) 周长压缩
见相应资料。 但是，周界压缩很难做出要求，尤其是车辆，因为车辆测试有内压、外压、真空三种，所以往往无法选择相应的周界压缩标准。
常用的计算书籍如下图所示，笔者会在资料中给出。
2.4. 专业表现
1）O型橡胶密封圈及其装配图；
2）计算书；
以上计算表为笔者自制，远非完美。 如果比这更糟，你应该三思而后行。
请在审计审查时检查这两件事。
2.5 特征优化：文字形式的改进空间；
将密封圈的优化设计方法以书面形式表达出来，可写在计算书上。
密封圈的优化方向为：
1）材料替代：例如普通三元乙丙和最好牌号的丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶的成本可以达到几十倍。 因此，在可靠性要求的前提下，使用低成本的材料一直是设计者的选择。 话题。
2）放宽公差：同样，橡胶压缩率和填充率的要求一直限制着密封圈工艺的公差要求。 但采用大公差可以有效提高密封圈的合格率，降低成本。 这是一个矛盾的话题，怎么办呢？
作者提供了一种方法：增大密封圈截面的理论直径（即选择直径较大的O型圈）。 至于为什么可以这样放宽容忍度，还请读者自行思考。
3）流程的更新和优化：其实从DFA需求来看，减少零件数量是优化产品的有效途径。 因此，如果公司工艺能力允许，可以采用超声波焊接等工艺来代替密封圈。
2.6 平时积累准备第二步
原因参见 的总论章节，这里不再赘述。
3.常见损坏的密封圈
这里再补充3个密封圈损坏的案例，其他的可以在笔者给出的资料中找到。
记住，O型圈的设计不仅仅是为了增加漏水的直径，因为有压坏的可能。 O型圈的设计不能随便对待。
1）过度压缩
说明：密封件接触面呈平面变形，可能伴有裂纹。
产生原因：设计不合理：没有考虑材料因受热和化学介质，或因压力过大而产生的变形。
解决方法：沟槽的设计应考虑到材料因温度和化学介质而产生的变形。
2）挤压
说明：密封件有粗糙的断边，通常在低压侧。
产生原因：间隙过大； 压力过大； 材料硬度或弹性太低； 沟槽空间太小； 间隙大小不规则； 槽角太尖； 印章尺寸不合适。
解决方法：减小间隙尺寸，选择硬度或弹性较高的材料，设计合理的沟槽。
3）永久压缩变形
说明：密封接触面出现平面永久变形。
原因：压力太大； 温度过高； 材料未完成硫化处理； 材料本身的永久变形率过高； 材料在化学介质中过度膨胀。
解决方法：选择变形率低的材料； 合适的凹槽设计； 确认材料与介质相容。
4.后记
密封圈一般是个小东西，却是可靠性设计实力最直接的体现。
希望读者阅读本章后有所帮助，一次性设计出防水产品。 不必在一堆样品中通宵测试并煞费苦心地选择不泄漏的样品，这是不人道的忙碌，真诚的。
五、O型橡胶密封圈章节对应信息
本来，作者分享了一些信息，想做一些互动。
我也想要更好的沟通和更多的朋友。
