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空调管路设计指南

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XXXX汽车股份有限公司

车用空调管路工艺分析

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（编制人）

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（编制人）科长

部门批准：

（编制人）部长

车用空调管路工艺分析

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1、简要说明

1.1、适用范围

1.2、空调系统综述

1.3、空调管路的简介

1.4、空调管路的分类

2、空调管路产品综述

2.1、管路主要构成及功能

2.1.1、铝管、胶管及扣管

2.1.2、管接头及0型圈

2.1.3、管路固定夹

2.1.4、加注口

2.1.5、压力开关/压力传感器

2.1.6、消音器

2.1.7、防尘堵盖

2.2、部件规格、材料以及成型工艺分析

2.2.1、铝管

2.2.2、胶管

2.2.3、扣管（铝套）

2.2.4、0型圈

2.2.5、加注口以及加注口帽

3、空调管路制造工艺

3.1、管路制造工艺流程

3.2、管路制造工艺重点工序介绍

3.2.1、管端成型

3.2.2、滚压成型

3.2.3、压板钎焊/镦接

3.3、管路制造工艺局限性分析

3.3.1、所诉工艺难点以及设计注意点

3.3.2、所诉工艺难点以及设计注意点

3.3.3、总结

4、附件

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1、简要说明

1.1适用范围

本管路工艺分析仅适用于汽车用空调管路。

1.2空调系统综述

空调管路连接起压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀四大空调系统部件，形成一个封闭的系统，制冷剂就在这一密闭系统内存储或循环流动。

当空调运转时，系统完成制冷剂的压缩,

冷凝，节流，蒸发四个过程并且周而复始的循环，与外界进行热交换，完成空调制冷功能。

为保证制冷剂顺畅、高效的完成热量传递，管路的走向需合理，要便于装配、拆卸，同时工艺性应良好、成本低廉。

图一为空调系统示意图

空调聚题理圉

图一：

空调系统示意图

1.3、空调管路的简介

由于汽车空调的各部件总成一般分散安装在汽车的各个部位，汽车空调管路将这些部件

总成连接起来，组成一套完整的汽车空调系统。

如果说压缩机是空调系统的心脏，汽车空调

管路就是空调系统的血管。

汽车空调管路一般由铝管，空调胶管及其他管路附件组成。

目前

汽车空调管路流动的制冷剂为R134a。

1.4、空调管路的分类

1.4.1、按照压力分类：

高压管：

由压缩机到膨胀阀之间的汽车空调管路（红色）。

低压管:

由膨胀阀到压缩机之间的汽车空调管路（蓝色）。

（见图二）

1.4.2、按照制冷剂状态分类：

气态管：

管路中制冷剂状态为气态。

液态管：

管路中制冷剂

状态为液态。

（见图二）

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图二管路系统

2、空调管路产品综述

空调管路连接起空调系统各部件以及与整车运动状况相匹配的同时，也就形成了自身的

结构形式。

以下将从其各个组成部分做简要描述。

2.1、管路主要构成及功能

管路组成部分：

铝管、胶管、扣管、0型圈、管接头（压板，快装接头，螺母等）、管

路固定夹、加注口、加注口帽、压力开关/压力传感器、消音器、视液镜、管路附件（耐磨

波纹管、隔热铝箔、保温泡棉、防尘堵盖等），如图三简单示意。

图三管路构成图

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2.1.1、铝管、胶管及扣管

三者连为一体用来连接空调系统各部件。

铝管和胶管采用扣管工艺连为一体，不同型号

管路以及不同厂家管路的扣管尺寸稍有偏差。

发动机振动会对管路产生破坏作用，连接压缩

机吸排气口的管路使用胶管可以吸收振动，提高系统密封性能，延长管路使用寿命。

另外有

些管路还可以采用全铝管结构，如冷凝器-蒸发器管路。

其主要是考虑到冷凝器、蒸发器之

间相对运动较小。

如果设计上管路与周边件的间隙较小或是已经贴合在一起，可以考虑使用耐磨护套如热

缩管、波纹管、海绵等。

如果空调管路和发动机排气歧管间隙较小，就需要采取隔热措施，如在胶管上包裹铝箔隔热套。

2.1.2、管接头及0型圈

管接头的作用是用来连接空调管路和系统各部件。

目前常用的有：

压板、螺纹接头及快

装接头等。

0型圈的作用是对管接头部位进行密封。

目前使用的0型圈材料为HNBR（氢化丁腈

橡胶）和EPDM（三元乙丙橡胶）。

2.1.3、管路固定夹

管路固定夹的作用是固定空调管路于车身（或其他部件），使两者不产生相对运动，防

止管路振动与周边件产生干涉以及导致接头处制冷剂泄漏。

固定空调管路除了使用金属管夹外还可以使用塑料管夹。

使用管夹的同时，在管夹内侧还须采用橡胶衬垫来减振以及防止铝管与管夹刚性接触产生噪音。

2.1.4、加注口

加注口作用是加注、回收制冷剂以及检测系统压力。

高压加注口通常安装在冷凝器一蒸发器管路上，也有的安装在压缩机一冷凝器管路上。

低压加注口安装在蒸发器一压缩机管路上。

另外，加注口上必须还要有防尘帽。

其颜色为一般为蓝色。

2.1.5、压力开关/压力传感器

压力开关/压力传感器是一种压力检测元件，实时检测系统内部压力，确保空调系统在非正常压力下能切断压缩机工作，从而起到保护空调系统的目的。

另外还用来控制冷却风扇

的转速。

压力开关/压力传感器如图。

图四压力开关图五压力传感器

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2.1.6、消音器

当空调系统设计存在不合理因素导致管路会产生噪音时，可根据噪音产生的判断位置加装消音器以消除噪音。

消音器通常安装在低压管路上，一般安装在靠近压缩机吸气口的位置。

具体安装位置需要用试验的方法来确定。

最好是能通过系统的优化来避免噪音的产生。

如图

七所示为丰田PREVIA车上所用的消音器。

图六消音器的外形及其布置方式

2.1.7、防尘堵盖

在管路的两端用不可丢失但能轻便拆下（不借助工具）的防尘密封帽封好。

在去掉密封帽后，螺母管接头必须能在接头附近上易于旋转和移动以便自由查看镦头部分。

软管两侧用密封堵盖密封。

密封堵盖可手动拔出，拔出力为30N〜50N。

2.2、部件规格、材料以及成型工艺分析

下面对以上管路组成部件从其规格、材料以及成型工艺做简单介绍。

221、铝管

目前我们公司铝管型号有：

C10*1.25;C12*1.5;C16*1.75;C18*1.5，对应的材料牌号分别是6063-T4（带胶管的管路）和3003-0/3003-H12（不带胶管的管路）。

6063-T4和3003-H12的具体参数见下表，详细铝材材料性能可见附件一。

铝材

牌号

状

态

成份

性能

状态下参

数

3003

H12

Fe0.7%

Mn1.0~1.5%,Si0.6%

Cu0.05~0.2%

Zn0.1%

Al余量

极佳的成型加工特性，咼耐腐蚀性，良好的焊接性能和导电性，3003用于加工需要有良好成型性能，高的抗腐蚀性可焊性好的零件部件，或要求有这些性能又需要比1系列铝合金强度

高的工具。

抗拉强度：

>95MPa

断后伸长

率：

22%

6063

T4

Fe0.35%Mn0.1%

Mg0.45~0.9%

Si0.2~0.6%Zn0.1%

Ti0.1%Cr0.1%

Cu0.1Al余量

加工性能极佳，优良的的可焊接性，挤出性及电镀性，良好的抗腐蚀性，韧性，易抛光，阳极氧化处理效果优良，是典型的挤压合金

抗拉强度：

>130Mpa

断后伸长

率：

12%

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222、胶管

按照QCT664-2000，胶管种类分为：

A1、A2型——织物增强的合成橡胶软管

软管内胶层为耐油橡胶，增强层由与内胶层和外胶层粘合的织物组成，外胶层为耐热和耐臭氧的橡胶。

B型一一钢丝增强的合成橡胶软管

软管内胶层为耐油橡胶，增强层由钢丝组成，外层由用合成橡胶浸渍的耐热织物组成。

C型一一织物增强的带有热塑性绝缘层的软管

软管内外橡胶层之间有热塑性绝缘层，以织物作为增强层，外胶层为耐热和耐臭氧的橡

胶。

D型——织物增强的热塑性内衬的软管

在软管内胶层的内表面有薄薄一层热塑性塑料内衬，增强层由与内胶层和外胶层粘合的

织物组成，外胶层为耐热和耐臭氧的橡胶。

目前公司采用的胶管有阔丹胶管和日轮胶管等，属于■C型（腾龙）和D型胶管（上汽空），一般有三层、四层以及五层，具体规格按照铝管的外径来选择。

两种胶管具体参数请见下面两个表格

表一：

阔丹胶管-勾造以及规格

类型

C型空调胶管

（PVA/PET）

胶管构造

夕卜层橡胶（EPDM）、增强层（PVA/PET）、中橡（EPDM）、衬层（PA）、内胶层（EPDM）

外层橡胶（EPDM）、编织层（纤维）、内层橡胶（IIR）、最内层尼龙

外层橡胶（EPDM）、编织层（纤维）、内层橡胶（IIR）

注明：

AB管和DE管之间的区别在于每一层的厚度不同，减振减噪效果不同。

红色部分是为目前最常用的规格

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扣管是用来连接铝管和空调胶管的。

将铝管和空调胶管插入铝套，用扣压机上扣压铝套，达到密封铝管与胶管的目的。

扣管的尺寸因各管路厂家的制作工艺不同而略有不同。

大致尺寸可参考如下:

C16*34（C10）、C20*34（C12）、C25*34（C16）。

224、O型圈

目前公司通用化的O型圈规格为:

硬管外径

推荐0型圈型号

参数规格

密封方式

备注

018/016

S11-8108015

013.4*2.4

径向

012

S21-8108015

010.8*2.4

径向

010

S11-8108055

06.8*1.9

径向

空调管路中所用的O形圈要求有较好的耐HFC-134a和冷冻油能力，一般使用的材料为:

HNBR和EPDM两种，我们公司采用的O形圈大部分材料为HNBR（氢化丁腈橡胶）。

HNBR（氢化丁晴橡胶）丁二烯和丙烯晴的共聚体。

它是通过全部或部分氢化NBR的丁二烯中的双键而得到的。

其特点是机械强度和耐磨性高，用过氧化物交联时耐热性比NBR好，其他性能与丁晴橡胶一样。

缺点是价格较高。

使用温度范围：

约—30C~+150C。

主

要用于耐油、耐高温的密封制品。

EPDM（三元乙丙橡胶）乙烯和丙烯的共聚体，特点是抗臭氧、耐紫外线、耐天候性和耐老化性优异，居通用橡胶之首。

电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好，耐酸碱，比重小，可进行高填充配合。

耐热可达150C，耐极性溶剂-酮、酯等，但不耐脂肪烃和芳香烃，其他物理机械性能略次于天然橡胶而优于丁苯橡胶。

缺点是自粘性和互粘性很差，不易粘合。

使用温度范围：

约—50C~+150C。

主要用作化工设备衬里、电线电缆包皮、蒸汽胶管、

耐热运输带、汽车用橡胶制品及其他工业制品。

根据O型圈的压缩方向，其密封方式分为轴向和径向密封。

以上三种O型圈主要匹配径向密封方式的管接头。

■O型圈的压缩率通常选择在

20%~25%。

可通过如下公式进行拉伸率、压缩率的简要计算。

①拉伸率：

为了防止O型圈安装在压板上后脱落，其内径会比压板上的凹槽外径要小。

即O型圈在装配完成后会被径向拉伸，拉伸率可用如下公式进行计算。

y*二企竺如-XIOO^

dlmax

其中：

d1—O型圈内径

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d3—沟槽槽底直径

y%—拉伸率

②压缩率：

管接头与对接部分装配完成后，

O型圈受挤压后会变形，

在径向密封方式中

根据压缩率x%来计算0型圈沟槽深度t,计算公式如下:

其中：

x—0型圈受挤压后的压缩率

d2—O型圈截面直径

t—O型圈沟槽深度

我们可以应用该公式反过来计算压缩率，就可以知道密封圈和压板的匹配是不是合适的

了。

例：

我们选择C13.4*2.4的密封圈，与之相配的压板沟槽深度为（18.25-14.5）/2=1.875。

X%=1-t/d=1-1.875/2.4=22%

该值落在上述给定的范围内，该匹配应该是合适的。

O型圈溶胀性：

当O型圈和制冷剂接触时，会吸收一定量的制冷剂，其溶胀性随不同制冷剂而变化。

标准以体积溶胀值为15%来计算沟槽的宽度尺寸，当采用体积溶胀值超过

15%的O型圈材料时，沟槽宽度应适当增加。

2.2.5、加注口以及加注口帽

汽车空调充注口分为低压充注口和高压充注口，分别由阀座，阀芯和加注口帽（里面含

有密封圈）组成。

我们公司车型管路上的阀座的材料为6061-T6（见下表）；加注口帽为蓝

色，材料为PP,PP材料特性可见下表。

铝材牌

状

成份

性能

状态下参数

号

态

6061

T6

Cu:

0.15-

0.4%

具有良好的可成型性、可焊接性、

屈服强度：

Mn:

0.15%

可机加工性和，冋时具有中等强

275Mpa

Mg:

0.8〜

1.2%

度，在退火后仍能维持较好的操

抗拉强度：

124

Zn:

0.25%

作性。

适用于由固溶热处理后，

Mpa

Cr:

0.04〜

0.35%

不再进行冷加工（可进行矫直、

延伸率：

25.0%

Ti:

0.15%

矫平，但不影响力学性能极限）

Si:

0.4〜0.8%

的产品

Fe:

0.7%

Al:

余量

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PP（聚丙烯）

最高持续操作温度干燥情况

90ºC

最高峰温度

100ºC

特殊密度

0.91g/cm³

抗拉强度

大约120-150daN/5cm

熔化温度

162-176ºC

优点

•防酸和碱的能力很强

•防有机溶剂的能力强

•特殊密度低

缺点

•最高操作温度低

•易于在氧化过程发生老化

3、空调管路制造工艺

作为主机厂空调产品工程师，只有了解了产品的制作工艺，才能在设计中扬长避短。

3.1、管路制造工艺流程

下面对管路的制造工序加以介绍，首先由于镦接压板和焊接压板之间的工序有所差异，

故将先说明两者工序上的差异。

镦接压板的加工工艺与之相比最大差距如下：

焊接压板管路是待管路弯管完之后再把压

板焊接到管路上。

压板头部是通过车加工成型的，其尺寸控制较为精确。

而镦接压板管路是

先把压板（该压板没有头部结构）套在管路上，通过镦制工艺把管路涨紧在压板上。

该压板的扭矩力需要达到标准要求。

（目前C12、C16管路压板的扭矩为11N*M.C10管路压板的

扭矩为6N*M.）然后就是用管端成型机、滚槽机等进行管路头部成型。

最后是弯管工序。

F面是焊接压板管路的加工工序（见流程图）

工艺图片请参见附件

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1•原料检验（尺寸、成份、性能）

光学显微测量仪、游标卡尺、万能拉伸试验机、化学成分分析仪、维氏硬度测量仪、邵氏硬度测量仪

13.铆套

管端成型机

14.装0形圈、

软管

15.扣管★

|=>

16.装加注阀芯

扣管机

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3.2、管路制造工艺重点工序介绍

3.2.1管端成型.

开始生产

1、按图纸要求尺寸调整设备

2、直径（要求必须100%通止规检验，且通规能过、止规不能过）

3、镦头高度（若有偏差可以调整冲模及冲芯来保证）。

4、镦头凸台直径（尺寸超差较大核对夹紧模是否选用正确）。

5、表面粗糙度。

6、镦头成型处解剖，查看是否有裂缝，材料分布均匀。

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322滚压成型

开始生产

1、按图纸要求尺寸调整设备

2、直径（必须通过环规检验，通规能过、止规不能过）

3、镦头高度

4、0型圈槽直径

5、表面粗糙度

6、管端成型处解剖，查看是否有裂缝，材料分布均匀。

7、检查管子外观，没有毛刺，刮痕。

3.2.3压板钎焊/镦接

镦接工艺展示：

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钎焊工艺展示

镦接的优点：

1•提高零件的机械性能

2•生产效率较高

3•增加了产品的密封性和安全性，避免了震动过程中开裂的现象，同时也提高了产品的装配效率。

镦接的缺点：

1•加工时必须选用耐疲劳、耐磨损的高强度模具材料，采用合理的加工方法和热处理方法。

2•对材料的机械性能的稳定性要求较高，生产中可能导致端口开裂及无法成型钎焊的优点：

1•压板或螺栓由精密车间加工，精度较高。

2•可焊接异种金属，金属和非金属，应用范围广。

3•高精度、复杂零部件的连接。

4•生产率高，诸多连接缝可一次完成。

钎焊的缺点：

1•被焊零件的装配精度要求高，焊接本质上是利用了毛细现象”。

另外多余的钎料清理

麻烦

2•表面清洁度要求较高，否则影响焊接性能，导致存在漏孔。

3•高温时表面颜色不变，手工火焰钎焊温度判断很困难，管件容易发生过烧，使材料的金相组织结构发生变化，从而导致管路总成性能不达标，使管路寿命大大降低。

4•氯化物焊剂虽使用广泛，但具有强腐蚀性，钎焊后需要立即清除，否则表面容易发黑和腐蚀，影响外观和性能。

而氟化物虽无腐蚀物，但熔点高，限制了使用，并对员工的操作技能要求较高。

5•如管件较小，焊接过程中容易导致焊堵。

6•焊接工装使用寿命短，容易腐蚀。

增加了制造成本。

综上所述，镦接工艺相对于焊接工艺可以有效的控制压板的角度及管路的一致性

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3.3.2、所诉工艺难点以及设计注意点

3.3、管路制造工艺局限性分析

331、所诉工艺难点以及设计注意点

铝管规格「

通常值朋限最小值Cmm/）

弯管罚亘塢段距离J

宜径为丄d

一般最小直线段距离为d

十

直径为12^

一般最小直钱段距离为15^

-

直径为I®

■股最小直鉞段距离为

直径対1O

弯管半径一股R为15或如

4-

直径为坨卢

弯管半径一般R为22

+■

直径为1&

弯管半径一般R为巧"

弯筲角度的最小铳角亠

直任为1&

一般设备芬左弩和右弯及补驾手工专用

4-

直径为123

模弯，基本不存在因锐角较小而无扌去加工

*

直径対16*3

问题*心

<■

与压板焊接旳最短言线

直径为

一般根据压板孔探度为S［可流工艺孔）*

十

段口

直径丸12p

一艰4R据压板孔濟度为5C可济工艺孑1」空

*

立悴询16P

一册根据馬板孑L探度为5（:

可流工艺孔）卩

皙囊題農的最小直线

通用Q

担覽处魚套端部至建吕膏上障碍物C加注阀rFF板等）.最小自线段一熾不小于祐即可匸

+■

為担蠶平行的铝管最小距比

通用"

应根据设备及模具大小卷虑齿型孙肖角大小“弯弟盂■小前令诰成无法杓育・一觸根据各家工艺未定“（可现场交流）心

焊接点位置心

通用沪

焊接戌垣霧齿型裏考虑加mm以上屮

*

软管总戏上用铝管左

通用a

B063T4状态卡吕营r胶管挪合后能保证胶直的压第虽.保证制冷管总感性能妥求°门

啓菅的弯曲半径〜

通用Q

直倍的砂管直桎&隔）a

+

胶管的■使用温庭」

通用心

70~+120G

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尺寸

公差

型号6（10）

型号8（12）

型号10（16）

型号12（18）

Ha

最小值

15

20

25

30

Hb

最小值

15

20

25

30

He

最小值

15

25

25

40

R

最小值

15

20

25

25（30）

L

最小值

80

85

85

100

软管设计控制点

n!

n

R；曲率半径

（中心线）

尺寸

型号6

型号8

型号10

型号12

Rmin

60

90

110

150

333、总结

总结主要限制点在于弯管的直线段距离、弯管的角度、与压板焊接处的最小直线段距离、

与扣管处的最小直线段距离、胶管的曲率半径等。

4、附件

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附件一

化学成份应符合下列规定（见表1）（GB/T3190-2008）:

表1:

铝合金化学成分（GB/T3190-2008）

牌号

化学成分（质量分数）（%）不大于（注明：

余量和范围值都除外）

其它杂质

AL

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Zn

Ti

Zr

单个

总计

3003

0.6

0.7

0.05~

0.20

1.0〜

1.5

-

-

0.10

-

-

0.05

0.15

余量

3103

0.50

0.7

0.10

0.9~

1.5

0.30

0.10

0.20

0.10（Ti+Zr）

0.05

0.15

余量

3103

（低铜）

0.50

0.7

0.003

0.9~

1.5

0.30

0.10

0.20

0.10（Ti+Zr）

0.05

0.15

余量

6063

0.20〜

0.6

0.35

0.10

0.10

0.45~

0.9

0.10

0.10

0.10

-

0.05

0.15

余量

3A21

（LF21）

0.6

0.7

0.20

1.0〜

1.6

0.05

-

0.10

0.15

0.05

0.10

余量

HG310

0.35

0.20

0.01

0.9~

1.5

-

-

-

-

-

0.05

0