一種汽車安全帶限位扣自動鉚壓機設計

紀鈺亮

（廣東大豪汽車零部件實業有限公司，廣東汕頭515041）

0 前言

汽車安全帶作為乘員約束系統中重要的組成部件，其安全性能一直是被關注的主要方面，而車上乘員一般會更加關心佩戴汽車安全帶的舒適性。安全帶鎖舌是乘客在使用安全帶時首先接觸的安全帶零件，鎖舌型式和在安全帶收回的狀態下的停留位置直接影響到人佩戴安全帶的舒適性。因此，鎖舌位置應盡可能靠近乘客，一般來講可以將鎖舌位置放在車門扶手的高度[1]。而鎖舌的高度由它在安全帶上的位置決定，目前大部分安全帶使用的鎖舌限位方式為塑料鈕扣限位。在生產制造時，公扣尖端穿過織帶，再穿過母扣中心孔，通過模具對公扣尖端施加壓力使其塑性變形，扣緊母扣，公扣母扣鉚壓前后示意圖如圖1所示。

圖1 公扣母扣鉚壓前后示意圖

目前部分生產線使用人工上料的鈕扣鉚壓機，或者使用由雞眼機改裝而來的飛輪式鈕扣機，其設計原理是將圓周運動轉換為直線運動，由主電機通過皮帶帶動飛輪，經離合器帶動齒輪、連桿等運轉，來達成滑塊的直線運動，滑塊的下端安裝公扣母扣模具。這種機器運轉起來噪聲較大，使用一段時間后容易產生故障，且成品的良品率較低，會出現鉚壓后公扣扣不緊母扣的情況。本文設計了一種通過振動盤自動上料，用氣缸作為執行元件鉚壓鈕扣的設備。

1 整機機械結構設計

整機主要由機架、振動盤、鉚壓組件、控制面板、織帶定位夾具組成。機架底部分為前后兩部分，前面機箱安裝氣源處理三聯件和電磁閥等氣動元件，后面的機箱安裝PLC控制器、振動盤控制器等電器元件。兩個振動盤放置在后機箱上方，分別盛放公扣母扣物料，通過不銹鋼導軌將其送到取料氣缸治具。鉚壓組件放置在前機箱上方，可將公扣母扣取到模具上并完成鉚壓?？刂泼姘逦挥阢T壓組件左側，上面有觸摸屏能夠對各個執行元件進行控制并顯示整機的運行情況。通過調整織帶定位夾具上定位柱與公扣母扣模具的距離來確定鈕扣鉚壓后的位置，從而控制鎖舌在安全帶上的位置，整機結構圖如圖2所示。

圖2 整機結構圖

1.1 公扣母扣送料機構設計

由于公扣母扣進料軌道是在水平面相互平行，而鉚壓前必須讓公扣母扣的位置處于同一豎直線上，因此需要通過送料機構對其進行搬送。公扣母扣在振動盤作用下滑過導軌，最終在分別到達公扣、母扣送料治具，如圖3（a）.公扣母扣送料治具分別與氣缸連接,送料時公扣母扣送料氣缸分別動作，母扣落入母扣模具中，公扣則離開軌道等待取料，送料狀態如圖 3（b）所示。

圖3 公扣母扣送料機構

1.2 鉚壓組件設計

母扣模具與母扣模具底座安裝在直線滑軌上，母扣落入模具后，母扣平移氣缸將其送到公扣上模正下方。公扣離開軌道后，公扣平移氣缸移動到公扣上方，公扣取料氣缸帶動公扣上模下壓，同時開啟真空發生器，公扣上模吸住公扣，公扣取料氣缸回位，公扣平移氣缸回到母扣模具上方。

織帶定位塊上端開有U型槽，確保鈕扣鉚壓后在織帶中心，兩個織帶定位塊中心各安裝有距離傳感器，織帶必須放到位才能啟動鉚壓，起到一定的保護作用。見圖4.

圖4 鉚壓組件

1.3 公扣母扣模具設計

公扣上模作用為將公扣從振動盤軌道出口吸取到母扣模具上方，在鉚壓時需要承受一定壓力，因此不能直接使用真空吸盤，這里在模具下方加工一個與公扣表面緊貼的圓弧面，并在模具中心開8個直徑為1 mm的通孔，如剖面圖所示，圖5箭頭處通過氣管連接真空發生器，這樣公扣上模與公扣接觸后就能將其吸起。

公扣下模和公扣下模座固定在一起，公扣下模上端有一個內凹的圓弧面，能夠將公扣尖端成型為所需的形狀。公扣下模穿過母扣模具中心，兩者之間有一個優力膠套。鉚壓氣缸下壓時帶動公扣上模下移，公扣尖端先穿過織帶，再穿過母扣中心孔，然后公扣母扣和母扣模具繼續下滑，優力膠套產生彈性變形，公扣尖端在公扣下模作用下形成圓弧狀并扣緊母扣。鉚壓氣缸回位后，優力膠套恢復原狀，母扣模具回位，這樣就完成公扣母扣的鉚壓過程[2-4]。

圖5 公扣母扣模具

2 工作原理

控制部分使用工業PLC為控制器，鉚壓機分手動、自動兩種控制模式。按下“手動操作”按鈕進入手動模式，每按一次操作按鈕鍵，機器就動作一個步驟，這種工作方式主要用于設備的調試。按下“自動操作”按鈕進入自動模式，機器按照相應的動作進行循環，此模式用在生產階段，自動模式工作過程如下：軌道前端激光對射傳感器檢測公扣母扣到位，振動盤停止振動；母扣送料氣缸將母扣推到母扣模具，母扣模具及底座由母扣平移氣缸移到公扣治具下方；與此同時，公扣送料氣缸將公扣推離軌道待取，公扣平移氣缸移動到公扣上方，公扣取料氣缸帶動公扣上模下壓，同時開啟真空發生器，公扣上模吸住公扣，公扣取料氣缸回位，公扣平移氣缸回到母扣模具上方，至此，公扣母扣送料動作完成，等待鉚壓啟動信號。人工將安全帶一側套在定位柱上，另一側拉直放到兩個織帶定位塊上方，啟動腳踏開關，織帶夾緊氣缸先下壓到位夾緊織帶，防止織帶跑位，接著公扣取料氣缸下壓，然后鉚壓氣缸下壓，鉚壓完成后，織帶夾緊氣缸、鉚壓氣缸和公扣取料氣缸回位，完成一次動作循環。

按照以上的設計，制造裝配出的機器如圖6所示。

圖6 樣機實物

3 結束語

經生產實踐證明，該機器能夠實現自動上料，鉚壓可靠，良品率達到95%以上。每小時能夠完成360個安全帶限位扣的鉚壓，提高了工作效率，解決了原來人工上料鉚壓機效率低，飛輪式鉚壓機良品率底的問題，目前已經在企業中廣泛推廣使用。