一种汽车安全带限位扣自动铆压机设计

纪钰亮

（广东大豪汽车零部件实业有限公司，广东汕头515041）

0 前言

汽车安全带作为乘员约束系统中重要的组成部件，其安全性能一直是被关注的主要方面，而车上乘员一般会更加关心佩戴汽车安全带的舒适性。安全带锁舌是乘客在使用安全带时首先接触的安全带零件，锁舌型式和在安全带收回的状态下的停留位置直接影响到人佩戴安全带的舒适性。因此，锁舌位置应尽可能靠近乘客，一般来讲可以将锁舌位置放在车门扶手的高度[1]。而锁舌的高度由它在安全带上的位置决定，目前大部分安全带使用的锁舌限位方式为塑料钮扣限位。在生产制造时，公扣尖端穿过织带，再穿过母扣中心孔，通过模具对公扣尖端施加压力使其塑性变形，扣紧母扣，公扣母扣铆压前后示意图如图1所示。

图1 公扣母扣铆压前后示意图

目前部分生产线使用人工上料的钮扣铆压机，或者使用由鸡眼机改装而来的飞轮式钮扣机，其设计原理是将圆周运动转换为直线运动，由主电机通过皮带带动飞轮，经离合器带动齿轮、连杆等运转，来达成滑块的直线运动，滑块的下端安装公扣母扣模具。这种机器运转起来噪声较大，使用一段时间后容易产生故障，且成品的良品率较低，会出现铆压后公扣扣不紧母扣的情况。本文设计了一种通过振动盘自动上料，用气缸作为执行元件铆压钮扣的设备。

1 整机机械结构设计

整机主要由机架、振动盘、铆压组件、控制面板、织带定位夹具组成。机架底部分为前后两部分，前面机箱安装气源处理三联件和电磁阀等气动元件，后面的机箱安装PLC控制器、振动盘控制器等电器元件。两个振动盘放置在后机箱上方，分别盛放公扣母扣物料，通过不锈钢导轨将其送到取料气缸治具。铆压组件放置在前机箱上方，可将公扣母扣取到模具上并完成铆压。控制面板位于铆压组件左侧，上面有触摸屏能够对各个执行元件进行控制并显示整机的运行情况。通过调整织带定位夹具上定位柱与公扣母扣模具的距离来确定钮扣铆压后的位置，从而控制锁舌在安全带上的位置，整机结构图如图2所示。

图2 整机结构图

1.1 公扣母扣送料机构设计

由于公扣母扣进料轨道是在水平面相互平行，而铆压前必须让公扣母扣的位置处于同一竖直线上，因此需要通过送料机构对其进行搬送。公扣母扣在振动盘作用下滑过导轨，最终在分别到达公扣、母扣送料治具，如图3（a）.公扣母扣送料治具分别与气缸连接,送料时公扣母扣送料气缸分别动作，母扣落入母扣模具中，公扣则离开轨道等待取料，送料状态如图 3（b）所示。

图3 公扣母扣送料机构

1.2 铆压组件设计

母扣模具与母扣模具底座安装在直线滑轨上，母扣落入模具后，母扣平移气缸将其送到公扣上模正下方。公扣离开轨道后，公扣平移气缸移动到公扣上方，公扣取料气缸带动公扣上模下压，同时开启真空发生器，公扣上模吸住公扣，公扣取料气缸回位，公扣平移气缸回到母扣模具上方。

织带定位块上端开有U型槽，确保钮扣铆压后在织带中心，两个织带定位块中心各安装有距离传感器，织带必须放到位才能启动铆压，起到一定的保护作用。见图4.

图4 铆压组件

1.3 公扣母扣模具设计

公扣上模作用为将公扣从振动盘轨道出口吸取到母扣模具上方，在铆压时需要承受一定压力，因此不能直接使用真空吸盘，这里在模具下方加工一个与公扣表面紧贴的圆弧面，并在模具中心开8个直径为1 mm的通孔，如剖面图所示，图5箭头处通过气管连接真空发生器，这样公扣上模与公扣接触后就能将其吸起。

公扣下模和公扣下模座固定在一起，公扣下模上端有一个内凹的圆弧面，能够将公扣尖端成型为所需的形状。公扣下模穿过母扣模具中心，两者之间有一个优力胶套。铆压气缸下压时带动公扣上模下移，公扣尖端先穿过织带，再穿过母扣中心孔，然后公扣母扣和母扣模具继续下滑，优力胶套产生弹性变形，公扣尖端在公扣下模作用下形成圆弧状并扣紧母扣。铆压气缸回位后，优力胶套恢复原状，母扣模具回位，这样就完成公扣母扣的铆压过程[2-4]。

图5 公扣母扣模具

2 工作原理

控制部分使用工业PLC为控制器，铆压机分手动、自动两种控制模式。按下“手动操作”按钮进入手动模式，每按一次操作按钮键，机器就动作一个步骤，这种工作方式主要用于设备的调试。按下“自动操作”按钮进入自动模式，机器按照相应的动作进行循环，此模式用在生产阶段，自动模式工作过程如下：轨道前端激光对射传感器检测公扣母扣到位，振动盘停止振动；母扣送料气缸将母扣推到母扣模具，母扣模具及底座由母扣平移气缸移到公扣治具下方；与此同时，公扣送料气缸将公扣推离轨道待取，公扣平移气缸移动到公扣上方，公扣取料气缸带动公扣上模下压，同时开启真空发生器，公扣上模吸住公扣，公扣取料气缸回位，公扣平移气缸回到母扣模具上方，至此，公扣母扣送料动作完成，等待铆压启动信号。人工将安全带一侧套在定位柱上，另一侧拉直放到两个织带定位块上方，启动脚踏开关，织带夹紧气缸先下压到位夹紧织带，防止织带跑位，接着公扣取料气缸下压，然后铆压气缸下压，铆压完成后，织带夹紧气缸、铆压气缸和公扣取料气缸回位，完成一次动作循环。

按照以上的设计，制造装配出的机器如图6所示。

图6 样机实物

3 结束语

经生产实践证明，该机器能够实现自动上料，铆压可靠，良品率达到95%以上。每小时能够完成360个安全带限位扣的铆压，提高了工作效率，解决了原来人工上料铆压机效率低，飞轮式铆压机良品率底的问题，目前已经在企业中广泛推广使用。