汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的设计

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Design of a New Riveting Equipment for Moving-core-mandrel of Auto LocksHU Suyun(Hunan Radio and TV University，Changsha Hunan 410004，China)Abstract：At present，the riveting of the moving-core-mandrel used in car locks is completed through two processes by oil hy-draulic press in the domestic：During the pmcess，neither the press-in force nor the riveting force can be monitored.To solve the prob-lem，a new special equipment WaS desigoed.Using the equipment，the two operations could be performed together，the two forcescould be monitored，substandard products eou!d be detected in time through comparing the relative position between the mandrel andmoving core.So the eficiency and quality are both ireproved in the manufacture of cal-locks。

Keywords：Car locks；Moving-core-mandrel；Special riveting equipment；Pneumatic system汽车起动锁的制作需要将动铁芯和顶杆通过压铆装配在-起，目前的做法是用油压机分两道工序来完成。存在以下两个方面的问题：(1)用油压机压人顶杆时压入力太大，容易将顶杆压坏，使得下道工序无法进行；(2)-旦出现动铁芯和顶杆漏铆的现象，动铁芯孔和顶杆之间没有铆紧，起动锁工作时会失效，使得汽车无法启动。针对以上问题，研制出了-种能同时完成顶杆的压装和铆紧两道工序，并且通过PLC来监控顶杆的压入和铆紧过程的专用设备，它能实时监控顶杆压装过程中压入力和铆紧力的大小，及时发现不合格产品，对提高汽车起动锁的生产效率和产品质量具有重要的意义。

1 汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的总体结构和工作原理1.1 汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的总体结构根据某-型号汽车起动锁动铁芯和顶杆结构的设计要求 (如图 1所示)，顶杆的压人力应在3.5～7kN之间，顶杆下端与动铁芯下端尺寸为 (23.5-t0.01)mm，作者开发了-种汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备，结构如图2所示。该设备能将顶杆压人动铁芯孔-定位置处，再将顶杆与动铁芯孔之间铆紧，保证顶杆的压入力在3.5～7 kN内。若压入力不在规定的范围内，设备就能给出信号，以便将不合格产品剔除，且保证顶杆铆紧前后顶杆与动铁芯的相对位置 (23.5±0.01)mm不发生改变。

动铁芯 顶杆图1 动铁芯和顶杆总成图设备由床身、工位1支撑架、工位 1压头、下模具、滑台、位移传感器、废品流道、工位2支撑架、工位2压头、安全门、电气部分、气动部分构成。通过模具装置实现工件的装夹和定位；工位 1和工位2压头通过气液增压缸、支撑架的支撑与运动导向将顶收稿日期：2011-11-1O基金项目：湖南势技计划资助项目 (2010GK3095)作者简介：胡素云 (1964-)，女，副教授，主要从事非标准设备的设计、CAD/CAM教学工作。E-mail：hsytxj###163·con。

第2期 胡素云：汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的设计 ·97·杆压入动铁芯孔中并将其铆紧；通过送料气缸使工件在不同工位之间变换位置；由限位缸和定位缸实现滑板的限位和模具的定位；通过工位 1位移传感器确认压头压入力是没顶死模具时的取值，通过工位2位移传感器保证尺寸 (23.5±0.01)mm；在废品流道上安装放人开关，若产品不合格，须人工将废品放入废品流道并触发放入开关后设备才能正常工作，避免了由于人的误操作将废品流人合格产品中。

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1-安全门2-工位1支搏架3-工位1压头4-下模具5滑台6-位移传感器 废品流道。 8电气部分6 9-工位2支撑架l0-工位2压头7 n-床身12-气动部分图2 起动机转子数控专用车床总体结构示意图1.2 汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的工作原理人工将工件放入下模具，将工件推到工位 1，安全门缸关门，工位1定位缸定位，工位1增压缸快速增压，这时可能出现两种情况：-种情况是压人力不在设定范围3.5～7 kN内，说明产品不合格，设备报警，增压缸停止增压，手动按复位按钮退回原位，人工将不合格零件放人废品流道；另-种情况是工件未顶死之前的压入力在预先设定的范围内，工位 1增压缸、定位缸、限位缸退回，送料缸将工件拉到工位 2位置，工位2定位缸定位，增压缸快下，增压缸快下加压，压入力接近 15 kN时为快下加压到位 ，位移传感器取值为零，增压缸增压，这时可能出现两种情况：-种情况是铆紧力在设定范围 35～45 kN内，位移传感器取值并与零点进行 比较，位移变量小于0.05 mm，顶杆铆紧合格，增压缸、定位缸和安全门缸退回，送料缸退回，限位缸限位，人工将工件拿出，开始下-个工作循环；另-种情况是铆紧力不在设定范围35～45 kN内，或者位移传感器的取值与零点比较后位移变量大于O.05 mm，说明产品不合格，设备报警，增压缸停止增压并保持原位不动，手动按复位按钮退回原位，人工将不合格零件放入废品流道。

2 关键结构的设计2.1 下模具装置的设计下模具装置由定位座、限位芯、测量杆、下模支撑座、下测量顶杆、弹簧、锥端紧钉螺钉组成，其作用是对工件进行装夹和定位，结构如图3所示。工件的径向定位由定位座保证，轴向定位由下模支撑座保证。限位芯安装在下模支撑座中，通过锥端紧钉螺钉保证限位芯下端面紧贴下模支撑座上部孑L底部，顶杆压入后尺寸 (23.5±0.01)mm由限位芯通过配磨保证。测量杆通过锥端紧钉螺钉固定在下测量顶杆孑L中，通过弹簧6使得测量杆上端面始终与顶杆下端面贴紧接触。下测量顶杆下端面处装有位移传感器，顶杆压装过程中，测量杆下移推动下测量顶杆往下运动，再通过位移传感器测量出顶杆的位移。

l-定位座2-限位芯 测量杆4-下模支撑座5-下测量顶杆6-弹簧7、8- 锥端紧钉螺钉9-下模定位底座图3 下模具结构示意图2.2 滑台装置的设计滑台装置由导条、垫板、滑板、送料缸、定位缸、限位插销、定位插销、位移传感器、浮动接头、限位缸组成，结构如图4所示。其作用是根据设备工作循环需要实现工件和模具在起始位置、工位 1和工位2三个位置之间的变换。工件由人工放入模具中，整个模具装置安装在滑板上，滑板安装在垫板上，滑板通过浮动接头与送料缸连接，通过送料缸推动滑板实现工件在3个位置之间的变换。工件放人模具后，人工将滑板推至工位 1位置，限位缸推动限位插销向上伸出限位，接下来定位缸推动定位插销伸出保证模具和工件在工位 1实现准确定位。工位2的工件的定位由送料缸上的行程开关、定位缸和定位插销实现，滑台下面的位移传感器用来测量顶杆的移动距离。

.1 、亡] l I I E - J，'广d- L且 !I阻JJ l I 点- - m ：y//)fl t'Z//A !m 4巾i 巾 m I目 面 面l-送料缸 2-行程开关 I 秘 浮动接头4-导条5-定位销衬套 1 1' 6-限位插销7垫板8插9拉手IO滑l1支座 l312移开关浮动接头5l4-定位缸 l5-限位缸 ! 6 i l ～吨图4 滑台装置结构示意图2.3 支撑架部分的设计该设备有两组支承架，结构完全相同，只是部分尺寸不同，其结构如图5所示，主要起支撑和运动导向作用。气液增压缸安装在支撑架的顶板上，顶头和称重传感器固定在支撑架的活动板上，支承板通过螺钉固定在称重传感器的正下方。每进行-次工作循环，活动板在增压缸的驱动下沿大导杆上下直线运动- 次。为了减蓄动板与大导杆之间的摩擦，在活动板与导杆运动的轴孔中装有加渊兰直线轴承。压头通过支承板与称重传感器相连接，压头压顶杆时通过称重传感器测量出顶杆的压入力和铆紧力，PLC将顶杆的压入力和铆紧力反馈至开放式触摸显示屏上，对顶杆的压入力和铆紧力大续行实时监控。

l1 - 14J / 、 5 /，、l LE uJ r /38-、- ，/IhI - -/ o～ l” 岫 删 lhl ]～ 、 . l 加、1～ ～叶Ⅲ l11- ： lL- J-图5 支撑架部分结构示意图l-气液增压缸2-顶板 导杆4活动板s直线轴承6-顶头7罩盖8-垫板9-称重传感器lO-支承板11-压头3 气动系统设计汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备气动系统原理如图6所示。该设备工件的定位、压铆和送料采用全气液控制，由安全门缸、感应开关、定位气缸、气液增压缸、限位气缸、送料缸、空气过滤组合、电磁阀、进气单向节流阀、回气单向节流阀、消声器、手滑阀、慢启动阀等组成。手滑阀控制气路的打开与关闭，过滤器和二联过滤组合过滤掉压缩空气中的杂质，保证气源的质量，慢启动阀对回路中的设备起到了-定 的安全 保护 作 用 ]，两 个 压力 继 电器YLKG102和YLKG102保证整个气动回路的气压控制在-定范围内。气液增压缸进气回路上装有减压阀、快速排气阀和消声器，通过减压阀将系统压力的大小调至需要的压力范围，快速排气阀用来加快增压缸的回程速度，减少设备节拍时间，消声器用来减小噪声。通过调节回路中的进气单向节流阀和回气单向节流阀的流量来控制气缸活塞移动的速度，从而控制执行元件所需要的运动速度 。

4 结论该设备的优点是：采取了极为有效的安全防护措施，实现了对操作人员和设备的安全保护；下模具装置能根据不同规格的产品，实现快速换型；压力传感器将压力信号输入到PLC，采用PLC及人机界面对顶杆压入和铆紧过程中的最大压入力和铆紧力进行实时监控；机械部分压力单元采用全气液控制，能耗只有液压系统的20%，减少了设备对环境的污染，降低了设备的噪声 ；废品流道上安装有放入开关，出现废品则-定要将废品放人废品流道并触发放人开关设备才能正常工作，避免了由于人为误操作将废品流入合格产品中。该设备结构简单、运行平稳、工作可靠、性价比高，具有很好的市场前景。

第2期 胡素云：汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备的设计 ·99·崩趔盛图6 汽车起动锁动铁芯顶杆专用压铆设备气动原理图