本发明涉及螺纹垫板及其制造方法、制造用金属模。 图4示出了在工厂内配置油压管等管子时所使用的管夹。在下垫板101之上装有下夹构件105a,它的上面又装有上夹构件105b的上侧。此外,螺栓107穿过上板106及上、下夹构件105a、105b,与下垫板101拧合。
如图5所示,上述下垫板101具有金属板102及突出其上面的定位用座103,上述下夹构件105a的定位孔105h与该座103嵌合,确定该下夹构件105a的位置。此外,上述座103上形成有与上述螺栓107对应的螺孔104。
在工厂内配置压送油或空气的管子时,使用上述结构的管夹。但是,当上述工厂内的机械振动很大时,必须充分地加大多个螺栓107对金属板102的紧固扭矩。为了充分加大螺栓107的紧固扭矩,采用了其长度β大于金属板102的厚度α的座103。即,该座103是与金属板102分别制成的,在金属板102上开设插入座103用的孔108,把座103插入该孔108内后进行钎焊。
如上所述的传统地下垫板101,由于是把分别制成的金属板102和座103钎焊而成的,所以制造工序复杂,不利于降低成本,同时由于流体流过管夹而产生的振动,焊料还有可能脱落,此外,在炼铁厂等高温环境中使用时也存在同样的问题。
因此,也考虑了如图6所示的方法,即将金属板202冲压出一部分形成定位用座203,再在该座203的中心部开设螺孔204。
即,为了使座203形成规定的周面形状,采用了设有形状与座203对应的开口部301的凹模300。还使用了冲头400,该冲头400上设有投影范围大于座203的投影图形,突出程度小于金属板的厚度的梯形凸部401,以及从其中央部进一步突出的、比座203的投影图形狭小一定范围、口径比螺纹孔204大的中心凸部402。
在该方法中,之所以要把梯形凸部401做得比凹模的开口部(凹部)301大,其目的在于增大压出部分的体积,增加所形成的座203的壁厚。但在该情况下;若要使座203和金属板202间能有足够的连接强度,金属板202和座203的连接部分r就必须有一定的体积,所以,座203不能达到所希望的厚度,从而导致座203上开设的螺孔204的长度不足。
例如,公称直径d=6mm的螺栓所使用的螺母的公称高度为4.8mm以上(JIS-B1181),螺栓紧固扭矩为120kgf-cm以上(JIS-B1052),圆周部拉伸抗剪力为1.6吨以上(JIS-B1051),在此情况下,即使想要用4.5mm厚的钢板(JIS,及ISO标准厚度)形成座203,以代替满足上述例举的条件的螺母,也会出现如下情况:如满足了螺栓紧固扭矩及圆周部拉伸抗剪力的条件,座203的厚度便会降到4.8mm以下,而若将座203的厚度做成4.8mm以上,上述连接部分r便会变得非常薄,不能满足螺栓紧固扭矩及圆周部拉伸抗剪力的条件。
与此相反,也有人考虑在上述4.5mm以上等级的JIS(ISO)规格产品即6mm的钢板上,直接形成阴螺纹的方法。但是,在此情况下,下孔需要约5mm的直径,若要这样用冲头冲压出其直径小于钢板厚度的下孔,则施加于冲头的载荷会增大,冲头会承受不了该载荷。因此,也有人考虑过用钻床来开设下孔,但这样费时、费工。本发明是鉴于上述情况而完成的。其第1目的在于:使用其厚度比所要求的螺母公称高度小的金属板,制成设有能满足上述所要求的螺母高度的座(螺母)的螺纹垫板。第2目的在于,提供一种螺纹垫板及其制造方法和制造用金属模,以便能用金属模方便地制造上述螺纹垫板,同时,不必担心座会与金属板分离(金属板与座的固接状态牢固),而且能形成足够长的螺孔。
本发明为了达到上述目的,采用以下方法。即,冲压出金属板2的一部分,形成与该金属板2连续的座3,同时在该座3的中心部,再冲压出直径比螺纹孔4的内径小的冲压孔7,然后再在该座3上,形成与上述冲压孔7同心的螺孔4。
上述的螺孔4,也可以在开设与座3上形成的冲压孔7同心的下孔8之后,再加工形成。
为了实现上述方法,采用了螺纹垫板用金属模,该金属模由设有其形状与上述座3的外部形状对应的开口部11的凹模10,以及下述的冲头20组成。上述冲头20具有投影范围比上述开口部11大、突出程度小于板厚的凸部21,以及从该凸部21的中心部分突出,直径比形成于上述座3的中心部分的螺孔4的内径小的中心凸起23。
再在上述凸部21和中心凸起23之间,形成口径小于开口部11的第2凸部22,由此即能形成其周面形状沿着上述凹模10的内周面的座3。
用上述金属模制成的螺纹垫板其结构包括金属板2、下述的座3,以及与形成于该座上的冲压孔7同心的,其长度与上述座3的厚度对应的螺孔4。上述座3是在与该金属板2相连的状态下冲压出上述金属板2的一部分,同时在该冲压部分的中心形成直径小于螺孔4的冲压孔7。
本发明中的金属模,其凹模10具有与冲压出的座3的形状相对应的开口部11,其冲头20的凸部21的投影范围大于凹模10的开口部11,所以,扩大了冲压部分(座3及该座3与金属板2的连接部)的体积,结果也就是加大了座3的厚度。又因为中段的凸部22比凹模10的开口部11小,所以可嵌入上述开口部11内,形成座3的外形。
此外,冲头顶端的凸起23可增加冲头20在凹模10的开口部11内的体积,结果也就是增加了座3的厚度。
而且,若用直径小于螺孔(形成于座3的中心部分的螺孔)4的内径的中心凸起23来形成冲压孔7,随后就可在座3上形成与该冲压孔7同心的下孔8,并在该下孔8,并在该下孔8上形成螺孔4。这时,冲压孔7的深度部分可作螺孔4利用,所以该螺孔4的长度与座3的厚度相等。
附图的简单说明:
图1:本发明的螺纹垫板的剖视图。
图2:本发明的螺纹垫板用金属模的剖面图。
图3:本发明的螺纹垫板制造方法的流程图。
图4:传统例子中所应用的管夹的主视图。
图5:传统例子的剖视图。
图6:传统例子的剖视图。
其中:
1、螺纹垫板, 2、金属板, 3、座,
4、螺孔, 7、冲压孔, 8、下孔,
10、凹模, 11、开口部, 20、冲头,
21、凸部, 23、中心凸起
以下参照附图,具体说明本发明的实施例。
如图1的剖视图所示,本发明一实施例涉及的螺纹垫板1由金属板2,冲压出其一部分而形成的座3,以及形成于该座3的中心部的螺孔4组成。
上述座3是用由图2所示的凹模10和冲头20构成的金属模,如图3那样冲压而成的。即,如图3(a)所示,先用由冲头20和凹模10组成的金属模冲压出金属板2的一部分,使其形成与金属板2相连续、具有与金属模相对应形状的座3。上述凹模10在结构上具有与冲压出的座3的外周形状对应的开口部11(该开口部可以留底,也可以是贯通孔)。
上述冲头20包括:其投影范围大于开口部11、突出程度小于板的厚度的凸部21;从该凸部21的中心部起向外突出的、其投影范围比开口部11小但比上述螺孔4大的第2凸部22;以及从该第2凸部22的中心部起突出的、其直径小于上述螺孔4的内径的中心凸起23。
上述凸部21比凹模10的开口部11大。因此,冲压出的体积比仅由第2凸部22冲压出的体积(参照图1中虚线)要大,可增加座3的厚度。但是,该凸部21的直径即便取得再大,因为在凹模10一侧内没有相对应的凹部,所以也不能充分挤压出。此外,若减小凸部21的直径,使其接近凹模10的开口部11,则会减小圆周部拉伸抗剪力。因此,凸部21的直径做得比凹模10的开口部11大10-30%。
此外,上述凸部21的高度要取小于金属板2的厚度的值。这是为了使座3与金属板2以充分的强度相连结。若凸部21的高度取得太大,则不能以充分的强度与金属板2之间相连结。相反,若凸部21的高度取得过分地小于金属板2的厚度,则冲压出的体积会变小,结果座3就会达不到所希望的厚度。因此,上述凸部21的高度取金属板2的厚度的约50-75%。当然,上述的范围取决于金属板2的厚度,关于所要求的座3的厚度,这里是假设使用了下文将说明的、板厚比下孔8的直径薄的钢材,JIS(ISO)规格中最厚的钢材(金属板2)。
此外,上述凸部21的外周,带有约5-10度的锥度,以便使上述凸部21易于进入金属板2。
上述第2凸部22比凹模10的开口部11狭窄。因此,嵌入凹模10的开口部11内后,就可形成具有与该开口部11的内径相等的外径的座3。若上述第2凸部22的直径过于接近凹模10的开口部11的直径,则金属板2和座3的连接部r会变薄,金属板2和座3的连接强度(需要大于上述圆周部拉伸抗剪力)会变小,相反,若第2凸部22的直径与凹模10的开口部11的直径之差取得过大,则冲压出的体积会变小,结果是使座3的厚度减小。
出于以上考虑,将第2凸部22的直径与凹模10的开口部11的直径之差,取为金属板2的厚度的50-75%。这一范围也取决于金属板2的厚度,关于所要求的座3的厚度,这里也是假设使用了壁厚比下孔8的直径薄的钢材,JIS(ISO)规格中最厚的钢材(金属板2)。
再有,上述第2凸部21的外周,与上述凸部21的外周一样,也带有5-10度左右的锥度。
上述顶端的中心凸起23所取的直径比螺孔4的内径小。因此,就可进一步增厚由上述凸部21、22冲压出的座3的高度。此外,因为由该中心凸起23形成的冲压孔7比螺孔4的直径小,所以可将该冲压孔7如下文所述那样利用作为螺孔4。因此,可以原封不动地把上述那样增厚的座3的厚度作螺孔4的长度。冲压出座3后,如图3(b)所示,再按照需要,例如可使用冲头40来形成开口于座3的顶端面的、直径小于螺孔4内径的、与冲压孔7同轴的下孔8。这儿也可以使用钻头,但使用冲头40更省事简单。
下孔8的孔径与冲压孔7的孔径的大小关系虽无特别的限定,但一般做法是,使下孔8的孔径与冲压孔7的孔径相同,或更小。
在本实施例中,为了提高下孔8的位置精度以及缩短下孔8的开孔时间,使下孔8的孔径与冲压孔7的孔径相等。
然后,如图3(c)所示,把丝锥(tap)50从座3的顶端面起伸入下孔8,用丝锥50在该下孔8从头至尾攻出螺纹。
开设下孔8并不是本发明必须做的工序,但可以把下孔8及冲压孔7作为向导来攻螺纹,所以可容易攻出螺纹,并且能使螺孔4不倾斜,正确地开设,所以是有利的。
如上所述,通过用上述的金属模冲压出金属板2的一部分而形成座3,并在该座3的中心部分开设螺孔4,即能获得图1所示的螺纹垫板1。
使用厚4.5mm的金属板2,应用本发明制成用于公称直径d=6mm的螺栓的座3时,获得了如下的结果。
(1)座3的高度为5.5mm(满足了JIS-B1181规定的4.8mm)。
(2)螺栓紧固扭矩为200kgf-cm以上(满足了JIS-B1052规定的120kgf-cm以上)。
(3)圆周部拉伸抗剪力为2.6吨以上(满足了JIS-1051规定的1.6吨以上)。
又,凹模10的开口部11的直径为12mm,凸部21的直径为14mm(但上端由于上述锥度,大于14mm),高度为3mm,第2凸部22的直径为9.7mm(但是,下端由于锥度,小于9.7mm),高度为2.5mm,中心凸起23的直径为5.1mm,高度为2mm。
如上所述,本发明的该螺纹垫板1,因为其座3是冲压出金属板2的一部分形成的,所以与传统方法那种分别制作金属板102和座103然后焊接的例子相比,能够简化制造工序。因此,能大幅度降低成本,而且因为提高了材料利用率,所以能更进一步大幅度降低成本。
此外,该螺纹垫板1,因为其座3是冲压出金属板2的一部分形成的,所以,座3与金属板2以其材料的组织有机地相连。因此,金属板2和座3的连接强度高,可以提高抗机械性振动的疲劳强度,使用中不必担心从金属板2上脱落,其结果可显著提高制品强度的可靠性。
再有,在该螺纹垫板1中,因为螺孔4的螺纹开设在厚度变得大于金属板2的座3的中央部分的整个壁厚处,所以能够形成长度能达到螺孔4和与之拧合的螺栓之间的结合强度所必需要的螺孔4。
还有,根据上述的螺纹垫板1的制造方法,可以使用比所要求的螺母高度(座的高度)薄的金属板,制成目标厚度的座,所以,可以降低材料成本。
以上仅对座3的外周是圆形的情况进行了说明,显然,也可以适用于一般所用的螺母形状,即六角形。
如上所述,根据本发明的螺纹垫板用金属模,通过使用该金属模冲压金属板,能形成与金属板相连续的座,制造工序简化,所以能大幅度降低成本,同时,材料的利用率提高,也能进一步大幅度降低成本。
此外,根据本发明的螺纹垫板用金属模,通过用该金属模冲压金属板,能够与金属板相连续地形成一个既具有规定的外周形状、其中心部又具有直径比螺纹孔的内径小的冲压孔的座,所以,能够提高座和金属板结合部的抗机械性振动的疲劳强度,使用中不必担心座从金属板上脱落,能显著提高制品强度的可靠性。
此外,通过在如此形成的座的中心部,从座的冲压顶端面起在整个上述冲压孔内加工螺孔,就能形成其长度比所用原材料金属板的壁厚大的螺孔,螺孔和与之拧合的螺栓间的结合强度得到提高。