CN103161812A - 穿孔螺母 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种穿孔螺母（1），在包含螺纹孔（3）的螺母主体（2）的中央部突出设置先导部（4），该先导部（4）的端面（5）作为对金属板（11）进行冲裁的冲头发挥作用，该穿孔螺母（1）具备紧固座面（6），该紧固座面（6）从先导部（4）的根部延伸至螺母主体（2）的外周缘，先导部（4）的端面（5）的周缘形成为圆形，并且先导部（4）的外周面（7）由6面至12面的平面（8）构成，且形成为从端面（5）向根部逐渐缩径的多棱锥状的多面体，紧固座面（6）形成为不具有槽部、凹凸的平坦面，在先导部（4）的根部附近设有从紧固座面（6）隆起的隆起部（9），6至12个平面（8）与隆起部（9）连接设置。
Description
技术领域
本发明涉及一种穿孔螺母，螺母主体具备先导部，该先导部作为对金属板进行冲裁的冲头发挥作用，该穿孔螺母通过打入铆接结合而固定安装于金属板，本发明特别涉及一种能够应用于高张力钢板或者普通钢的厚板的穿孔螺母。
背景技术
穿孔螺母自古以来就被大量应用于汽车产业和家电制品的组装，但在将穿孔螺母固定安装于金属板时，要求具有预定的旋转阻力以及拉拔阻力。为了满足这个要求，各种类型的穿孔螺母层出不穷。以往的穿孔螺母一般被应用于普通钢的板材并具有这样的结构：为了获得旋转阻力，对金属板进行冲裁的所述先导部的外周面形成为四边形、六边形等多边形，或者在外周面设置大量凹凸部（滚花部），另一方面，在与所述先导部协作来对金属板进行冲裁的冲孔模的孔周缘设置突起部，将该突起部压入到冲裁后的金属板的开口周缘部，使该周缘部变形而紧贴于所述先导部的外周面，由此来获得旋转阻力以及拉拔阻力。此外，还提出有这样的穿孔螺母等：在从先导部的根部延展至螺母主体的外周缘的紧固座面设置多边形的凹槽，而且在该凹槽的底面设置凸部，利用所述模的突起部使被所述先导部冲裁出的金属板的开口周缘部压入该凹槽并使其变形，由此，获得了旋转阻力以及拉拔阻力。
由于上述的穿孔螺母通常是在由普通钢锻造成型后对整体进行淬火硬化而制造出来，因此，根据穿孔螺母自身的硬度，对于普通钢的板材而言，多应用于板厚在1.4mm以内的金属板。
根据专利文献1（日本特公平2-52125号公报），本申请发明人提出并实施了一种即使是板厚在1.4mm以上的厚板（普通钢）也能够应用的厚板用穿孔螺母。
现有技术文献
专利文献1：日本特公平2-52125号公报
图16示出了专利文献1所记载的穿孔螺母31，图17为将该穿孔螺母固定安装于金属板32的工序的说明图。
上述穿孔螺母31是这样的结构：作为对金属板32进行冲裁的冲头发挥作用的先导部34的端面35周缘实质上为圆形，由此，能够使用孔为圆形的截面的冲孔模40，而且，将通过先导部34与冲孔模40的协同作用而冲裁出的金属板32的开口周缘部33，利用设于冲孔模40的孔周缘的突起部41，压入至设于先导部34的根部外周的环状槽37，并且啮入设于先导部34的外周面的凹槽36，从而将穿孔螺母31固定安装于金属板32，并获得旋转阻力以及拉拔阻力。
但是近年来，特别是在汽车产业中，从节能化的观点来看，存在通过使用高张力钢板来使板厚变薄以实现重量减轻的趋势，并且，即使在使用普通钢的情况下，从安全性提升的观点来看，存在使用板厚在3.0mm～12.0mm的厚板材的趋势。
若要将上述的穿孔螺母31应用于这样的高张力钢板或普通钢的厚板材（板厚在3.0mm～12.0mm）的话，不仅难以将利用先导部34冲裁出的金属板32的开口周缘部33压入环状槽37和凹槽36并使其变形，而且针对冲孔模40的突起部41的载荷变得过大，冲孔模40的寿命显著降低。其结果是，存在成为不合格产品的产生、为更换模而中断生产、以及成本高的重要原因等诸多问题。
发明内容
为解决上述的问题点，本发明的课题是提供一种即使对于高张力钢板和普通钢的厚板材（板厚在3.0mm～12.0mm）也能够使用的穿孔螺母。
为解决上述课题，本发明采用了以下的技术手段。
发明1涉及的发明为一种穿孔螺母，其在包含螺纹孔的螺母主体的中央部突出设置有先导部，该先导部的端面作为对金属板进行冲裁的冲头发挥作用，该先导部的外周面形成为从所述端面向根部逐渐缩径的锥状并且横截面形状形成为非圆形，而且，所述穿孔螺母具备紧固座面，该紧固座面从所述先导部的根部延伸至所述螺母主体的外周缘，所述先导部的所述端面的周缘形成为圆形，并且，所述先导部的外周面由6至12个平面构成、且形成为朝向所述根部逐渐缩径的多棱锥状的多面体，所述紧固座面形成为不具有槽部和凹凸的平坦面，在所述先导部的根部附近设有隆起部，该隆起部从所述紧固座面隆起，所述6至12个平面与所述隆起部连接设置。
关于发明2涉及的发明，所述隆起部具有朝向所述先导部相对于所述紧固座面成30度～60度的倾斜面。
关于发明3涉及的发明，所述隆起部呈环状地形成于所述先导部的根部外周。
关于发明4涉及的发明，所述紧固座面形成为从所述螺母主体的外周缘向所述先导部的根部逐渐变高的倾斜面。
关于发明5涉及的发明，所述先导部的高度（H）设定为低于所述金属板的板厚（T）。
关于发明6涉及的发明，所述螺母主体的外周面为六边形或者切去了角部的四边形。
关于发明7涉及的发明，包括所述螺母主体和所述先导部的整体进行了淬火硬化。
如上所述，本发明的穿孔螺母具有这样的结构：对金属板进行冲裁的先导部的端面的周缘形成为圆形，并且所述先导部的外周面由6至12个平面构成、且形成为从所述端面向所述根部逐渐缩径的多棱锥状的多面体，所述紧固座面形成为不具有槽部和凹凸部的平坦面，在所述先导部的根部附近设置有从所述紧固座面隆起的隆起部，并且所述6至12个平面与所述隆起部连接设置，因此，与冲孔模协作地利用所述先导部冲裁出的所述金属板的开口周缘被所述冲孔模的端面按压于所述隆起部，其结果是，所述开口周缘部被所述隆起部压入而变形，通过与所述隆起部紧贴并且与所述6至12个的各个平面紧贴的铆接结合，而固定安装于所述金属板，可获得足够的旋转阻力和拉拔阻力。而且，所述冲孔模是这样的简单的结构：其上表面与一般的冲孔模同样是平坦的，设有供所述先导部的圆形端面嵌合插入的圆形孔，无需像以往那样在孔周缘的上表面设置突起部，因此能够使模寿命大幅提升。而且，所述冲孔模能够利用其平坦的上表面以大的加压力将所述金属板的开口周缘部按压于所述隆起部和紧固座面，能够与所述先导部协作将所述穿孔螺母牢固且可靠地固定安装于由高张力钢板或者普通钢的厚板材（板厚3.0mm～12.0mm）构成的金属板。
再者，像在发明2涉及的发明中限定的那样，当所述隆起部具有相对于所述紧固座面成30度～60度的倾斜面时，由所述隆起部引起的所述金属板的开口周缘部的压入变形能够更加可靠且有效地进行，增大了相对于所述金属板的旋转阻力以及拉拔阻力。
再者，像在发明3涉及的发明中限定的那样，当所述隆起部在所述先导部的根部外周形成为环状时，由所述隆起部引起的所述金属板的开口周缘部的压入变形变得均一，从而相对于所述金属板能够获得更加稳定的旋转阻力以及拉拔阻力。
再者，像在发明4涉及的发明中限定的那样，当所述紧固座面形成为从所述螺母主体的外周缘向所述先导部的根部逐渐变高的倾斜面时，当用所述冲孔模的平坦的端面对利用所述先导部冲裁出的所述金属板的开口周缘部进行加压而按压于所述隆起部和所述紧固座面时，所述金属板的开口周缘部沿着倾斜的所述紧固座面向所述先导部的外周面侧移动，由所述隆起部引起的所述开口周缘部的压入变形更有效地进行，相对于所述金属板可获得更大的旋转阻力以及拉拔阻力。
附图说明
图1为本发明的实施例1的穿孔螺母的立体图。
图2为所述穿孔螺母的局部纵向剖切主视图。
图3为所述穿孔螺母的俯视图。
图4为沿图3的4-4线的箭头方向视图。
图5为将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图6为将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图7为将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图8为将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图9为本发明的实施例2的穿孔螺母的局部纵向剖切主视图。
图10为所述穿孔螺母的俯视图。
图11为沿图10的11-11线的箭头方向视图。
图12为表示将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图13为表示将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图14为表示将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图15为表示将所述穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
图16为示出以往例的穿孔螺母的立体图。
图17为将以往例的穿孔螺母固定安装于金属板的工序的说明图。
标号说明
1、15：穿孔螺母
2：螺母主体
3：螺纹孔
4：先导部
5：端面
6、16：紧固座面
7：先导部4的外周面
8：平面
9：隆起部
10：倾斜面
11：金属板
12：开口
13：开口周缘部
13a：周端缘
20：冲孔模
21：冲孔
22：上表面
具体实施方式
接下来，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
【实施例1】
图1～图4示出了本发明的实施例1的穿孔螺母1。该穿孔螺母1通过对普通钢的坯料进行冷锻制造而成，螺母主体2为切去了四角螺母的四个角的圆角四边形，在该螺母主体2的包含螺纹孔3的中央部突出设置有圆筒状的先导部4，该圆筒状先导部4的端面5作为对金属板进行冲裁的冲头发挥作用，所述穿孔螺母1具备紧固座面6，该紧固座面6从该先导部4的根部延伸至螺母主体2的外周缘。
先导部4的端面5的周缘形成为圆形，并且，先导部4的外周面7由6至12个（图示的实施方式为8个）平面8构成且形成为从端面5朝向根部逐渐缩径的多棱锥状的多面体。
紧固座面6形成为与螺母主体2的轴线正交的平坦面，并不像以往的穿孔螺母那样设有槽部和凹凸。另一方面，在先导部4的根部附近设有从紧固座面6隆起的隆起部9。该隆起部9在先导部4的根部外周形成为环状，而且，具有相对于紧固座面6朝向先导部4的外周面7以预定的倾斜角（A）倾斜的倾斜面10。优选倾斜角（A）在30度～60度的范围，在图2所示的实施方式中，倾斜角（A）设定为45度。而且，在图示的实施方式中，隆起部9在先导部4的根部外周形成为环状，但也可以是在先导部4的周向隔开一定间隔就分割开的形态。具有上述结构的穿孔螺母1在螺纹孔3的加工完成之后，将包括螺母主体2和先导部4的整体进行淬火硬化。
图5至图8示出了将上述的实施例1的穿孔螺母1固定安装于金属板11的工序，在载置于冲孔模20的上表面22的金属板11，穿孔螺母1被定位成与冲孔模20同轴，将该穿孔螺母1的先导部4打入金属板11来进行冲孔加工并固定安装。
金属板11为普通钢的情况下，能够应用于板厚（T）在3.0mm～12.0mm的厚板材。而且，利用先导部4的打入的冲孔加工在贯通金属板11前在剪切加工完成的时刻实质上就已经结束，因此，先导部4的高度（H）为完成剪切加工所需要的高度即可，从而设定成低于金属板11的板厚（T）。另一方面，冲孔模20的冲孔21形成为相对于先导部4的圆形端面5的直径具有预定的间隙的圆形孔。并且，冲孔模20的上表面22是与一般的冲孔模同样的平坦面，没有像以往那样在上表面22设置突起部。
图5示出了利用先导部4和冲孔模20的协同作用的冲孔加工的中途的情况，将先导部4的端面5打入金属板来进行冲孔加工，冲裁出的开口12的位于金属板11背侧的开口周缘部13的周端缘13a处于与先导部4的隆起部9的倾斜面10抵接的状态。当先导部4的冲孔加工进一步进行时，如图6所示，隆起部9被压入开口周缘部13，开口周缘部13a开始变形，变形了的开口周缘部13紧贴于隆起部9。当利用先导部4的冲孔加工进一步进行时，如图7所示，隆起部9造成的开口周缘部13的压入变形增大，从而还紧贴于由与先导部4的外周面7的隆起部9连接设置的多面体构成的平面8。进一步进行冲孔加工，如图8所示，当金属板11的背侧紧贴于穿孔螺母1的紧固座面6时，利用先导部4的冲孔加工的剪切完成，实质上完成了冲孔加工。然后，利用先导部4而冲裁掉的冲裁废料23落到冲孔模20的冲孔21。并且，利用由冲孔模20的平坦的上表面22产生的大的加压力将金属板11向紧固座面6按压，由隆起部9造成的开口周缘部13的压入变形进一步增大，压入变形了的开口周缘部13紧贴于隆起部9，并且紧贴于由多棱锥形的多面体构成的各平面8，从而穿孔螺母1被固定安装于金属板11，并获得了足够的旋转阻力以及拉拔阻力。
【实施例2】
如图9～图11示出了本发明的实施例2的穿孔螺母15。该穿孔螺母15基本上具有与实施例1的穿孔螺母1相同的结构，因此，对于相同的结构部分标注相同的标号并省略说明，接下来，对与穿孔螺母1不同的结构进行说明。
如图2所示，实施例1的穿孔螺母1的紧固座面6形成为与螺母主体2的轴线正交的平坦面。与此相对，如图9及图11所示，实施例2的穿孔螺母15的紧固座面16形成为从螺母主体2的外周缘向先导部4的根部逐渐变高的倾斜面。优选相对于与螺母主体2的轴线正交的平面的倾斜角（B）在5度～7度的范围。
图12至图15示出了将实施例2的穿孔螺母15固定安装于金属板11的工序，在载置于冲孔模20的上表面的金属板11，穿孔螺母被定位成与冲孔模20同轴，通过将该穿孔螺母15的先导部4打入金属板11来进行冲孔加工的工序与实施例1的情况相同。而且，图12至图14所示的工序与实施例1的图5至图7所示的工序是相同的，图12至图14示出了以下工序：将先导部4的端面5打入金属板11，进行利用了与冲孔模20的协同作用的冲孔加工，冲裁出的开口12的位于金属板11背侧的开口周缘部13的周端缘13a与先导部4的隆起部9的倾斜面10抵接，接着，开口周缘部13被隆起部9压入而变形，并紧贴于隆起部9，并且还紧贴于由先导部4的外周面7的棱锥状的多面体构成的平面8。但是，如图15所示，当冲孔加工进一步进行、金属板11的背侧紧贴于穿孔螺母15的倾斜的紧固座面16时，金属板11的开口周缘部13被冲孔模20的平坦的上表面22按压，而沿倾斜的紧固座面16向先导部4的外周面侧移动，由隆起部9引起的开口周缘部13的压入变形更有效地进行，从而相对于金属板11获得更大的旋转阻力以及拉拔阻力。
在上述的实施例1和实施例2中，对将本发明的穿孔螺母1、15应用于普通钢的厚板材的例子进行了说明，但本发明的穿孔螺母也能够应用于强度大的高张力钢板。
而且，螺母主体2的外形除图示的圆角四边形之外，可以是六边形或者其它适当的形状。
Claims (7)
1.一种穿孔螺母（1），在包含螺纹孔（3）的螺母主体（2）的中央部突出设置有先导部（4），所述先导部（4）的端面（5）作为对金属板（11）进行冲裁的冲头发挥作用，该先导部（4）的外周面形成为从所述端面（5）向根部逐渐缩径的锥状并且横截面形状形成为非圆形，而且，所述穿孔螺母（1）具备紧固座面（6），该紧固座面（6）从所述先导部（4）的根部延伸至所述螺母主体（2）的外周缘，
所述先导部（4）的所述端面（5）的周缘形成为圆形，并且，所述先导部（4）的外周面（7）由6至12个平面（8）构成、且形成为从所述端面（5）向所述根部逐渐缩径的多棱锥状的多面体，
所述紧固座面（6）形成为不具有槽部和凹凸的平坦面，
在所述先导部（4）的根部附近设有隆起部（9），该隆起部（9）从所述紧固座面（6）隆起，
所述6至12个平面（8）与所述隆起部（9）连接设置。
2.根据权利要求1所述的穿孔螺母，其中，
所述隆起部（9）具有朝向所述先导部（4）的外周面（7）相对于所述紧固座面（6）成30度～60度的倾斜面（10）。
3.根据权利要求1或2所述的穿孔螺母，其中，
所述隆起部（9）呈环状地形成于所述先导部（4）的根部外周。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的穿孔螺母，其中，
所述紧固座面（6）形成为从所述螺母主体（2）的外周缘向所述先导部（4）的根部逐渐变高的倾斜面。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的穿孔螺母，其中，
所述先导部（4）的高度（H）设定成低于所述金属板（11）的板厚（T）。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的穿孔螺母，其中，
所述螺母主体（2）的外周面为六边形或者切去了角部的四边形。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的穿孔螺母，其中，
包括所述螺母主体（2）和所述先导部（4）的整体进行了淬火硬化。
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