CN1042568C - 螺纹垫板及其制造方法、制造用金属模 - Google Patents

Abstract

一种螺纹垫板及其制造方法，制造用金属模，目的在于使用板厚小于要求的螺母公称高度的金属板，制成具有能满足上述要求的螺母高度要求的座(螺母)的螺纹垫板，以及能用金属模方便地制成上述螺纹垫板，同时不必担心座与金属板分离，且能形成足够长的螺孔。通过冲压出金属板的一部分而形成与该金属板相连续的座，同时在该座的中心部再冲压形成直径小于螺孔内径的冲压孔，再在该座上形成与上述冲压孔同心的螺孔，从而达到上述目的。

Description

螺纹垫板及其制造方法、制造用金属模

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。还有，上板106与下垫板相对地配置在上夹构件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。

如上所述的传统的下垫板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，则冲压出的体积会交小，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。

Claims (5)

1．一种螺纹垫板，具有金属板(2)，以及以与该金属板(2)连续的状态冲压出该金属板(2)的一部分而形成的座(3)，其特征在于，

在所述座(3)的中心还形成有与该座(3)同时形成的、直径小于螺孔(4)的冲压孔(7)；

与上述冲压孔(7)同心地，其长度与上述座(3)的厚度相对应地形成有螺孔(4)。

2．一种制造上述螺纹垫板的制造方法，其特征在于，冲压出金属板(2)的一部分，形成与该金属板(2)相连续的座(3)，同时在该座(3)的中心部冲压形成直径小于螺孔(4)的内径的冲压孔(7)，再在该座(3)上，与上述冲压孔(7)同心地形成螺孔(4)。

3．按权利要求2所述的螺纹垫板的制造方法，其特征在于，与形成于上述座(3)的上述冲压孔(7)同心地开设下孔(8)后，再形成座(3)厚度的螺孔(4)。

4．一种上述螺纹垫板制造用金属模，该螺纹垫板具有冲压出金属板(2)的一部分而与该金属板(2)相连续地形成的座(3)，以及位于该座(3)中心部的螺孔(4)，其特征在于，该金属模包括：

凹模(10)，它设有与上述座(3)的外形相对应的开口部(11)。

冲头(20)，它设有：其投影范围大于上述开口部(11)、其突出程度小于板的厚度的凸部(21)，以及从该凸部(21)的中心部起突出的、直径比形成于上述座(3)的中心部的螺孔(4)的内径小的中心凸起(23)。

5．按权利要求4所述的螺纹垫板制造用金属模，其特征在于，在上述凸部(21)和中心凸起(23)之间，还形成有口径小于开口部(11)的第2凸部(22)。

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