DE10052142A1 - Zündkerzenherstellungsverfahren - Google Patents
ZündkerzenherstellungsverfahrenInfo
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Abstract
Ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung einer rohrförmigen metallischen Ummantelung für Zündkerzen ist vorgesehen. Die metallische Ummantelung hat einen verjüngten Abschnitt an dem äußeren Umfang, um eine Abdichtung vorzusehen. Der verjüngte Abschnitt kann in eine gewünschte Gestalt durch Gesenkschmieden ausgebildet werden. Ein erstes bearbeitetes Bauteil (20) hat einen ersten verjüngten Abschnitt (23) mit einem Verjüngungswinkel A, der bei dem ersten Bearbeitungsschritt ausgebildet wird. Bei dem zweiten Bearbeitungsschritt wird der erste verjüngte Abschnitt (23) in einen zweiten verjüngten Abschnitt (33) mit einem Verjüngungswinkel B umgeformt. Das wird durch Verwendung eines gestuften inneren Hohlraums (65) mit einem zweiten Gesenk (62) mit einer verjüngten Auflagerfläche (68) erreicht, die einen Verjüngungswinkel B hat, der größer als der Verjüngungswinkel A ist. Bei dem dritten Bearbeitungsschritt wird der zweite verjüngte Abschnitt (33) in einen dritten verjüngten Abschnitt (43) mit einem Verjüngungswinkel C umgeformt. Das wird durch Verwendung eines gestuften inneren Hohlraums (66) mit einem dritten Gesenk (63) mit einer verjüngten Auflagerfläche (69) erreicht, die einen Verjüngungswinkel C hat, der kleiner als der Verjüngungswinkel B ist. Ebenso wird ein dritter Stempel (73) verwendet, der einen Spitzenabschnitt (73b) hat, dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Fußabschnitts kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Bauteils (30) ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren und
insbesondere ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von
metallischen Ummantelungen für Zündkerzen, die bei
Verbrennungsmotoren, wie zum Beispiel denen in Automobilen,
verwendet werden.
Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von metallischen
Ummantelungen für Zündkerzen ist in den Fig. 9A bis 9G
gezeigt. Dabei werden verarbeitete Werkstücke J1 bis J6, die in
den Fig. 9A bis 9F gezeigt sind, durch Kaltschmieden bzw.
Gesenkschmieden unter Verwendung einer Form und eines Stempels
ausgebildet, wie zum Beispiel in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. Hei-7 16693, 1995, beschrieben ist.
Mit anderen Worten wird ein gestuftes säulenförmiges Werkstück
J2 aus einem säulenförmigen Werkstück J1 durch Gesenkschmieden
ausgebildet. Als nächstes wird ein Werkstück J3 mit einem
Kopfabschnitt J8 großen Durchmessers, der ein Loch großen
Durchmessers ausbildet, und einem Fußabschnitt J9 kleinen
Durchmessers ausgebildet, der ein Loch kleinen Durchmessers
ausbildet. Der Kopfabschnitt J8 großen Durchmessers und der
Fußabschnitt J9 kleinen Durchmessers werden gezogen, um
nachfolgend die Bauteile J4 und J5 auszubilden. Dann wird das
Innere des Werkstücks gebohrt, um ein Bauteil J6 auszubilden.
Der Stufenabschnitt J10, der zwischen dem Kopfabschnitt großen
Durchmessers und dem Fußabschnitt kleinen Durchmessers in dem
Werkstück J6 angeordnet ist, wird durch Schneiden bearbeitet, um
den verjüngten (konischen) Abschnitt J11 zu erzeugen, wie in
Fig. 9G gezeigt ist. Der mit einem Gewinde versehene Abschnitt
J12 wird durch Rollen erzeugt und das schließlich
fertiggestellte Produkt einer metallischen Ummantelung J7 wird
erzeugt. Die metallische Ummantelung J7 wird an dem
Verbrennungsmotorzylinderkopf mittels des mit einem Gewinde
versehenen Abschnitts J12 angebracht. Der verjüngte Abschnitt
J11 wird dicht an dem Verbrennungsmotorzylinderkopf angebracht,
um eine Abdichtung zwischen der Zündkerze und dem
Verbrennungsmotorzylinderkopf vorzusehen.
Der durch diese Art der Schneidbearbeitung erzeugte verjüngte
Abschnitt ist jedoch ein Ergebnis einer Sekundärbearbeitung, die
auf ein gesenkgeschmiedetes Produkt angewendet wird. Folglich
ist es notwendig, häufige Kontrollen bei den Bearbeitungen und
häufiges Auswechseln der Schneidwerkzeuge durchzuführen, um die
exakte Gestalt reproduzierbar zu erhalten. Die Erfordernisse an
den Winkel des verjüngten Abschnitts, die Durchbiegung der Achse
und die Oberflächenrauhigkeit werden auf diese Weise erhalten.
Daher leidet die Genauigkeit des fertiggestellten Produkts, wenn
das Schneidwerkzeug das Ende von seiner Lebensdauer erreicht.
Außerdem gab es in den letzten Jahren in verstärktem Maße den
Bedarf nach niedrigeren Kosten, dem vereinfachten Handhaben des
verjüngten Abschnitts und einer verbesserten Beständigkeit der
Gestalt des fertiggestellten Produkts beim Herstellen von
metallischen Ummantelungen. Die vorliegende Erfindung wurde auf
der Grundlage dieser und anderer Nachteile entwickelt.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren zur
Erzeugung einer rohrförmigen metallischen Ummantelung für eine
Zündkerze mit einem verjüngten äußeren Umfang, um eine
Abdichtung vorzusehen. Die gewünschte Gestalt des verjüngten
Abschnitts wird durch Gesenkschmieden (Kaltumformung) erzeugt.
Eine rohrförmige metallische Ummantelung einer Zündkerze (10)
hat einen gestuften verjüngten Abschnitt (15) an seinem äußeren
Umfang zwischen einem Abschnitt (11) großen Durchmessers und
einem Abschnitt (12) kleinen Durchmessers. Das dient dazu, eine
Abdichtung beim dichten Anbringen an den Zylinderkopf
vorzusehen. Der verjüngte Abschnitt wird durch Kaltsschmieden
ausgebildet. Der Kaltschmiedevorgang wird durch die folgenden
Bearbeitungsschritte durchgeführt.
- a) Bei dem ersten Bearbeitungsschritt wird ein erstes Gesenk (Pressform) (61) mit einem gestuften inneren Hohlraum (64) vorbereitet, der eine gestufte Auflagerfläche (67) zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausbildet. Wenn ein säulenförmiges Werkstück (8) in dem gestuften inneren Hohlraum des ersten Gesenks gesichert ist, wird ein erster Stempel (71) gegen das Werkstück in axiale Richtung gepresst, um dessen Gestalt umzuwandeln. Folglich wird ein erstes bearbeitetes Bauteil (20) mit einer gestuften säulenförmigen Gestalt ausgebildet. Es weist einen Kopfabschnitt (21) großen Durchmessers mit einem Loch (24) großen Durchmessers, das an einem Ende offen ist, und einen Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers auf, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Der Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers hat einen kleineren Außendurchmesser als der Kopfabschnitt großen Durchmessers. Außerdem wird ein erster verjüngter Abschnitt (23) ausgebildet, der an der Grenze zwischen dem Kopfabschnitt großen Durchmessers und dem Fußabschnitt kleinen Durchmessers angeordnet ist.
- b) Bei dem zweiten Bearbeitungsschritt wird ein zweites Gesenk (62) mit einem gestuften inneren Hohlraum (65) vorbereitet, der eine verjüngte Auflagerfläche (68) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausbildet. Die verjüngte bzw. konische Auflagerfläche (68) hat einen größeren Verjüngungswinkel B als der Verjüngungswinkel A bei dem ersten verjüngten Abschnitt. Ein zweiter Stempel (72) mit einem größeren Außendurchmesser als dem des Fußabschnitts kleinen Durchmessers des ersten bearbeiteten Abschnitts, wie oben beschrieben ist, wird ebenso vorbereitet. Wenn das erste bearbeitete oben erwähnte Bauteil in dem gestuften inneren Hohlraum des zweiten Gesenks gesichert ist, wird der zweite Stempel in das Loch (24) größeren Durchmessers in dem ersten bearbeiteten Bauteil eingeführt und in axiale Richtung gepresst. Folglich wird die Gestalt des ersten verjüngten Abschnitts umgewandelt, um mit der Auflagerfläche des zweiten Gesenks übereinzustimmen. Folglich wird ein zweites bearbeitetes Bauteil (30) mit einer gestuften säulenförmigen Gestalt und ein zweiter verjüngter Abschnitt (33) mit dem Verjüngungswinkel B ausgebildet, wie oben beschrieben ist.
- c) Bei dem dritten Bearbeitungsschritt wird ein drittes Gesenk (63) mit einem gestuften inneren Hohlraum (66) vorbereitet, der eine verjüngte Auflagerfläche (69) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausbildet. Die verjüngte Auflagerfläche (69) hat einen kleineren Verjüngungswinkel C als der Verjüngungswinkel B bei dem zweiten verjüngten Abschnitt. Ein dritter Stempel (63) mit einer Spitze mit einem kleineren Außendurchmesser als dem des Fußabschnitts (32) kleinen Durchmessers des zweiten oben beschriebenen bearbeiteten Bauteils wird ebenso vorbereitet. Wenn das zweite bearbeitete Bauteil, wie oben erwähnt ist, in dem gestuften inneren Hohlraum des dritten Gesenks gesichert ist, wird der dritte Stempel in das Loch (34) großen Durchmessers in dem zweiten bearbeiteten Teil eingesetzt und in die axiale Richtung gepresst. Folglich wird die Gestalt des zweiten verjüngten Abschnitts umgewandelt, um mit der Auflagerfläche des dritten Gesenks überein zu stimmen. Folglich wird ein drittes bearbeitetes Bauteil (40) mit einer gestuften säulenförmigen Gestalt und einem dritten verjüngten Abschnitt (43) mit dem Verjüngungswinkel C ausgebildet, wie oben beschrieben ist.
Die Verjüngungswinkel A, B und C beziehen sich auf die Winkel,
die zwischen der axialen Richtung jedes verarbeiteten Bauteils
oder dem gestuften inneren Hohlraum ausgebildet sind, und die
Neigungswinkel der Außenflächen jedes bearbeiteten Materials
oder der Innenfläche jedes inneren Hohlraums. Die axiale
Richtung bei jedem bearbeiteten Teil und jedem gestuften inneren
Hohlraum ist zu 0° definiert. Dies ist in Fig. 5 und Fig. 6
dargestellt und wird weiter unten erklärt.
Bei dem dritten Bearbeitungsschritt wird die Gestalt des zweiten
verjüngten Abschnitts (33) umgeformt, um mit der Auflagerfläche
(69) (im folgenden die dritte Auflagerfläche genannt) des
gestuften inneren Hohlraums (66) des dritten Gesenks (63)
übereinzustimmen. Die dritte Auflagerfläche hat einen
Verjüngungswinkel C, der kleiner als der Verjüngungswinkel B des
zweiten verjüngten Abschnitts ist.
Bei dem zweiten Bearbeitungsschritt wird der zweite Stempel (72)
mit einem größeren Außendurchmesser als dem des Fußabschnitts
(22) kleinen Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils (20)
verwendet, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Daher wird der auf das
erste bearbeitete Bauteil ausgeübte Druck direkt auf den ersten
verjüngten Abschnitt (23) übertragen. Bei dem dritten
Bearbeitungsschritt wird jedoch ein dritter Stempel (73) mit
einer Spitze (73b) mit einem kleineren Außendurchmesser als dem
des Fußabschnitts (32) kleinen Durchmessers des zweiten
bearbeiteten Bauteils (30) verwendet. Das ist in Fig. 6
dargestellt. Daher wird der auf das zweite bearbeitete Bauteil
ausgeübte Druck direkt auf den Fußabschnitt kleinen Durchmessers
des zweiten bearbeiteten Bauteils übertragen, aber nicht auf den
zweiten verjüngten Abschnitt (33).
Bei diesem Verfahren wird der zweite verjüngte Abschnitt durch
die Umformung des Fußabschnitts kleinen Durchmessers gezogen und
der dritte verjüngte Abschnitt (43) wird als ein letzter
verjüngter Abschnitt ausgebildet. Bei dem dritten
Bearbeitungsschritt ist die Zusammensetzung des an dem
verjüngten Abschnitt aufgebrachten Drucks verschieden von dem
des zweiten Bearbeitungsschritts. Obwohl der Verjüngungswinkel C
kleiner als der Verjüngungswinkel B ist, wird das Schmieröl
daher wahrscheinlich nicht zurückgehalten.
Bei einem anderen Gesichtspunkt wird das dritte Gesenk (63) in
eine Richtung gestoßen, die entgegengesetzt zu der Richtung des
durch den dritten Stempel (73) bei dem dritten
Bearbeitungsschritt aufgebrachten Drucks ist. Der dritte
verjüngte Abschnitt und die dritte Auflagerfläche (69) werden
gezwungen, sogar dann in Berührung zu verbleiben, nachdem der
verjüngte Abschnitt (43) durch diese Anordnung ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Verjüngungswinkel B um 1° bis 10° größer als
der Verjüngungswinkel A. Das liegt daran, dass, wenn der
Unterschied zwischen den zwei Verjüngungswinkeln kleiner als 1°
ist, ein Austreten des Schmieröls blockiert ist. Wenn der
Unterschied zwischen den zwei Verjüngungswinkeln mehr als 10°
beträgt, wird die Menge des zwischen dem ersten verjüngten
Abschnitt und der zweiten Auflagerfläche zurückgehaltenen
Schmieröls so groß, dass es schwierig ist, es in geeigneter
Weise abzulassen. Ebenso ist vorzugsweise der Verjüngungswinkel
C um 0,5° bis 5° kleiner als der Verjüngungswinkel B, wie in
Anspruch 4 der Patentansprüche beschrieben ist. Wenn der
Unterschied zwischen den zwei Verjüngungswinkeln kleiner als
0,5° ist, kann der zweite verjüngte Abschnitt, der der Umformung
unterzogen wird, sich durch den Druck des dritten Stempels
lösen. Wenn der Unterschied zwischen den Verjüngungswinkeln B
und C größer als 5° ist, wird der Betrag des zwischen dem ersten
verjüngten Abschnitt und der zweiten Auflagerfläche
zurückgehaltenen Schmieröls so groß, dass es schwierig ist, es
ausreichend abzulassen.
Weitere Bereiche der Anwendung der vorliegenden Erfindung werden
aus der im folgenden angegebenen genauen Beschreibung
ersichtlich. Es sollte verstanden werden, dass die genaue
Beschreibung und spezifische Beispiele zur Andeutung bevorzugter
Ausführungsbeispiele der Erfindung nur für den Zweck der
Darstellung vorgesehen sind, da verschiedene Änderungen und
Abwandlungen innerhalb des Anwendungsbereichs der Erfindung dem
Fachmann aus der genauen Beschreibung ersichtlich sind.
Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht einer fertiggestellten
metallischen Ummantelung einer Zündkerze, die durch ein
Verfahren zum Herstellen metallischer Ummantelungen für
Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde;
Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer Zündkerze, die mit
einem Verfahren zum Herstellen von metallischen Ummantelungen
für Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengebaut
ist;
Fig. 3A ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen
metallischer Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 3B ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen von
metallischen Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 3C ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen
metallischer Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 3D ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen
metallischer Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 3E ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen von
metallischen Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 3F ist eine Teilschnittansicht eines Werkstücks, das mit
einem Bearbeitungsschritt eines Verfahrens zum Herstellen von
metallischen Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 4A ist eine Schnittansicht einer Gesenkmaschine, die bei
einem Verfahren zum Herstellen metallischer Ummantelungen für
Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4B ist eine Schnittansicht einer Gesenkmaschine, die bei
einem Verfahren zum Herstellen metallischer Ummantelungen für
Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4C ist eine Schnittansicht einer Gesenkmaschine, die bei
einem Verfahren zum Herstellen metallischer Ummantelungen für
Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Gesenkmaschine für eine
zweite Bearbeitung für ein Verfahren zum Herstellen metallischer
Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die den dritten
Bearbeitungsschritt zeigt, der einen dritten verjüngten
Abschnitt mit einem Verfahren zum Herstellen metallischer
Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden Erfindung
ausbildet;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die den dritten
Bearbeitungsschritt für ein Verfahren zum Herstellen
metallischer Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
Fig. 8 zeigt die auftretenden Probleme, wenn der
Bewegungsmechanismus bei einem Verfahren zum Herstellen
metallischer Ummantelungen für Zündkerzen gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht vorgesehen ist; und
Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht des Bearbeitungszustands
jedes Herstellungsschritts, der durchgeführt wird, um eine
herkömmliche metallische Ummantelung zu erzeugen.
In Fig. 1 und in Fig. 2 hat die metallische Ummantelung 10 eine
gestufte rohrförmige Gestalt. Die metallische Ummantelung 10 hat
einen Abschnitt 11 großen Durchmessers, der an einem Ende
angeordnet ist, und einen Abschnitt 12 kleinen Durchmessers mit
einem Außendurchmesser, der kleiner als der des Abschnitts 11
großen Durchmessers ist, der an dem anderen Ende angeordnet ist.
Sie ist aus einem leitfähigen Stahlmaterial zusammengesetzt (zum
Beispiel Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt). Ein mit einem
Gewinde versehener Abschnitt 13 ist an dem äußeren Umfang des
Abschnitts 12 kleinen Durchmessers ausgebildet, um ihn in ein
(in der Figur nicht gezeigtes) mit einem Gewinde versehenes Loch
zu schrauben, das in dem (in der Figur nicht gezeigten)
Zylinderkopf vorgesehen ist. Ein hexagonaler Abschnitt 14 ist an
dem äußeren Durchmesser des Abschnitts 11 großen Durchmessers
ausgebildet, der die Achse umgibt, um eine Einrichtung
vorzusehen, um axiale Kraft zum Festziehen der
Schraubenverbindung aufzubringen.
Ein verjüngter Abschnitt (verjüngter Sitzabschnitt) 15, der bei
einem Verjüngungsschritt ausgebildet wird, wird an dem äußeren
Umfang der metallischen Ummantelung 10 zwischen dem Abschnitt 11
großen Durchmessers und dem Abschnitt 12 kleinen Durchmessers
ausgebildet. Der verjüngte Abschnitt 15 ist als ein Ring
gestaltet, der die Achse umgibt. Der verjüngte Abschnitt 15 wird
fest an die verjüngte Auflagerfläche (in der Figur nicht
gezeigt), die an der Innenfläche des oben erwähnten
Schraubenlochs ausgebildet ist, durch die Axialkraft der
Schraubenkupplung dicht angebracht, um eine Abdichtung
vorzusehen.
Bei einer Zündkerze, die mit der metallischen Ummantelung 10
zusammengebaut ist, wird ein rohrförmiger Isolator 2, der aus
einer Aluminiumoxidkeramik (Al2O3) oder einem anderen ähnlichen
Material zusammengesetzt ist, in dem anderen Loch der
metallischen Ummantelung 10 gehalten. Jedes Ende des Isolators 2
ragt aus jedem Ende der metallischen Ummantelung 10 heraus. Die
in dem Isolator 2 ausgebildete Stufe wird eingestemmt und an
einem Ende der metallischen Ummantelung 10 mit Dichtungsmaterial
2a befestigt.
Eine rohrförmige Zentralelektrode 3 und deren Schaft 4 sind in
dem inneren Loch 2b des Isolators 2 gesichert. Die Spitze 3a der
Zentralelektrode 3 steht aus dem inneren Loch 2b des Isolators
heraus. Das hintere Ende der Zentralelektrode 3 ist elektrisch
mit dem Schaft 4 in dem inneren Loch 2b verbunden. Eine
Erdungselektrode 5 ist an einem Ende der metallischen
Ummantelung 10 zum Beispiel mittels Schweißens angebracht. Die
Erdungselektrode 5 ist in der Mitte gebogen, so dass sie eine L-
förmige Gestalt hat. Sie steht der Spitze 3a der
Zentralelektrode 3 an der Position beabstandet durch einen
Entladungsspalt 6 gegenüber, die an dem entgegengesetzten Ende
des geschweißten Abschnitts liegt.
Als nächstes wird das Herstellungsverfahren der metallischen
Ummantelung durch Gesenkschmieden bezüglich dieser Erfindung
unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3F und die Fig. 4A
bis 4C beschrieben. Die Fig. 3A bis 3F zeigen den Zustand
jedebei jedem Bearbeitungsschritt des Kaltschmiedevorgangs der
metallischen Ummantelung 10. Sie zeigen die Querschnitte jedes
Bauteils, die dem in Fig. 1 gezeigten Querschnitt entsprechen.
Zuerst wird ein rohrförmiges Metallwerkstück, wie zum Beispiel
aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, in der ersten
Ausbildungsstation (in der Figur nicht gezeigt) einer
Kaltschmiedemaschine platziert, wie in Fig. 3A gezeigt ist. Ein
rundes geschossförmiges geschmiedetes Produkt 7 wird durch
Gesenkschmieden erzeugt. Der äußere Umfang des unteren Endes des
geschmiedeten Produkts 7 wird abgerundet, um eine bogenförmige
Ecke 7a auszubilden.
Als nächstes wird das geschmiedete Produkt 7 in der zweiten
Ausbildungsstation (in der Figur nicht gezeigt) platziert, um
das in der Fig. 8B gezeigte nächste geschmiedete Produkt 8
mittels Strangpressens zu erzeugen. Ein großes Loch 8a wird an
dem oberen Ende ausgebildet, und ein kleines Loch wird an dem
unteren Ende des geschmiedeten Produkts 8 ausgebildet.
Zusätzlich wird ein kreisförmiger Kopfabschnitt 8c an dem oberen
Ende ausgebildet, und ein kreisförmiger Fußabschnitt 8d mit
einem kleineren Außendurchmesser als dem des Kopfabschnitts wird
an dem unteren Ende des geschmiedeten Produkts 8 ausgebildet.
Eine Stufe 8e wird zwischen dem Kopfabschnitt 8c und dem
Fußabschnitt 8d ausgebildet. Dieses geschmiedete Produkt 8
entspricht dem, auf was in dieser Erfindung als ein
säulenförmiges Material bzw. Werkstück Bezug genommen wird.
Als nächstes wird der verjüngte Abschnitt durch Gesenkschmieden
erzeugt. Fig. 4A zeigt die dritte Ausbildungsstation der
Kaltschmiedemaschine und den Querschnitt jedes Abschnitts. Fig.
4B zeigt die vierte Ausbildungsstation der Kaltschmiedemaschine
und den Querschnitt jedes Abschnitts. Fig. 4C zeigt die fünfte
Ausbildungsstation der Kaltschmiedemaschine und den Querschnitt
jedes Abschnitts. In Fig. 4A bis 4C werden Abschnitte 20, 30 und
40 in ihrem fertiggestellten Zustand gezeigt.
In Fig. 4A bis 4C bezeichnen die Bezugszeichen 61, 62 und 63
das erste Gesenk (erste Ausbildungsform), das zweite Gesenk (die
zweite Ausbildungsform) beziehungsweise das dritte Gesenk (die
dritte Ausbildungsform). Bei jeder der Gesenke 61 bis 63
bezeichnen 61a, 62a und 63a die obere Form und 61b, 62b und 63b
die untere Form. Jedes Gesenk 61 bis 63 ist aus einer getrennten
oberen und unteren Form zusammengesetzt.
Jedes Gesenk 61 bis 63 hat einen gestuften inneren Hohlraum 64
65 und 66, in den die Bauteile, die bearbeitet werden sollen,
eingesetzt werden. Die gestuften inneren Hohlräume 64 bis 66
sind durch Bohren durch sowohl die oberen Formen 61a bis 63a als
auch die unteren Formen 61b bis 63b ausgebildet. In der oberen
Form ist der Abschnitt großen Durchmessers und in der unteren
Form der Abschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet. In jedem
gestuften inneren Hohlraum 64 bis 66 ist eine
Verjüngungsauflagerfläche (verjüngte Auflagerfläche) an der
Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem
Abschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet.
Die Auflagerflächen sind mit unterschiedlichen
Verjüngungswinkeln ausgebildet. Die Auflagerfläche 67 (erste
Auflagerfläche) hat einen Verjüngungswinkel A (erster
Verjüngungswinkel A). Die Auflagerfläche 68 (zweite
Auflagerfläche) hat einen Verjüngungswinkel B (zweiter
Verjüngungswinkel B) und die Auflagerfläche 69 (dritte
Auflagerfläche) hat einen Verjüngungswinkel C (dritter
Verjüngungswinkel C). Der zweite Verjüngungswinkel B ist größer
als der erste Verjüngungswinkel A und der dritte
Verjüngungswinkel C ist kleiner als der zweite Verjüngungswinkel
B. Diese Verjüngungswinkel können zum Beispiel auf A = 58°, B =
64° und C = 63° gesetzt werden.
In Fig. 4A bis 4C bezeichnen die Bezugszeichen 71, 72 und 73
den ersten Stempel (erster Stempelabschnitt), den zweiten
Stempel (zweiter Stempelabschnitt) und den dritten Stempel
(dritter Stempelabschnitt), die jeweils das Werkstück pressen,
das bearbeitet werden soll. Sie können in eine vertikale
Richtung oder nach oben und unten bewegt werden, wie in der
Figur gezeigt ist. Sie sind angeordnet, um Druck in die axiale
Richtung auf das in der Ausbildungsform angeordnete Werkstück
auszuüben, das bearbeitet werden soll.
Das Bezugszeichen 80 bezeichnet einen Stift (Dorn), der das
bearbeitete Werkstück stützt und der es in dem inneren gestuften
Hohlraum 64 bis 66 sichert. Das Bezugszeichen 90 bezeichnet ein
Auswerferrohr, das das bearbeitete Material aus dem Gesenk
auswirft, nachdem das Formen beendet ist, und das das
verarbeitete Material anordnet, um dessen Gesamtlänge
festzulegen. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet einen
Gesenkhalter, der die Gesenke 61 bis 63 hält. Außerdem ist eine
Schmierölablassvertiefung (Ausstoßloch) M1 zwischen der oberen
und der unteren Form jedes Gesenks ausgebildet, um das Schmieröl
auszustoßen, das bei dem Gesenkschmieden verwendet wird, wie in
Fig. 5 gezeigt ist.
Bei der fünften Ausbildungsstation der Kaltschmiedemaschine sind
Bewegungsmechanismen 110 und 120 vorgesehen, wie in Fig. 4C
gezeigt ist. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet eine Feder und das
Bezugszeichen 120 bezeichnet eine Federführung, die die Feder in
Position hält. Das dritte Gesenk 63 wird durch die elastische
Kraft der Feder 110 in eine Richtung gedrückt (nach oben in der
Figur), die der Richtung entgegengesetzt ist, in welche der
dritte Stempel 73 eingeführt wird.
Der erste Bearbeitungsschritt des Kaltschmiedevorgangs des
verjüngten Abschnitts wird beschrieben. Das geschmiedete Produkt
(säulenförmiges Material) 8, das in der Fig. 3B gezeigt ist,
wird durch den gestuften inneren Hohlraum 64 des ersten Gesenks
61 gesichert. Das geschmiedete Produkt 8 wird dann durch den
ersten Stempel 71, der gegen das geschmiedete Produkt 8 in die
axiale Richtung (siehe Fig. 4A) gepresst wird, umgeformt. Der
Abschnitt großen Durchmessers des gestuften inneren Hohlraums 64
hat eine Gestalt eines hexagonalen Abschnitts 64a großen
Durchmessers, um den hexagonalen Abschnitt 14 auszubilden. Das
erste bearbeitete Bauteil 20 mit einer gestuften säulenförmigen
Gestalt, das in der Fig. 3C gezeigt ist, wird auf diese Weise
erzeugt.
Das erste bearbeitete Bauteil 20, das auf diese Weise erzeugt
wird, weist einen Kopfabschnitt 21 großen Durchmessers, der an
einem Ende ausgebildet ist, und einen Fußabschnitt 22 kleinen
Durchmessers auf, der an dem anderen Ende ausgebildet ist. Der
Fußabschnitt 22 kleinen Durchmessers hat einen Außendurchmesser,
der kleiner als der des Kopfabschnitts 21 großen Durchmessers
ist. Es hat ebenso einen ersten verjüngten Abschnitt 23 mit
einer Verjüngungsgestalt, die an der Grenze zwischen dem
Kopfabschnitt 21 großen Durchmessers und dem Fußabschnitt 22
kleinen Durchmessers angeordnet ist. Der Kopfabschnitt 21 großen
Durchmessers hat ein Loch 24 großen Durchmessers, das an dem
Rand von einem Ende offen ist. Der Fußabschnitt 22 kleinen
Durchmessers hat ein Loch 25 kleinen Durchmessers, dessen
Innendurchmesser kleiner als der des Lochs 24 großen
Durchmessers ist, das an dem Rand des anderen Endes offen ist.
Außerdem wird ein hexagonaler Abschnitt 26 großen Durchmessers
an dem Abschnitt 21 großen Durchmessers ausgebildet, welcher der
hexagonale Abschnitt 14 werden wird. Der Verjüngungswinkel des
ersten verjüngten Abschnitts 23 bildet einen ersten
Verjüngungswinkel A aus, welcher ungefähr der gleiche ist, wie
der der Auflagerfläche 67 (erste Auflagerfläche) der ersten
Ausbildungsform 61.
Der zweite Bearbeitungsschritt des Kaltschmiedevorgangs des
verjüngten Abschnitts wird erklärt. Als nächstes wird das erste
bearbeitete Bauteil 20 durch den gestuften inneren Hohlraum 65
des zweiten Gesenks 62 gesichert und der zweite Stempel 72 wird
in das Loch 24 großen Durchmessers des ersten bearbeiteten
Bauteils 20 eingesetzt. Das erste bearbeitete Bauteil 20 wird
durch den zweiten Stempel 72 in der axialen Richtung gepresst,
um den ersten verjüngten Abschnitt 23 umzuformen, um mit der
Auflagerfläche 68 (zweite Auflagerfläche) des zweiten Gesenks 62
übereinzustimmen. Auf diese Weise wird ein zweiter
Verjüngungswinkel B ausgebildet, der größer als der erste
Verjüngungswinkel A ist (siehe Fig. 4B). Hier entspricht der
Außendurchmesser des zweiten Stempels 72 dem Durchmesser des
Lochs 24 großen Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils
20, aber er ist größer als der Außendurchmesser des
Fußabschnitts 22 kleinen Durchmessers.
Das zweite bearbeitete Bauteil 30, das eine gestufte
säulenförmige Gestalt hat, die in Fig. 3D gezeigt ist, wird auf
diese Weise erzeugt. Der Kopfabschnitt großen Durchmessers und
der Fußabschnitt kleinen Durchmessers des ersten bearbeiteten
Bauteils 20 werden gezwungen, sich in die axiale Richtung durch
den Druck des zweiten Stempels 72 zu dehnen. Folglich haben der
Kopfabschnitt 31 großen Durchmessers, der Fußabschnitt 32
kleinen Durchmessers, das Loch 34 großen Durchmessers und das
Loch 35 kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Bauteils
30 andere Dimensionen als das erste bearbeitete Bauteil 20. Der
Verjüngungswinkel des zweiten verjüngten Abschnitts 33, der
zwischen dem Kopfabschnitt 31 großen Durchmessers und dem
Fußabschnitt 32 kleinen Durchmessers angeordnet ist, ist der
gleiche wie der der zweiten Auflagerfläche 68. Diese bildet den
zweiten Verjüngungswinkel B.
Der dritte Bearbeitungsschritt des Kaltschmiedevorgangs des
verjüngten Abschnitts wird erklärt. Als nächstes wird das zweite
bearbeitete Bauteil 30 durch den gestuften inneren Hohlraum 66
des dritten Gesenks 63 gesichert. Der dritte Stempel 73 wird von
seiner Spitze ausgehend in das Loch 34 großen Durchmessers des
zweiten bearbeiteten Bauteils 30 eingeführt. Das zweite
bearbeitete Bauteil 30 wird durch den dritten Stempel 73 in
axiale Richtung gepresst, um den zweiten verjüngten Abschnitt 33
umzuformen, um mit der Auflagerfläche 69 (dritte Auflagerfläche)
des dritten Gesenks 63 übereinzustimmen. Auf diese Weise wird
ein dritter Verjüngungswinkel C, der kleiner als der zweite
Verjüngungswinkel B ist, ausgebildet (siehe Fig. 4C).
Der dritte Stempel 73 hat einen Abschnitt 73a größeren
Durchmessers, dessen Durchmesser ungefähr der selbe wie der des
Lochs 34 großen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Bauteils
30 ist. Er hat auch einen Abschnitt kleinen Durchmessers
(Spitzenabschnitt) 73b, dessen Durchmesser kleiner als der des
Abschnitts 73a größeren Durchmessers ist, und ist an der Spitze
des Abschnitts 73a größeren Durchmessers angeordnet. Außerdem
ist der Außendurchmesser des Abschnitts kleineren Durchmessers
(Spitzenabschnitt) 73b kleiner ausgeführt, als der
Außendurchmesser des Fußabschnitts 32 kleinen Durchmessers des
zweiten bearbeiteten Abschnitts 30. Mit anderen Worten kann der
Abschnitt 73b kleineren Durchmessers in den Fußabschnitt 32
kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Bauteils 30
eingesetzt werden.
Das dritte bearbeitete Bauteil 40 mit einer gestuften
stabförmigen Gestalt, das in der Fig. 3E gezeigt ist, wird auf
diese Weise erzeugt. Der Abschnitt großen Durchmessers und der
Abschnitt kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Bauteils
30 werden gezwungen, sich in die axiale Richtung durch den Druck
des dritten Stempels 73 auszudehnen. Folglich haben der
Kopfabschnitt 41 großen Durchmessers, der Fußabschnitt 42
kleinen Durchmessers, das Loch 44 großen Durchmessers und das
Loch 45 kleinen Durchmessers des dritten bearbeiteten Bauteils
40 im Vergleich mit dem zweiten bearbeiteten Bauteil 30 andere
Dimensionen. Außerdem ist der Verjüngungswinkel des dritten
verjüngten Abschnitts 43, der zwischen dem Kopfabschnitt 41
großen Durchmessers und dem Fußabschnitt 42 kleinen Durchmessers
angeordnet ist, ungefähr der selbe, wie der der dritten
Auflagerfläche 69. Dieser bildet einen dritten Verjüngungswinkel
C.
Nachstehend wird der zweite und der dritte Bearbeitungsschritt
zur Erzeugung des verjüngten Abschnitts durch den
Kaltschmiedevorgang genauer unter Bezugnahme auf Fig. 5 bis 8
beschrieben. Fig. 5 zeigt den zweiten Bearbeitungsschritt. Die
Ausgangsstufe des zweiten Bearbeitungsschritts ist auf der
linken Seite der strichpunktierten Linie gezeigt und die
endgültige Stufe ist auf der rechten Seite der strichpunktierten
Linie gezeigt. Bei der Ausgangsstufe des zweiten
Bearbeitungsschritts kommt der erste verjüngte Abschnitt 23 des
ersten bearbeiteten Bauteils 20, der bei dem ersten
Bearbeitungsschritt ausgebildet wird, in Berührung mit der
zweiten Auflagerfläche 68 des zweiten Gesenks 62.
Hier wurde der erste verjüngte Abschnitt 23 ausgeführt, um den
ersten Verjüngungswinkel A bei dem ersten Bearbeitungsschritt
auszubilden. Außerdem wurde der Verjüngungswinkel der zweiten
Auflagerfläche 68 ausgeführt, um den zweiten Verjüngungswinkel B
auszubilden, der größer als der Verjüngungswinkel A des ersten
verjüngten Abschnitts 23 ist. Folglich wird der erste verjüngte
Abschnitt 23 nur die innere Ecke 68a der zweiten Auflagerfläche
68 berühren, wie auf der linken Seite der Fig. 5 gezeigt ist.
Wenn das Gesenkschmieden des ersten bearbeiteten Bauteils 20
fortschreitet, dann wird der erste verjüngte Abschnitt 23, der
anfänglich nur die innere Ecke 68a der zweiten Auflagerfläche
berührte, nach und nach umgeformt. Die Umformung verläuft von
innen nach außen, um einen verjüngte Gestalt auszubilden, die
mit der zweiten Auflagerfläche 68 übereinstimmt. Wenn die
Bearbeitung fortschreitet, wird das Kaltschmiedeschmieröl, das
zwischen dem ersten verjüngten Abschnitt 23 und der zweiten
Auflagerfläche 68 zurückgehalten wird, von innen nach außen
gedrückt, wenn der erste verjüngte Abschnitt 23 umgeformt ist.
Schließlich wird es aus der Ölablassvertiefung M1 ausgestoßen,
die in dem zweiten Gesenk 62 vorgesehen ist.
Das Schmieröl wird durch die Umformung des ersten bearbeiteten
Bauteils 20 auf diese Weise ausgestoßen. Es wird nicht in dem
ersten verjüngten Abschnitt 23 zurückgehalten. Daher ist es
wirksam, um die glatte Oberfläche des ausgebildeten verjüngten
Abschnitts 15 zu erhalten, bis die Bearbeitung beendet ist.
Wenn der erste Verjüngungswinkel A und der zweite
Verjüngungswinkel B gleich wären, dann wären die zweite
Auflagerfläche 68 und der gesamte verjüngte Abschnitt vom Beginn
des Gesenkschmiedens des ersten bearbeiteten Bauteils 20 in
Berührung. Folglich könnte das Schmieröl nicht austreten und es
würde in dem Raum zwischen dem ersten verjüngten Abschnitt 23
und der zweiten Auflagerfläche 68 zurückgehalten. Das würde die
Ausbildung des zweiten verjüngten Abschnitts 33 mit einer
wünschenswerten Gestalt für das zweite bearbeitete Bauteil 30
verhindern. Wenn der erste Verjüngungswinkel größer als der
zweite Verjüngungswinkel ist, kann die oben erwähnte Wirkung
außerdem sicherlich nicht erwartet werden.
Außerdem sollte der Unterschied zwischen den Verjüngungswinkeln
A und B vorzugsweise ungefähr 1 bis 10° betragen. Wenn der
Unterschied geringer als 1° wäre, dann würde wenig Zeit für das
Schmieröl bleiben, auszutreten, und es würde verursacht werden,
dass es in dem Raum zwischen dem verjüngten Abschnitt und der
Auflagerfläche zurückgehalten wird. Wenn die Winkeldifferenz
größer als 10° wäre, dann wäre die Menge des Schmieröls, das in
dem Raum zwischen dem verjüngten Abschnitt und der
Auflagerfläche zurückgehalten würde, so groß sein, dass es
schwierig wäre, alles davon auszustoßen.
Fig. 6 und Fig. 7 erklären den dritten Bearbeitungsschritt. Auf
der linken Seite der strichpunktierten Linie in Fig. 6 ist die
Ausgangsstufe des dritten Bearbeitungsschritts gezeigt. Auf der
rechten Seite der strichpunktierten Linie in Fig. 6 und auf der
linken Seite der strichpunktierten Linie in Fig. 7 ist die
Zwischenstufe des dritten Bearbeitungsschritts gezeigt. Auf der
rechten Seite von Fig. 7 ist der Endzustand des dritten
verjüngten Abschnitts gezeigt. Der Verjüngungswinkel des zweiten
verjüngten Abschnitts 33 des zweiten bearbeiteten Bauteils 30,
der in Fig. 6 gezeigt ist, ist der zweite Verjüngungswinkel B.
Der Verjüngungswinkel der dritten Auflagerfläche 69 des dritten
Gesenks bei dem dritten Bearbeitungsschritt ist der dritte
Verjüngungswinkel C, welcher kleiner als der zweite
Verjüngungswinkel B ist. Der dritte Verjüngungswinkel C ist
ungefähr der gleiche wie der Verjüngungswinkel, der bei dem
Endprodukt ausgebildet ist.
Bei dem Ausgangszustand des dritten Bearbeitungsschritts berührt
der zweite verjüngte Abschnitt 33 des zweiten bearbeiteten
Bauteils 30 die äußere Ecke 69a der dritten Auflagerfläche 69
des dritten Gesenks 63, wie auf der linken Seite der Fig. 6
gezeigt ist. Wenn die Bearbeitung fortschreitet, dann beginnt
das zweite bearbeitete Bauteil 30, sich durch den Druck des
dritten Stempels 73 umzuformen. Der zweite verjüngte Abschnitt
33 beginnt ebenso, sich umzuformen, um mit der dritten
Auflagerfläche 69 übereinzustimmen. Da der dritte
Verjüngungswinkel C kleiner als der zweite Verjüngungswinkel B
ist, kann das Material des Kopfabschnitts großen Durchmessers
(Blockabschnitt) 31 auf einfache Weise in den Fußabschnitt 32
kleinen Durchmessers fließen, um den Fußabschnitt
(Rumpfabschnitt) 32 des zweiten bearbeiteten Bauteils 30 zu
dehnen.
Es ist vorzuziehen, einen Unterschied zwischen dem zweiten
verjüngten Winkel B und dem dritten verjüngten Winkel C von 0,5°
bis 5° zu haben. Wenn der Unterschied zwischen den
Verjüngungswinkeln geringer als 0,5° wäre oder der zweite und
dritte Verjüngungswinkel gleich wären, dann würde eine starke
Scherspannung zwischen der dritten Auflagerfläche 69 und dem
Abschnitt 73b kleineren Durchmessers des dritten Stempels 73
erzeugt werden, wenn der dritte Stempel eingesetzt wird.
Folglich gibt es die Gefahr des Abscherens der Wurzel des
Fußabschnitts kleinen Durchmessers (Rumpfabschnitt) 32 des
zweiten bearbeiteten Abschnitts 30. Wenn der Unterschied
zwischen den Verjüngungswinkeln größer als 5° wäre, dann würde
übermäßig viel Schmieröl in dem Raum zwischen der dritten
Auflagerfläche 69 und dem zweiten verjüngten Abschnitt 33
zurückgehalten. Dadurch wird es schwierig, den verjüngten
Abschnitt mit einer glatten Oberfläche zu erzeugen.
Wenn der dritte Verjüngungswinkel C größer als der zweite
Verjüngungswinkel B ist, wird außerdem der Punkt, der anfänglich
die zwischen dem zweiten verjüngten Abschnitt 33 und der dritten
Auflagerfläche 69 ausgeübten Kraft aufnimmt, die innere Ecke 69b
sein. Das liegt daran, dass der Durchmesser des Abschnitts 73b
kleineren Durchmessers des dritten Stempels 73 kleiner als der
Durchmesser des Fußabschnitts kleinen Durchmessers
(Rumpfabschnitt) 32 ist. Die innere Ecke 69b liegt
entgegengesetzt zu der äußeren Ecke 69a, wie in Fig. 6 gezeigt
ist. Folglich wird die Umformung des Materials außerhalb des
Hebeldrehpunkts der Kraft schwierig, die auf den zweiten
verjüngten Abschnitt 33 des zweiten bearbeiteten Bauteils 30
ausgeübt wird. Das macht es schwierig, die gewünschte verjüngte
Gestalt zu erhalten.
Bei dem zweiten Verarbeitungsschritt muss der erste
Verjüngungswinkel A des bearbeiteten Bauteils kleiner als der
zweite Verjüngungswinkel B der Auflagerfläche sein. Der Grund,
warum dies bei dem dritten Bearbeitungsschritt nicht zutrifft,
liegt in dem Spitzendurchmesser des Stempels. Mit anderen Worten
ist bei dem zweiten Bearbeitungsschritt der Durchmesser der
Spitze des zweiten Stempels 72 größer als der Durchmesser des
Fußabschnitts kleinen Durchmessers (Rumpfabschnitt) 22 des
ersten bearbeiteten Bauteils 20. Das kann in der Fig. 5 gesehen
werden. Daher wird der Druck (die Druckkraft), die an dem ersten
bearbeiteten Bauteil 20 ausgeübt wird, direkt auf den ersten
verjüngten Abschnitt 23 übertragen.
Bei dem dritten Bearbeitungsschritt ist jedoch der Durchmesser
des Abschnitts kleineren Durchmessers (Spitzenabschnitt) 73b des
dritten Stempels 73 kleiner als der Durchmesser des
Fußabschnitts kleinen Durchmessers (Rumpfabschnitt) des zweiten
bearbeiteten Bauteils 30. Daher wird der Druck (die Druckkraft),
der auf das zweite bearbeitete Bauteil 30 ausgeübt wird, nicht
direkt auf den zweiten verjüngten Abschnitt 33 übertragen.
Der zweite verjüngte Abschnitt 33 wird dadurch umgeformt, dass
er durch die Umformung des Fußabschnitts 32 kleinen Durchmessers
gedehnt wird. Der dritte verjüngte Abschnitt 43 wird als ein
endgültig fertiggestellter verjüngter Abschnitt mit einem
dritten Verjüngungswinkel C auf diese Weise erzeugt. Die
Zusammensetzung bzw. die Verteilung des Drucks, der auf den
verjüngten Abschnitt bei dem dritten Bearbeitungsschritt
aufgebracht wird, ist von dem bei dem zweiten
Bearbeitungsschritt verschieden. Folglich ist es weniger
wahrscheinlich, dass Schmieröl hier zurückgehalten wird, obwohl
der dritte Verjüngungswinkel C kleiner als der zweite
Verjüngungswinkel B ist. Daher sind die optimalen
Verjüngungswinkel bei den zwei Bearbeitungsschritten
verschieden.
Sogar nachdem die Ausbildung des dritten verjüngten Abschnitts
43 durch den dritten Stempel 73 vervollständigt ist, wird
zusätzlich der dritte Stempel 73 fortgesetzt weiter eingeführt.
Dieser Vorgang setzt sich fort, wenn der dritte verjüngte
Abschnitt 43 und die dritte Auflagerfläche 69 des dritten
Gesenks 63 in Berührung verbleiben, wie auf der rechten Seite in
Fig. 7 gezeigt ist. Hier wird das dritte Gesenk 63 in eine
Richtung durch einen Bewegungsmechanismus 110 und 120 gepresst,
die zu der Richtung entgegengesetzt ist, in der der Druck durch
den dritten Stempel 73 aufgebracht wird. Durch diese Anordnung
wird die dritte Auflagerfläche 69 ständig in Berührung mit dem
dritten verjüngten Abschnitt 43 gehalten, der gerade ausgebildet
wurde.
Es ist schwierig, den Druck des dritten Stempels 73 anzuhalten,
unmittelbar nachdem der dritte verjüngte Abschnitt 43
ausgebildet wird. Auch der Druck (das Einführen) des dritten
Stempels 73 bleibt erhalten, nachdem der dritte verjüngte
Abschnitt 43 ausgebildet ist, um den Rumpfabschnitt auszubilden,
der später der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 13 der
metallischen Ummantelung 10 wird. Wenn der Bewegungsmechanismus,
der oben beschrieben ist, nicht vorgesehen wäre, würde ein Spalt
zwischen dem verjüngten Abschnitt 43 und der Auflagerfläche 69
erzeugt werden. Der Spalt wird durch den Druck (die Druckkraft)
des dritten Stempels 73 erzeugt, wenn die Spitze des dritten
Stempels 73 den dritten verjüngten Abschnitt 43 durchläuft. Wenn
der Kopfabschnitt 31 großen Durchmessers in eine Richtung
gedehnt wird, die entgegengesetzt zu der Richtung der
Stempeleinführung ist, dann wird eine Ausbauchung K1 an dem
verjüngten Abschnitt 43 ausgebildet.
Das dritte bearbeitete Bauteil 40, das einen verjüngten
Abschnitt 43 hat, der mit dem endgültig fertiggestellten
verjüngten Abschnitt übereinstimmt, wird auf diese Weise
erzeugt, nachdem er die erste bis dritte Bearbeitung durchlaufen
hat, die oben beschrieben sind. Als nächstes wird es in die
(nicht dargestellte) sechste Ausbildungsstation der
Kaltschmiedemaschine eingesetzt. Ein Loch 44 großen Durchmessers
und ein Loch 45 kleinen Durchmessers des dritten bearbeiteten
Abschnitts 49 werden durch einen Stempelvorgang gebohrt. Das
geschmiedete bzw. geschmiedete Produkt 50, das einen dritten
verjüngten Abschnitt 43 zwischen dem Abschnitt großen
Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers hat, und das
ein Durchdringungsloch 50a hat, wie in Fig. 3F gezeigt ist, wird
erhalten.
Dann wird ein Gewinde 13 an dem Fußabschnitt kleinen
Durchmessers des geschmiedeten bzw. gestanzten Produkts 50 durch
Gewinderollen ausgebildet. Ein Endprodukt der metallischen
Ummantelung 10, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird auf diese Weise
fertiggestellt. Eine Erdungselektrode wird an die metallische
Ummantelung 10 geschweißt und ein Isolator 2, der eine
Zentralelektrode 3 in dessen Mitte enthält, wird innerhalb der
metallischen Ummantelung 10 durch Einstemmen befestigt. Die in
Fig. 2 gezeigte Zündkerze 1 wird auf diese Weise zusammengebaut.
Der erste bis dritte Bearbeitungsschritt des
Kaltschmiedevorgangs, der ausgeführt wird, um den verjüngten
Abschnitt bei diesem Ausführungsbeispiel zu erzeugen, mit
Umformung einschließlich Kaltverformungsgesenkschmieden und
Strangpressen, wurden ausgeführt. Wie oben beschrieben ist,
wurden beim Formen bzw. Gesenkschmieden spezielle vorgesehene
Gesenke verwendet, um die Verjüngungswinkel und die
Auflagerfläche des bearbeiteten Materials zu bearbeiten. Die
Verformung des verjüngten Abschnitts, die durch die Anwesenheit
des Schmieröls verursacht wird, das bei dem Gesenkschmieden
verwendet wird, das zwischen dem Gesenk und dem verjüngten
Abschnitt zurückgehalten wird, kann durch das Verfahren dieses
Ausführungsbeispiels verhindert werden. Folglich kann ein
Verfahren zur Herstellung der metallischen Ummantelungen für
Zündkerzen, deren verjüngter Abschnitt mit wünschenswerten
Gestaltungen durch Verwendung des Kaltschmiedevorgangs
ausgebildet werden, geschaffen werden.
Da der verjüngte Abschnitt der herkömmlichen metallischen
Ummantelung durch Schneiden erzeugt wurde, werden außerdem
Spuren der Schneidwerkzeuge an der Oberfläche des verjüngten
Abschnitts hinterlassen. Folglich gab es eine Beschränkung beim
Erzeugen einer glatten Oberfläche. Da der verjüngte Abschnitt
durch Gesenkschmieden erzeugt wird, gibt es gemäß diesem
Ausführungsbeispiel keine Spuren der Werkzeuge, die an der
Oberfläche zurückgelassen werden, und die Oberflächenrauhigkeit
der verjüngten Fläche kann verbessert werden. Folglich kann die
Abdichtungseigenschaft des verjüngten Abschnitts verbessert
werden.
Während sich die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele auf
Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen, ist es
verständlich, dass die vorliegende Erfindung für andere
Anwendungen verwendet werden kann, dass Abwandlungen und
Veränderungen derselben vorgenommen werden können und dass sie
nicht auf die vorgelegte Offenbarung beschränkt ist.
Das Herstellungsverfahren zur Erzeugung der rohrförmigen
metallischen Ummantelung für Zündkerzen ist vorgesehen. Die
metallische Ummantelung hat den verjüngten Abschnitt an dem
äußeren Umfang, um eine Abdichtung vorzusehen. Der verjüngte
Abschnitt kann in eine gewünschte Gestalt durch Gesenkschmieden
ausgebildet werden. Das erste bearbeitete Bauteil 20 hat den
ersten verjüngten Abschnitt 23 mit dem Verjüngungswinkel A, der
bei dem ersten Bearbeitungsschritt ausgebildet wird. Bei dem
zweiten Bearbeitungsschritt wird der erste verjüngte Abschnitt
23 in den zweiten verjüngten Abschnitt 33 mit dem
Verjüngungswinkel B umgeformt. Das wird durch Verwendung des
gestuften inneren Hohlraums 65 mit dem zweiten Gesenk 62 mit der
verjüngten Auflagerfläche 68 erreicht, die den Verjüngungswinkel
B hat, der größer als der Verjüngungswinkel A ist. Bei dem
dritten Bearbeitungsschritt wird der zweite verjüngte Abschnitt
33 in den dritten verjüngten Abschnitt 43 mit dem
Verjüngungswinkel C umgeformt. Das wird durch Verwendung des
gestuften inneren Hohlraums 66 mit dem dritten Gesenk 63 mit der
verjüngten Auflagerfläche 69 erreicht, die den Verjüngungswinkel
C hat, der kleiner als der Verjüngungswinkel B ist. Ebenso wird
der dritte Stempel 73 verwendet, der den Spitzenabschnitt 73b
hat, dessen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser
des Fußabschnitts kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten
Bauteils 30 ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Gesenkschmieden für eine metallische
Ummantelung für eine Zündkerze, wobei ein äußerer Umfang der
Ummantelung einen verjüngten gestuften Abschnitt (15) zwischen
einem Abschnitt (11) großen Durchmessers und einem Abschnitt
(12) kleinen Durchmessers hat, um eine Abdichtung zu schaffen,
wenn sie an einen Motor angebracht wird, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte aufweist:
Sichern eines stabförmigen Werkstücks (8) in einem gestuften inneren Hohlraum (64) eines ersten Gesenks (61);
Pressen eines ersten Stempels (71) gegen das Werkstück in axiale Richtung, um eine Gestalt des Werkstücks in ein erstes bearbeitetes Bauteil (20) mit einer verjüngten Auflagerfläche (67) zwischen dem Abschnitt (11) großen Durchmessers und dem Abschnitt (12) kleinen Durchmessers umzuformen, wobei das erste bearbeitete Bauteil (20) einen Kopfabschnitt (21) großen Durchmessers und ein Loch (24) großen Durchmessers an einem Ende und einen Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers hat, der an dem entgegengesetzten Ende des Kopfabschnitts und des Lochs großen Durchmessers angeordnet ist, wobei der Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers einen kleineren Außendurchmesser als der Kopfabschnitt großen Durchmessers hat, wobei das erste bearbeitete Bauteil (20) einen ersten verjüngten Abschnitt (23) hat, der an einer Grenze zwischen dem Kopfabschnitt großen Durchmessers und dem Fußabschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet ist;
Sichern des ersten bearbeiteten Bauteils in einem gestuften inneren Hohlraum eines zweiten Gesenks, wobei das zweite Gesenk (62) einen gestuften inneren Hohlraum (65) hat, wobei das zweite Gesenk (62) eine verjüngte Auflagerfläche (68) mit einem größeren Verjüngungswinkel als dem des ersten verjüngten Abschnitts hat;
Einführen eines zweiten Stempels in das Loch größeren Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils zum Ausbilden einer verjüngten Auflagerfläche (68) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers, wobei der zweite Stempel (72) einen größeren Außendurchmesser hat als der Fußabschnitt kleinen Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils, wobei der zweite Stempel in axiale Richtung presst und die Gestalt des ersten verjüngten Abschnitts umformt, damit er mit der Auflagerfläche des zweiten Gesenks übereinstimmt, um ein zweites bearbeites Bauteil (30) zu bilden, das eine gestufte stabförmige Gestalt und einen zweiten verjüngten Abschnitt (33) mit dem zweiten Verjüngungswinkel hat;
Sichern des zweiten bearbeiteten Bauteils in einem gestuften inneren Hohlraum eines dritten Gesenks, wobei das dritte Gesenk (63) einen gestuften inneren Hohlraum (66) hat, der eine verjüngte Auflagerfläche (69) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausbildet, wobei die verjüngte Auflagerfläche (69) einen kleineren Verjüngungswinkel als der des zweiten verjüngten Abschnitts hat; und
Einführen und axiales Pressen eines dritten Stempels in das Loch (34) großen Durchmessers in dem zweiten bearbeiteten Bauteil zum Umformen des zweiten bearbeiteten Bauteils, um mit der Auflagerfläche der dritten Form übereinzustimmen, um das dritte bearbeitete Bauteil (40) in eine gestufte stabförmige Gestalt und in einen dritten verjüngten Abschnitt (43) mit einem Verjüngungswinkel auszubilden, der einen dritten Verjüngungswinkel hat, der kleiner als der zweite Verjüngungswinkel des zweiten verjüngten Abschnitts ist, wobei der dritte Stempel (73) einen Außendurchmesser einer Spitze hat, der kleiner als der Fußabschnitt (32) kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Teils ist.
Sichern eines stabförmigen Werkstücks (8) in einem gestuften inneren Hohlraum (64) eines ersten Gesenks (61);
Pressen eines ersten Stempels (71) gegen das Werkstück in axiale Richtung, um eine Gestalt des Werkstücks in ein erstes bearbeitetes Bauteil (20) mit einer verjüngten Auflagerfläche (67) zwischen dem Abschnitt (11) großen Durchmessers und dem Abschnitt (12) kleinen Durchmessers umzuformen, wobei das erste bearbeitete Bauteil (20) einen Kopfabschnitt (21) großen Durchmessers und ein Loch (24) großen Durchmessers an einem Ende und einen Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers hat, der an dem entgegengesetzten Ende des Kopfabschnitts und des Lochs großen Durchmessers angeordnet ist, wobei der Fußabschnitt (22) kleinen Durchmessers einen kleineren Außendurchmesser als der Kopfabschnitt großen Durchmessers hat, wobei das erste bearbeitete Bauteil (20) einen ersten verjüngten Abschnitt (23) hat, der an einer Grenze zwischen dem Kopfabschnitt großen Durchmessers und dem Fußabschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet ist;
Sichern des ersten bearbeiteten Bauteils in einem gestuften inneren Hohlraum eines zweiten Gesenks, wobei das zweite Gesenk (62) einen gestuften inneren Hohlraum (65) hat, wobei das zweite Gesenk (62) eine verjüngte Auflagerfläche (68) mit einem größeren Verjüngungswinkel als dem des ersten verjüngten Abschnitts hat;
Einführen eines zweiten Stempels in das Loch größeren Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils zum Ausbilden einer verjüngten Auflagerfläche (68) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers, wobei der zweite Stempel (72) einen größeren Außendurchmesser hat als der Fußabschnitt kleinen Durchmessers des ersten bearbeiteten Bauteils, wobei der zweite Stempel in axiale Richtung presst und die Gestalt des ersten verjüngten Abschnitts umformt, damit er mit der Auflagerfläche des zweiten Gesenks übereinstimmt, um ein zweites bearbeites Bauteil (30) zu bilden, das eine gestufte stabförmige Gestalt und einen zweiten verjüngten Abschnitt (33) mit dem zweiten Verjüngungswinkel hat;
Sichern des zweiten bearbeiteten Bauteils in einem gestuften inneren Hohlraum eines dritten Gesenks, wobei das dritte Gesenk (63) einen gestuften inneren Hohlraum (66) hat, der eine verjüngte Auflagerfläche (69) an der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausbildet, wobei die verjüngte Auflagerfläche (69) einen kleineren Verjüngungswinkel als der des zweiten verjüngten Abschnitts hat; und
Einführen und axiales Pressen eines dritten Stempels in das Loch (34) großen Durchmessers in dem zweiten bearbeiteten Bauteil zum Umformen des zweiten bearbeiteten Bauteils, um mit der Auflagerfläche der dritten Form übereinzustimmen, um das dritte bearbeitete Bauteil (40) in eine gestufte stabförmige Gestalt und in einen dritten verjüngten Abschnitt (43) mit einem Verjüngungswinkel auszubilden, der einen dritten Verjüngungswinkel hat, der kleiner als der zweite Verjüngungswinkel des zweiten verjüngten Abschnitts ist, wobei der dritte Stempel (73) einen Außendurchmesser einer Spitze hat, der kleiner als der Fußabschnitt (32) kleinen Durchmessers des zweiten bearbeiteten Teils ist.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dritte Gesenk (63) in eine Richtung gepresst wird, die
entgegengesetzt zu einer Richtung des Drucks ist, der durch den
dritten Stempel (73) aufgebracht wird, wodurch der dritte
verjüngte Abschnitt und die Auflagerfläche des dritten Gesenks
(69) in Berührung verbleiben, nachdem der dritte verjüngte
Abschnitt (43) ausgebildet ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Verjüngungswinkel um ungefähr 1° bis 10° größer
als der erste Verjüngungswinkel ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der dritte Verjüngungswinkel um ungefähr 0,5° bis 5° kleiner
als der zweite Verjüngungswinkel ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste, zweite und dritte Gesenk (61 bis 63) aus
mehrteiligen Formen (61a bis 63a, 61b bis 63b) besteht, die nahe
der Auflagerfläche (67 bis 69) trennbar sind.
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