JP2005144535A - Method for producing bolt with vertical groove - Google Patents
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Description
本発明は、冷間鍛造による縦溝付きボルトの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a vertical groove bolt by cold forging.
一般に、流体を輸送するための流体輸送通路、例えば自動車用エンジンの潤滑油供給通路等において、ブロック状の部材内に形成された孔状の通路と、ブロック状の部材外に配置された管状の通路とを接続する場合、一端側で孔状の通路に挿入ないしは螺入され、他端側で管状の通路に連結される継手が用いられる。かかる継手としては、従来、例えばアイボルトなどが広く用いられている。 Generally, in a fluid transport passage for transporting a fluid, for example, a lubricating oil supply passage of an automobile engine, a hole-shaped passage formed in a block-shaped member and a tubular shape disposed outside the block-shaped member When connecting to the passage, a joint is used which is inserted or screwed into the hole-like passage on one end side and connected to the tubular passage on the other end side. Conventionally, for example, eyebolts have been widely used as such joints.
図1(a)、(b)は、継手としてアイボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一例を示している。図1(a)、(b)に示すように、この従来の接続構造においては、アイボルト1の雄ねじ付きのボルト軸部が、ブロック2(ブロック状の部材)に形成された雌ねじ付きの孔部3に螺入されている。そして、アイボルト1のヘッド部とブロック2との間にコネクタ4が配置されている。なお、コネクタ4とアイボルト1又はブロック2との間には、パッキン5が介設されている。また、コネクタ4にはホース8(管状の通路)が接続されている。
FIGS. 1A and 1B show an example of a connection structure of a fluid transport passage using an eyebolt as a joint. As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), in this conventional connection structure, a bolt shaft portion with a male thread of an eyebolt 1 is a hole with a female thread formed in a block 2 (block-shaped member). 3 is screwed. A
ここで、ブロック2内に形成された孔部3は、アイボルト1内に形成された縦穴6及び2つの横穴7と、コネクタ4内の空間部とを介してホース8と連通している。なお、縦穴6はアイボルト1のボルト軸部の軸芯に形成され、アイボルト1の先端面(下端面)に開口している。また、横穴7は、縦穴6と連通する一方、ボルト軸部の外周面に開口している。かくして、この接続構造においては、流路aから流路bに、あるいはこれと逆方向(流路bから流路a)に流体が流れる。
Here, the
ところで、例えば図1(a)、(b)に示すアイボルト1では、そのボルト軸部に、例えば塑性加工等により縦穴6を形成し、さらに例えば打ち抜き加工等により横穴7を形成しなければならないので、その製造工程が複雑化し、製造コストが上昇するといった問題がある。そこで、ボルト軸部の周面に、軸部長手方向に伸びる縦溝を形成し、アイボルトと同様の機能をもたせるようにした縦溝付きボルトが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
By the way, in the eyebolt 1 shown in FIGS. 1A and 1B, for example, the vertical hole 6 must be formed in the bolt shaft portion by, for example, plastic working, and further, the
図2(a)〜(c)は、継手として縦溝付きボルトを用いた流体輸送通路の接続構造の一例を示している。図2(a)〜(c)に示すように、この従来の接続構造においては、縦溝付きボルト10のボルト軸部の外周面に2つの縦溝11が形成され、ブロック2の孔部3と、コネクタ4内の空間部とは、この縦溝11を介して連通している。かかる縦溝付きボルト10では、例えば塑性加工等により軸部周面に容易に縦溝11を形成することができる。なお、図2(c)において、L1はボルト軸部の雄ねじのねじ山と孔部3の雌ねじのねじ山との嵌合部を示し、L2はボルト軸部のねじ外径を示し、L3は孔部3のねじ内径を示し、L4はボルト軸部の谷底径を示している。また、網掛け部分は、縦溝11と孔部3との間に形成される流体通路を示している。かくして、この接続構造においては、縦溝11を介して流路aから流路bに、あるいはこれと逆方向に流体が流れる。
かかる縦溝付きボルトは、一般に、次のような手順で製造される。
すなわち、まず図3(a)〜(c)に示すように、冷間鍛造等により、ボルト材料10bを、縦溝11を有するボルト形状に成形する。次に、図3(d)〜(f)に示すように、転造等により、ボルト軸部に雄ねじ12を形成する。これにより、縦溝付きボルト10が完成する。
Such vertical grooved bolts are generally manufactured by the following procedure.
That is, first, as shown in FIGS. 3A to 3C, the
従来の縦溝付きボルト10の製造手法によれば、通常、縦溝11は、冷間鍛造により、およそ次のような手順で形成される。
すなわち、まず図4(a)、(b)に示すように、ヘッド部と軸部とを有し軸部断面が円形のボルト材料10aを、略円柱形の溝冷間鍛造成形金型15の上方の所定の位置に配置する。溝冷間鍛造成形金型15には、これをその軸線方向に貫通する中空部16が設けられ、中空部16の下部には内側に膨出する2つの溝成形部17が設けられている。
According to the conventional manufacturing method of the
That is, first, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), a bolt material 10a having a head portion and a shaft portion and a circular cross section of the shaft portion is formed from a substantially cylindrical groove cold forging die 15. It is arranged at a predetermined upper position. The groove cold forging
次に、図5に示すように、ボルト材料10aの軸部の下端近傍部を溝冷間鍛造成形金型15の空間部16に挿入する。この時点(溝冷間鍛造成形開始時点)では、軸部のRで示す部分は、空間部16内には挿入されず、溝冷間鍛造成形金型15によって拘束されていない開放状態にある。なお、かかる成形手法は、一般に、開放絞り成形と呼ばれている。そして、矢印X1で示すように、ボルト材料10aの頭部に成形荷重をかける。
その結果、図6に示すように、ボルト材料10aは空間部16内に押し込まれ、軸部の周面には、溝成形部17により縦溝11が形成される。この後、矢印X2で示す方向にボルト材料を突き出して、図7(a)、(b)に示すような、軸部の外周面に縦溝11が形成されたボルト材料10bを得る。
Next, as shown in FIG. 5, the vicinity of the lower end of the shaft portion of the bolt material 10 a is inserted into the
As a result, as shown in FIG. 6, the bolt material 10 a is pushed into the
かかる開放絞り成形で縦溝11を形成する場合、縦溝11の成形に要する荷重が、軸部の開放部分の座屈荷重より大きいと、縦溝11の成形が完了する前に開放部分が座屈してしまうので、縦溝11を形成することができない。このため、開放絞り成形で縦溝11を形成する場合、成形可能な断面減少率の限界は約25%程度といわれている。なお、一般に、断面減少率は、軸部の軸線と垂直な断面でみて、縦溝11の総断面積と、成形前における軸部の外周部が囲む面積との比で定義される値である。この場合は、図8(a)、(b)に示す縦溝形成前のボルト材料10aにおける軸部の断面積(図8(b)中で網掛けされた部分の面積)に対する、図8(c)、(d)に示す縦溝成形後のボルト材料10bにおける縦溝11の断面積(図8(d)中で網掛けされた部分の面積)の比率である。
When the
そして、開放絞り成形で縦溝11を形成する場合、該縦溝11の断面形状が異形であるので、ボルト材料の塑性流動が不均一となる。その結果、成形荷重が大きくなり、その分限界断面減少率がさらに低下する。このため、必要な流量を確保するのに十分な通路断面積が得られないといった問題がある。
And when forming the
また、ヘッド部を成形する前に、金型内において密閉状態で縦溝を形成し、この後の鍛造工程でヘッド部を形成するといった縦溝付きボルトの製造方法も提案されている。かかる成形は、例えば、次のような手順で行われる。 In addition, a method for manufacturing a bolt with a longitudinal groove is proposed in which a longitudinal groove is formed in a sealed state in a mold before the head portion is formed, and the head portion is formed in a subsequent forging process. Such molding is performed, for example, by the following procedure.
すなわち、図9(a)に示すように、ヘッド部が形成されていない略円柱形のボルト材料20aを金型21の上方の所定の位置に配置する。金型21には、これをその軸線方向に貫通する中空部22が設けられ、中空部22の下部には内側に膨出する複数の溝成形部23が設けられている。
That is, as shown in FIG. 9A, a substantially cylindrical bolt material 20 a on which no head portion is formed is disposed at a predetermined position above the
次に、図9(b)に示すように、ボルト材料20aを金型15の空間部22に、上部にボルト材料が存在しない領域Hが存在するように挿入する。すなわち、ボルト材料20aは、金型21によって全面的に拘束されている密閉状態にある。なお、かかる成形手法は、一般に、密閉絞り成形と呼ばれている。そして、矢印X3で示すように、ボルト材料20aに成形荷重をかける。
Next, as shown in FIG. 9B, the bolt material 20a is inserted into the
その結果、図9(c)に示すように、ボルト材料20aが空間部22内の溝成形部23が形成された部位まで押し込まれ、軸部の外周面に縦溝が形成されたボルト材料20bが得られる。この後、ボルト材料20bにヘッド部を形成する。かかる密閉絞り成形では、開放絞り成形よりも断面減少率(溝断面積)を大きくすることが可能である。しかしながら、断面減少率を大きくするためには、成形荷重(金型に負荷される荷重・応力)を増大させなければならず、金型21(とくに溝成形部23)の寿命が低下するといった問題がある。
As a result, as shown in FIG. 9C, the bolt material 20a is pushed into the
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、軸部の外周面に、小さい成形荷重でもって通路断面積が大きい縦溝を容易に形成することができる縦溝付きボルトの製造方法を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and has a longitudinal groove that can easily form a longitudinal groove having a large passage cross-sectional area with a small molding load on the outer peripheral surface of the shaft portion. Providing a method for manufacturing a bolt is a problem to be solved.
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる、ボルト軸部の外周面にボルト軸部長手方向に伸びる縦溝が設けられている縦溝付きボルトの製造方法は、縦溝付きボルトの材料の、ボルト軸部となるべき軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成し、冷間鍛造により、軸状部分に縦溝を形成することを特徴とするものである。 According to the present invention made to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a bolt with a longitudinal groove in which a longitudinal groove extending in the longitudinal direction of the bolt shaft portion is provided on the outer peripheral surface of the bolt shaft portion is a material for a bolt with a longitudinal groove. Characterized in that a vertical hole is formed in the axial portion of the shaft-shaped portion to be the bolt shaft portion, and a vertical groove is formed in the shaft-shaped portion by cold forging. To do.
上記縦溝付きボルトの製造方法においては、冷間鍛造が、軸状部分を、該軸状部分の一部が金型によって拘束されていない状態で該金型に押し込んで(圧入して)成形する開放絞り成形であるのが好ましい。この場合、軸状部分の軸線と垂直な断面でみて、縦溝の断面積と、成形前における軸状部分の外周部が囲む面積(縦穴の部分の面積も含む)との比で定義される断面減少率が25〜50%となるように開放絞り成形を行うのが、より好ましい。 In the above method for producing a bolt with a longitudinal groove, cold forging is performed by pressing (press-fitting) a shaft-like portion into the die in a state where a portion of the shaft-like portion is not restrained by the die. It is preferable to use open drawing. In this case, it is defined by the ratio of the cross-sectional area of the longitudinal groove and the area enclosed by the outer periphery of the shaft-like part before molding (including the area of the part of the vertical hole) as viewed in a cross section perpendicular to the axis of the shaft-like part. It is more preferable to perform open drawing so that the cross-sectional reduction rate is 25 to 50%.
本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法によれば、冷間鍛造により縦溝の成形を行う際に、予め軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成しているので、非常に低い成形荷重でもって軸状部分の周面に、通路断面積が大きい縦溝を容易に形成することができる。つまり、ボルト軸部の座屈や金型の寿命の低下などといった不具合を生じさせることなく、縦溝の通路断面積を大きくすることができる。 According to the method for manufacturing a bolt with a longitudinal groove according to the present invention, when forming a longitudinal groove by cold forging, a longitudinal hole opened in the tip surface of the shaft-shaped portion is formed in the shaft core portion of the shaft-shaped portion in advance. Since it is formed, a longitudinal groove having a large passage cross-sectional area can be easily formed on the peripheral surface of the shaft-shaped portion with a very low molding load. That is, the passage cross-sectional area of the longitudinal groove can be increased without causing problems such as buckling of the bolt shaft portion and a decrease in the life of the mold.
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。本発明にかかる方法により製造される縦溝付きボルトは、基本的には、例えば図3(d)〜(f)に示す従来の縦溝付きボルトと同様の構成のものであり、ボルト軸部の外周面に、ボルト軸部長手方向に伸びる1つ又は複数(例えば、2つ)の縦溝が形成されている。ただし、後で説明するように、縦溝の通路断面積、すなわちボルト軸の軸線と垂直な通路断面の面積は、従来の縦溝付きボルトに比べて大きくなっている。そして、例えば図2(a)、(b)に示すような形態で、ブロック内に形成された孔部と、ブロック外に設けられたホース(管状の通路)とを接続する。なお、この縦溝付きボルトは、例えば、自動車用エンジンの潤滑油供給通路や燃料供給通路などの継手として用いられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. The longitudinal grooved bolt manufactured by the method according to the present invention basically has the same configuration as the conventional longitudinal grooved bolt shown in FIGS. 3D to 3F, for example. One or a plurality of (for example, two) longitudinal grooves extending in the longitudinal direction of the bolt shaft portion are formed on the outer peripheral surface of the bolt. However, as will be described later, the passage sectional area of the longitudinal groove, that is, the area of the passage section perpendicular to the axis of the bolt shaft, is larger than that of the conventional longitudinal grooved bolt. And the hole part formed in the block and the hose (tubular passage) provided in the block are connected with a form as shown, for example in Drawing 2 (a) and (b). The longitudinal groove bolt is used, for example, as a joint such as a lubricating oil supply passage or a fuel supply passage of an automobile engine.
まず、本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法の概要を説明する。この縦溝付きボルトの製造方法においては、縦溝付きボルトの材料(ボルト材料)の、ボルト軸部となるべき円柱形の軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面(下端面)に開口する円柱形の縦穴を形成する。この後、軸状部分に、冷間鍛造による開放絞り成形を施し、軸状部分の外周面に縦溝を形成する。この冷間鍛造は、軸状部分を、該軸状部分の一部が金型によって拘束されていない状態で該金型に押し込む開放絞り成形で行われる。この開放絞り成形による縦溝付きボルトの製造方法によれば、断面減少率が25〜50%の縦溝を容易に形成することができる。 First, the outline | summary of the manufacturing method of the bolt with a longitudinal groove concerning this invention is demonstrated. In this vertical grooved bolt manufacturing method, the vertical grooved bolt material (bolt material) is connected to the axial center portion of the cylindrical shaft-shaped portion to be the bolt shaft portion on the tip surface (bottom surface) of the shaft-shaped portion. A cylindrical vertical hole opening in the end face) is formed. Thereafter, the shaft-shaped portion is subjected to open drawing by cold forging to form vertical grooves on the outer peripheral surface of the shaft-shaped portion. This cold forging is performed by open drawing, in which the shaft-like portion is pushed into the die in a state where a portion of the shaft-like portion is not restrained by the die. According to the manufacturing method of the bolt with a longitudinal groove by this open drawing, a longitudinal groove having a cross-sectional reduction rate of 25 to 50% can be easily formed.
以下、図10(a)〜(d)を参照しつつ、本発明にかかる縦溝付きボルトのより「具体的な製造方法を説明する。
この縦溝付きボルトの製造プロセスにおいては、まず、図10(a)、(b)に示すように、その一端にヘッド部24(ボルトヘッド)が形成されたボルト材料25aの略円柱形の軸部26に、冷間鍛造により、円柱形の縦穴27を形成する。この縦穴27は、軸部26の軸芯部に形成され、該軸部26の先端面(ヘッド部24と反対側)に開口している。この、縦穴27の軸部長手方向の寸法(長さ)は、この後の工程で形成される縦溝28(図10(c)参照)の軸部長手方向の寸法(長さ)とほぼ同一である。
Hereinafter, with reference to FIGS. 10 (a) to (d), “a more specific manufacturing method of the bolt with a longitudinal groove according to the present invention will be described.
In this vertical grooved bolt manufacturing process, first, as shown in FIGS. 10A and 10B, a substantially cylindrical shaft of a bolt material 25a having a head portion 24 (bolt head) formed at one end thereof. A cylindrical
また、縦穴27の直径(内径)は、形成すべき縦溝28の通路断面積(軸部の軸線と垂直な断面の面積)に応じて好ましく設定される。すなわち、形成すべき縦溝28の通路断面積を大きくする場合は縦穴27の直径を大きくし、通路断面積を小さくする場合は縦穴27の直径を小さくする。なお、縦穴27の直径は、所望の通路断面積の縦溝28を成形したときに、該縦穴27がほぼ消滅するように好ましく設定される。すなわち、縦穴27の直径は、縦穴27の断面積が縦溝28の総断面積とほぼ等しくなるように設定される。
The diameter (inner diameter) of the
次に、図10(c)、(d)に示すように、冷間鍛造により、軸部26の外周面に1つ又は複数(例えば、2つ)の縦溝28を形成する。その際、軸部26の肉部の塑性流動により、縦穴27はほぼ消滅し、少しの空間部27’が残るだけとなる。この後、このボルト材料25bの外周面に、転造等によりねじを形成する。これにより、縦溝付きボルトが完成する。
Next, as shown in FIGS. 10C and 10D, one or a plurality of (for example, two)
この冷間鍛造は、基本的には、例えば図4〜図6に示すような従来の開放絞り成形により行われる。このように軸部26には縦穴27が設けられているので、この開放絞り成形においては、軸部26の肉部は容易に塑性変形する。したがって、縦溝28を形成する際の成形荷重を大幅に低減することができる。このため、縦溝28の通路断面積を大きくしても、開放状態にある軸部26が座屈することはない。よって、非常に低い成形荷重でもって軸部26の外周面に、断面減少率が大きい、すなわち通路断面積が大きい縦溝28を容易に形成することができる。つまり、軸部26の座屈や金型の寿命の低下などといった不具合を生じさせることなく、縦溝28の通路面積を大きくすることができる。
This cold forging is basically performed by conventional open drawing as shown in FIGS. Thus, since the
なお、この実施の形態では、開放絞り成形により縦溝28を形成しているが、例えば図9(a)〜(c)に示すような密閉絞り成形により、ヘッド部を形成する前に軸部に縦溝を形成してもよい。この場合も、開放絞り成形の場合と同様に縦溝28の通路断面積を大きくすることができ、かつ金型の寿命を向上させることができる。
In this embodiment, the
図11(a)に従来の製造方法(開放絞り成形)で製造されたボルト材料10bの縦溝11の通路断面を示し、図11(b)に本発明にかかる製造方法(開放絞り成形)で製造されたボルト材料25bの縦溝28の通路断面を示す。図11(a)、(b)から明らかなとおり、本発明にかかる製造方法で製造されたボルト材料25bでは、従来の製造方法で製造されたボルト材料10bに比べて、縦溝28の深さが深くなるので、例えば、孔部の雌ねじのねじ山と、ボルト軸部のねじ山との嵌合周長を低下させることなく、縦溝28の通路断面積を大きくすることができる。なお、この嵌合周長が短い場合は、締め付け時のガジリや、切粉の発生や、ねじ山のせん断応力破壊などといった不具合が生じることになる。
FIG. 11A shows a cross section of the
以上、本発明にかかる縦溝付きボルトの製造方法によれば、雄ねじを備えたボルト軸部の縦溝と、雌ねじを備えた孔部の内周面とで画成される流体通路について、そのボルト軸部の軸線と垂直な断面における通路面積を拡大することができ、該縦溝付きボルト内を流れる流体の流量を増やすことができ、あるいはその圧力損失を低減することができる。 As mentioned above, according to the manufacturing method of the bolt with a longitudinal groove concerning the present invention, about the fluid passage defined by the longitudinal groove of the bolt shaft part provided with the external thread, and the inner peripheral surface of the hole part provided with the internal thread, The passage area in the cross section perpendicular to the axis of the bolt shaft portion can be enlarged, the flow rate of the fluid flowing in the longitudinal grooved bolt can be increased, or the pressure loss can be reduced.
1 アイボルト、2 ブロック、3 孔部、4 コネクタ、5 パッキン、6 縦穴、7 横穴、8 ホース、10 縦溝付きボルト、10a ボルト材料、10b ボルト材料、11 縦溝、12 ねじ、15 溝冷間鍛造成形金型、16 空間部、17 縦溝成形部、20a ボルト材料、20b ボルト材料、21 金型、22 空間部、23 縦溝成形部、24 ヘッド部、25a ボルト材料、25b ボルト材料、26 軸部、27 縦穴、28 縦溝。
1 eye bolt, 2 blocks, 3 holes, 4 connector, 5 packing, 6 vertical hole, 7 horizontal hole, 8 hose, 10 vertical grooved bolt, 10a bolt material, 10b bolt material, 11 vertical groove, 12 screw, 15 groove cold Forging mold, 16 space part, 17 vertical groove forming part, 20a bolt material, 20b bolt material, 21 mold, 22 space part, 23 vertical groove forming part, 24 head part, 25a bolt material, 25b bolt material, 26 Shaft, 27 vertical holes, 28 vertical grooves.
Claims (3)
上記縦溝付きボルトの材料の、上記ボルト軸部となるべき軸状部分の軸芯部に、該軸状部分の先端面に開口する縦穴を形成し、
冷間鍛造により、上記軸状部分に縦溝を形成することを特徴とする縦溝付きボルトの製造方法。 On the outer peripheral surface of the bolt shaft part, there is a method for producing a bolt with a longitudinal groove provided with a longitudinal groove extending in the longitudinal direction of the bolt shaft part,
In the axial groove portion of the shaft-shaped portion to be the bolt shaft portion of the material of the bolt with the vertical groove, a vertical hole that opens to the tip surface of the shaft-shaped portion is formed,
A method of manufacturing a bolt with a longitudinal groove, wherein the longitudinal groove is formed in the shaft-like portion by cold forging.
The cross-sectional reduction rate defined by the ratio of the cross-sectional area of the longitudinal groove and the area surrounded by the outer periphery of the shaft-shaped portion before molding is 25 to 50% when viewed in a cross section perpendicular to the axis of the shaft-shaped portion. The method of manufacturing a bolt with a longitudinal groove according to claim 2, wherein the open drawing is performed.
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