JP2007000873A - Method for manufacturing outer wheel member for constant velocity joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動力を伝達するための等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪部材に関し、一層詳細には、内周面に複数の案内溝を有するカップ部と軸部とが一体的に形成された等速ジョイント用外輪部材を鍛造成形によって製造する等速ジョイント用外輪部材の製造方法に関する。 The present invention relates to an outer ring member for a constant velocity joint that constitutes a constant velocity joint for transmitting rotational driving force, and more specifically, a cup portion having a plurality of guide grooves on an inner peripheral surface and a shaft portion are integrated. The present invention relates to a method for manufacturing an outer ring member for a constant velocity joint, in which the outer ring member for a constant velocity joint is manufactured by forging.
従来から、互いに接合された上部ダイス及び下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材を装填し、パンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより、例えば、自動車の車輪駆動用の等速ジョイントの外輪部材(アウタカップ)が製造されている。 Conventionally, forging materials are loaded into cavities formed in an upper die and a lower die joined to each other, and pressure is applied to the forging material via a punch, for example, for driving wheels of automobiles. An outer ring member (outer cup) of a constant velocity joint is manufactured.
前記外輪部材は、カップ部と、前記カップ部と一体的に形成される軸部とから構成される。前記カップ部の内周面には、軸線方向に沿って延在する複数のボール転動溝が周方向に沿って等角度離間するように形成され、前記ボール転動溝に沿ってボールが転動するように設けられている。 The outer ring member includes a cup portion and a shaft portion formed integrally with the cup portion. A plurality of ball rolling grooves extending along the axial direction are formed on the inner peripheral surface of the cup portion so as to be spaced at equal angles along the circumferential direction, and the balls roll along the ball rolling grooves. It is provided to move.
この種の等速ジョイントの外輪部材の製造方法として、特許文献1には、予備成形品に対して据え込み成形を行うことにより、カップ部の上面に断面半円形状の凹部を形成することが開示されている。この場合、特許文献1では、カップ部の上面に断面半径状の凹部を形成することにより、次工程の後方押し出し成形時における塑性流動性が円滑となり、製品完成精度を向上させることができるとしている。
As a method of manufacturing an outer ring member of this type of constant velocity joint,
また、特許文献2には、頭部及び胴部を有する熱間処理材に対して前後押し出し加工を施すことにより、前記頭部の上面に対して凹穴を形成することが開示されている。
Further,
さらに、特許文献3には、大径部の端面中央部を押圧加工して凹洞部を形成することが開示されている。
Furthermore,
しかしながら、前記特許文献1〜3に開示された技術的思想では、次工程において、例えば、後方押し出し成形を遂行するときの肉流れを円滑とするためにのみ中間成形体の頭部に凹部を形成しているが、前記後方押し出し成形によってカップ部の内壁面にボール転動溝を形成する第4工程における変形量(材料の伸び)が依然として大きく、他の工程と比較して仕事量(成形率)が多いという問題がある。
However, in the technical idea disclosed in
本発明は、第4工程における仕事量の一部をその前工程である第3工程に分担させて、ボール転動溝を形成する第4工程の成形率を軽減させて各工程の最適な分散化を図ることが可能な等速ジョイント用外輪部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention distributes a part of the work amount in the fourth process to the third process, which is the previous process, and reduces the molding rate in the fourth process for forming the ball rolling groove, thereby optimally distributing each process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an outer ring member for a constant velocity joint that can be made simple.
前記の目的を達成するために、本発明は、下記の第1工程から第5工程を行う。 In order to achieve the above object, the present invention performs the following first to fifth steps.
先ず、第1工程では、所定長に切断された円柱状のワークに対し前方押し出し成形することにより軸部を有する第1次成形体を形成する。 First, in a 1st process, the primary molded object which has a shaft part is formed by carrying out forward extrusion molding with respect to the cylindrical workpiece cut | disconnected by predetermined length.
続いて、第2工程では、前記軸部を除いた上部に対して据え込み成形が施され、前記第1次成形体の上部が圧縮・拡径された第2次成形体を形成する。 Subsequently, in the second step, upset molding is performed on the upper portion excluding the shaft portion, and a secondary molded body in which the upper portion of the primary molded body is compressed and expanded is formed.
続いて、第3工程では、前記第2次成形体の上面に対して予備押し込み成形が施されることにより、最終製品のカップ部の底壁の軸線方向における縦断面形状と略一致する凹部が前記上面に形成された第3次成形体を形成する。前記カップ部の底壁は、本来であれば、次工程である第4工程で行われるのを第3工程に分担させたものである。 Subsequently, in the third step, by performing pre-injection molding on the upper surface of the secondary molded body, there is a concave portion that substantially matches the longitudinal sectional shape in the axial direction of the bottom wall of the cup portion of the final product. A tertiary molded body formed on the upper surface is formed. Originally, the bottom wall of the cup portion is obtained by sharing the third step with the fourth step which is the next step.
この場合、前記第3次成形体の頭部の上面と前記凹部の開口部との境界部位に、断面曲線状のR部が周方向に沿って形成されることにより、前記凹部の開口部周辺にスジが発生することを阻止することができる。 In this case, an R portion having a curved cross section is formed along the circumferential direction at the boundary portion between the upper surface of the head of the third molded body and the opening of the recess, so that the periphery of the opening of the recess It is possible to prevent streaks from occurring.
続いて、第4工程では、前記凹部の縦断面形状と略一致する先端部形状を有するパンチを用い、前記第3次成形体に対して後方押し出し成形を施すことにより内壁にボール転動溝が設けられたカップ部を有する第4次成形体を形成する。 Subsequently, in the fourth step, a ball having a ball rolling groove is formed on the inner wall by using a punch having a tip shape substantially matching the vertical cross-sectional shape of the concave portion and subjecting the third molded body to backward extrusion. A fourth molded body having the provided cup portion is formed.
最後に、第5工程では、前記第4次成形体のカップ部に対してしごき成形を行って最終製品である、軸部とカップ部とが一体的に形成されたバーフィールド型等速ジョイント用外輪部材が製造される。 Finally, in the fifth step, the cup part of the fourth molded body is ironed and formed into a final product, which is a bar field type constant velocity joint in which the shaft part and the cup part are integrally formed. An outer ring member is manufactured.
本発明によれば、第4工程におけるカップ部の底壁を形成するという一部の仕事量をその前工程である第3工程に分担させて、ボール転動溝を形成する第4工程の成形率を軽減させることができる。 According to the present invention, a part of the work of forming the bottom wall of the cup part in the fourth step is shared with the third step, which is the previous step, so as to form the ball rolling groove. The rate can be reduced.
この結果、本発明では、第4工程における成形率を軽減させることにより、鍛造素材の変形量(材料の伸び)を減少させ、材料割れの発生を回避して良好な金型転写性を達成することができる。 As a result, in the present invention, by reducing the molding rate in the fourth step, the deformation amount (elongation of the material) of the forging material is reduced, and the occurrence of material cracking is avoided to achieve good mold transferability. be able to.
本発明では、第4工程における仕事量の一部をその前工程である第3工程に分担させ、ボール転動溝を形成する第4工程の成形率を軽減させて各工程の最適な分散化を図ることができる。この結果、材料割れ等の不良品の発生を抑制して歩留りを向上させることができる。特に冷間鍛造によって成形した場合、その効果が顕著である。 In the present invention, a part of the work amount in the fourth step is shared with the third step, which is the previous step, and the forming rate of the fourth step for forming the ball rolling groove is reduced, so that each step is optimally dispersed. Can be achieved. As a result, the yield can be improved by suppressing the occurrence of defective products such as material cracks. In particular, when it is formed by cold forging, the effect is remarkable.
以下、本発明に係る等速ジョイント用外輪部材の製造方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a method for manufacturing an outer ring member for a constant velocity joint according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態に係る等速ジョイント用外輪部材の製造方法では、図1のフローチャートに示されるように、炭素鋼製の円柱体(ビレット)からなるワーク10(図2A参照)に対して合計5回の鍛造成形が施され、最終的に完成品であるバーフィールド型の等速ジョイント用外輪部材12(以下、単に、外輪部材12という)が製造される。 In the method for manufacturing the outer ring member for constant velocity joint according to the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 1, a total of five workpieces 10 (see FIG. 2A) made of carbon steel cylinders (billets) are used. Forged forming is performed once, and finally, a finished barfield type constant velocity joint outer ring member 12 (hereinafter, simply referred to as an outer ring member 12) is manufactured.
図3及び図4に示されるように、この外輪部材12は、図示しない軸の一端部に連結されて開口部14を有する有底円筒状のカップ部16と、前記カップ部16と一体的に形成される軸部18とから基本的に構成される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
前記カップ部16と軸部18との連結部位に近接するカップ部16の外表面は、軸線方向に沿った縦断面が該軸線と略平行な側周部20から軸部18側に向かって断面円弧状に湾曲しながら縮径する曲面部22が形成され、前記曲面部22に連続し軸線と直交する方向に延在する環状段差部24を介して軸部18と連結されるように構成される。
The outer surface of the
前記外輪部材12のカップ部16の内壁面には、球面からなる内径面28が中心側に向かって膨出形成され、隣接する内径面28の間には、軸方向に沿って延在するボール転動溝30a〜30fが軸心の回りにそれぞれ60度の間隔をおいて複数形成される(図3及び図4参照)。
On the inner wall surface of the
このボール転動溝30a〜30fは、図示しないボールを円滑に転動させるものであり、外輪部材12の内壁面に沿ってカップ部16の底部側の終端部近傍部位まで延在して設けられる。また、前記各ボール転動溝30a〜30fは、図5に示されるように、外輪部材12の軸線方向(図3の矢印Z方向)から見て、単一の曲率半径からなる断面円弧状に形成される。
The
さらに、前記外輪部材12のカップ部16の内壁面の最も奥部に形成され軸線方向と直交する方向に延在する底壁32(図3の仮想線F1参照)は、該カップ部16の外表面に形成された曲面部22の中間位置に設定され、前記曲面部22に連続する環状段差部24の仮想線F2とΔPだけ離間するように設定される(図3参照)。
Further, a bottom wall 32 (see an imaginary line F1 in FIG. 3) that is formed at the innermost part of the inner wall surface of the
前記カップ部16に形成される底壁76の軸線方向に沿った縦断面形状は、平面視して直径D3からなる円形状平坦面33と、前記円形状平坦面33から開口部まで連続し前記円形状平坦面33に対する傾斜角度がθ3からなる環状傾斜面35によって構成され、後述するように、第3次成形品60の凹部62及び第4次成形品70の底壁76の縦断面形状と略同一である。
The longitudinal cross-sectional shape along the axial direction of the
この外輪部材12は、以下の工程によって製造される。
The
まず、第1準備工程において、所定長の円柱体(ビレット)に切り出されたワーク10(図2A参照)に対して球状化焼鈍を施す。これによりワーク10が軟化し、以下の第1次〜第5次鍛造加工が容易となる。
First, in the first preparation step, spheroidizing annealing is performed on the workpiece 10 (see FIG. 2A) cut into a predetermined-length cylindrical body (billet). Thereby, the workpiece |
そして、第2準備工程において、ワーク10に対して潤滑用化成被膜の形成を行う。すなわち、ボンデライト処理によって、例えば、リン酸亜鉛等からなる潤滑用化成被膜をワーク10の表面に形成することによって該表面に潤滑性を付与する。具体的には、このようなリン酸亜鉛等が溶解された溶媒中にワーク10を所定時間浸漬することにより潤滑用化成被膜を形成すればよい。
In the second preparation step, the chemical conversion coating for lubrication is formed on the
次いで、第1次鍛造加工工程S1において、図示しない第1鍛造用金型を使用して、潤滑用化成被膜が形成されたワーク10の一端面に対する前方押し出し成形を行う。
Next, in the first forging step S1, a first forging die (not shown) is used to perform forward extrusion molding on one end surface of the
すなわち、図示しない第1鍛造用金型のキャビティにワーク10を装填し、前記ワーク10の一端面を図示しないパンチによって加圧する。これに伴って、該キャビティにワーク10の他端面側が圧入され、その結果、図2Bに示されるように、他端面側にテーパ状に縮径した縮径部40aと軸部40bとが形成された第1次成形品40が得られる(図2B参照)。
That is, the
次いで、第2次鍛造加工工程S2において、第1次成形品40に対して据え込み成形を行う。すなわち、図示しない第2鍛造用金型のキャビティに第1次成形品40を装填する。この際、軸部40bは、第2鍛造用金型に設けられた図示しない軸部保持部に挿入される。
Next, upset molding is performed on the primary molded
そして、図示しない軸部保持部に挿入された軸部40bの先端部を図示しない押止部材で支持しながら、第1次成形品40の上部をパンチで押圧して圧潰する。この圧潰に伴って前記上部が圧縮されると共に拡径されることにより、第2次成形品(第2次成形体)50(図2C参照)が得られる。
And while supporting the front-end | tip part of the
続いて、第3次鍛造加工工程S3において、第2次成形品50の頭部の上面に対して予備押し込み成形を施し、前記頭部の上面の中央部に凹部62が形成された第3次成形品60が得られる(図2D参照)。
Subsequently, in the third forging step S3, preliminary pressing is performed on the upper surface of the head of the secondary molded
すなわち、図示しない第3鍛造用金型を用い、キャビティに装填された第2次成形品50の上面を図示しないパンチによって押圧することにより、前記第2次成形品50の頭部の上面の中央部が軸線方向に所定の深さだけ窪んだ凹部62が形成される。
That is, by using a third forging die (not shown) and pressing the upper surface of the secondary molded
この凹部62は、平面視して直径D1からなる円形状平坦面64と、前記円形状平坦面64から開口部まで連続し前記円形状平坦面64に対する傾斜角度がθ1からなる環状傾斜面66によって構成される。
The
なお、前記凹部62の所定の深さT1(図2D参照)は、次工程における第4次成形品70のカップ部の奥部に形成される円形状平坦面72とボール転動溝74の奥部側終端部との軸線方向(鉛直方向)に沿った離間距離T2(図2E参照)以下に設定されるとよい(T1≦T2)。
The predetermined depth T1 of the recess 62 (see FIG. 2D) is the depth of the circular
第3次成形品60において、前記円形状平坦面64及び前記環状傾斜面66によって構成される前記凹部62の縦断面形状は、次工程の第4次成形品70におけるカップ部の奥部に形成される底壁76の縦断面形状と略同一に構成され、しかも、最終製品である外輪部材12の底壁32の軸線方向に沿った縦断面形状と略同一に構成される。
In the third molded
さらに、前記第3次成形品60の頭部の上面と前記凹部62の開口部との境界部位には、非角形状で所定の曲率半径からなる断面曲線状のR部68が周方向に沿って形成される(図6参照)。
Further, an
前記凹部62の開口する入口部分にR部68を形成することにより、前記凹部62の開口部周辺にスジが発生することを阻止することができると共に、後工程で前記第3次成形品60に対して熱処理を施した場合に前記スジに起因して割れ等が発生することを回避することができる。
By forming the
第3次鍛造加工工程S3が終了した後、第3次成形品60から応力を除去するための低温焼鈍、この低温焼鈍の際に発生する酸化スケール等を除去するショットブラスト処理、ボンデライト処理による第3次成形品60の外表面にリン酸亜鉛等からなる潤滑用化成被膜の形成をそれぞれ行う。これらの各種処理を行うことにより、第3次成形品60を容易に塑性変形させることができるようになるからである。
After the completion of the third forging step S3, a low temperature annealing for removing stress from the third molded
その後、図示しない第4鍛造用金型を使用して第4次鍛造加工工程S4を行う。図示しない第4鍛造用金型の軸部挿入部に軸部が挿入された第3次成形品60に対し、先端部形状が前記第3次成形品60の凹部62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて第4次鍛造加工が遂行されて第4次成形品70が得られる(図2E参照)。
Thereafter, a fourth forging step S4 is performed using a fourth forging die (not shown). For the third molded
この場合、第4次成形品70のカップ部の奥部に形成される底壁76の縦断面形状は、平面視して直径D2からなる円形状平坦面72と、前記円形状平坦面72から開口部まで連続し前記円形状平坦面72に対する傾斜角度がθ2からなる環状傾斜面78によって構成され、前述したように、第3次成形品60の凹部62の縦断面形状と略同一である。
In this case, the vertical cross-sectional shape of the
第4次鍛造加工工程S4では、第3次成形品60に対し、先端部形状が前記第3次成形品60の凹部62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて遂行されるため、凹部62を構成する円形状平坦面64が非塑性流動部位となり、環状傾斜面66のみが塑性流動部位となってカップ部の後方に押し出される。
In the fourth forging step S4, the third molded
第4次鍛造加工工程S4が行われた後、第4次成形品70に対して第5次冷間鍛造加工工程S5を施す。なお、第5次鍛造加工工程S5を行う前に、第4次成形品70の表面または第5鍛造用金型(図示せず)の少なくともいずれか一方に液体潤滑剤を塗布するとよい。これにより、第5次鍛造加工工程S5が遂行されている最中に、第4次成形品70または第5鍛造用金型に焼き付きが生じることを回避することができる。液体潤滑剤としては、従来から使用されている公知の液体潤滑剤を使用すればよい。
After the fourth forging step S4 is performed, the fifth cold forging step S5 is performed on the fourth molded
第5次鍛造加工工程S5では、図示しない第5鍛造用金型を使用し、しかも先端部形状が前記第3次成形品60の凹部62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて、第4次成形品70の内面及び外面に対し、カップ部16を最終的な製品形状に仕上げるためのしごき成形(最終サイジング成形)が施される。
In the fifth forging step S5, a fifth forging die (not shown) is used, and a tip (not shown) whose tip shape is substantially the same as the longitudinal sectional shape of the
すなわち、カップ部16の肉厚やボール転動溝30a〜30fの幅及び深さが所定の寸法精度となるように加工し、これにより、ボール転動溝30a〜30f等の形状を含むカップ部16の寸法精度が出された完成品としてのバーフィールド型等速ジョイント用外輪部材12が得られるに至る(図2F参照)。
That is, the
第4次成形品70に対して第5次鍛造加工工程S5が遂行される際、カップ部の底壁76を構成する円形状平坦面72が非塑性流動部位となり、環状傾斜面78のみが塑性流動部位となってサイジング成形がなされる。
When the fifth forging step S5 is performed on the fourth molded
前記外輪部材12のカップ部の奥部に形成される底壁32の縦断面形状は、平面視して直径D3からなる円形状平坦面33と、前記円形状平坦面33から開口部まで連続し前記円形状平坦面33に対する傾斜角度がθ3からなる環状傾斜面35によって構成され、第3次成形品60の凹部62及び第4次成形品70の底壁の縦断面形状と略同一である。
The vertical cross-sectional shape of the
換言すると、第3次成形品から第5次成形品(最終製品である外輪部材12)までの円形状平坦面64、72、33の直径は、D1≒D2≒D3となり、また、前記円形状平坦面64、72、33に対する各環状傾斜面66、78、35の傾斜角度は、θ1=θ2=θ3となる。なお、各環状傾斜面66、78、35の傾斜角度は、約45度に設定されると好適である。
In other words, the diameters of the circular
この場合、鍛造成形としては、第1次鍛造加工工程S1〜第3次鍛造加工工程S3を温間鍛造成形又は熱間鍛造成形を行い、第4次鍛造加工工程S4及び第5次鍛造加工工程S5をそれぞれ冷間鍛造成形によって行うとよい。あるいは、第1次鍛造加工工程S1〜第5次鍛造加工工程S5までの全工程を冷間鍛造成形によって遂行されるとよい。 In this case, as forging, the first forging step S1 to the third forging step S3 are performed by warm forging or hot forging, and the fourth forging step S4 and the fifth forging step. S5 may be performed by cold forging. Alternatively, all the steps from the first forging step S1 to the fifth forging step S5 may be performed by cold forging.
本実施の形態によれば、本来、第4次鍛造加工工程S4でカップ部の底壁を形成するという一部の仕事量をその前工程である第3次鍛造加工工程S3に分担させて第3次成形品60の上面に凹部62を形成することにより、ボール転動溝30a〜30fを形成する第4次鍛造加工工程S4の成形率を軽減させることができる。
According to the present embodiment, part of the work of forming the bottom wall of the cup portion in the fourth forging step S4 is originally assigned to the third forging step S3, which is the previous step. By forming the
この結果、本実施の形態では、第4次鍛造加工工程S4における成形率を軽減させることにより、鍛造素材の変形量(材料の伸び)を減少させ、材料割れの発生を回避して良好な金型転写性を達成することができる。 As a result, in the present embodiment, by reducing the forming rate in the fourth forging step S4, the deformation amount of the forging material (elongation of material) is reduced, and the occurrence of material cracking is avoided and good gold Mold transferability can be achieved.
また、本実施の形態では、第3次成形品60に形成された凹部の円形状平坦面が非塑性流動部位となって塑性流動部位から除かれることにより、第4次鍛造加工工程及び第5次鍛造加工工程においてボール転動溝を形成する際の塑性流動(肉流れ)がより一層円滑となり、ボール転動溝を高精度に形成することができる。
Further, in the present embodiment, the circular flat surface of the recess formed in the third molded
さらに、本実施の形態では、第4次鍛造加工工程における仕事量の一部をその前工程である第3次鍛造加工工程工程に分担させることにより、ボール転動溝30a〜30fを形成する第4次鍛造加工工程の成形率を軽減させて各工程の最適な分散化を図ることができる。この結果、材料割れ等の不良品の発生を抑制して歩留りを向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
10…ワーク 12…等速ジョイント用外輪部材
14…開口部 16…カップ部
18…軸部 20…側周部
22…曲面部 24…環状段差部
28…内径面 30a〜30f…ボール転動溝
32、76…底壁 33、64、72…円形状平坦面
35、66、78…環状傾斜面 40、50、60、70…成形品
62…凹部 68…R部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
所定長に切断された円柱状のワークを前方押し出し成形することにより軸部を有する第1次成形体を形成する第1工程と、
前記軸部を除いた上部に対して据え込み成形が施されることにより、前記第1次成形体の上部が圧縮・拡径された第2次成形体を形成する第2工程と、
前記第2次成形体の上面に対して予備押し込み成形が施されることにより、最終製品のカップ部の底壁の軸線方向における縦断面形状と略一致する凹部が前記上面に形成された第3次成形体を形成する第3工程と、
前記凹部の縦断面形状と略一致する先端部形状を有するパンチを用い、前記第3次成形体に対して後方押し出し成形を施すことにより内壁にボール転動溝が設けられたカップ部を有する第4次成形体を形成する第4工程と、
前記第4次成形体のカップ部に対してしごき成形を行う第5工程と、
を有することを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。 A method for producing an outer ring member for a barfield type constant velocity joint in which a shaft portion and a cup portion are integrally formed by forging,
A first step of forming a primary molded body having a shaft portion by forward-extruding a cylindrical workpiece cut into a predetermined length;
A second step of forming a secondary molded body in which the upper part of the primary molded body is compressed and expanded by upsetting the upper part excluding the shaft part;
By performing pre-indentation on the upper surface of the secondary molded body, a recess that substantially matches the longitudinal sectional shape in the axial direction of the bottom wall of the cup portion of the final product is formed on the upper surface. A third step of forming a next molded body;
A punch having a tip shape substantially matching the vertical cross-sectional shape of the concave portion is used, and the third molded body is subjected to a backward extrusion molding to have a cup portion having a ball rolling groove on the inner wall. A fourth step of forming a quaternary molded body;
A fifth step of performing ironing on the cup portion of the fourth molded body;
The manufacturing method of the outer ring member for constant velocity joints characterized by having.
前記第3次成形体の頭部の上面と前記凹部の開口部との境界部位には、断面曲線状のR部が周方向に沿って形成されることを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。 In the manufacturing method of Claim 1,
An outer ring member for a constant velocity joint, wherein an R portion having a curved cross section is formed along a circumferential direction at a boundary portion between the upper surface of the head of the third molded body and the opening of the recess. Manufacturing method.
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