JP7088759B2 - Bolt manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のサスペンション等の締結において軸力を検知しながら締結されるボルトの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a bolt to be fastened while detecting an axial force when fastening a suspension or the like of an automobile.
ボルトの締結において、軸力を適正に管理することが重要であることはよく知られている。そこで、超音波を利用してボルトの軸力を測定する超音波ボルト軸力測定装置がある(例えば、特許文献1参照)。この装置は、超音波探触子からボルト内へ超音波を送波してボルト内で超音波を伝播させ、反射波を超音波探触子で受波するように構成されている。そして、反射波が取得されるタイミングに基づいて、超音波がボルト内部を伝播した時間が測定される。 It is well known that it is important to properly manage the axial force when fastening bolts. Therefore, there is an ultrasonic bolt axial force measuring device that measures the axial force of a bolt using ultrasonic waves (see, for example, Patent Document 1). This device is configured to send ultrasonic waves from the ultrasonic probe into the bolt, propagate the ultrasonic waves in the bolt, and receive the reflected wave by the ultrasonic probe. Then, based on the timing at which the reflected wave is acquired, the time during which the ultrasonic wave propagates inside the bolt is measured.
締め付け前と比べて締め付け後では、ボルトは締め付け軸力によって伸びた状態になっているため、超音波の伝播経路が長くなる。また、締め付けられてボルトに軸力が加えられて引っ張り応力が発生していると、超音波伝播速度も遅くなる。つまり、締め付けの前後においてボルト内を伝播する超音波の伝播時間が異なる。このため、超音波ボルト軸力測定装置を利用して締め付けの前後における伝播時間の相違を知ることによって、ボルトの軸力を測定することができる。 After tightening, the bolt is in a stretched state due to the tightening axial force as compared with before tightening, so that the propagation path of ultrasonic waves becomes longer. Further, when the bolt is tightened and an axial force is applied to the bolt to generate a tensile stress, the ultrasonic wave propagation speed also slows down. That is, the propagation time of the ultrasonic wave propagating in the bolt is different before and after tightening. Therefore, the axial force of the bolt can be measured by knowing the difference in propagation time before and after tightening by using the ultrasonic bolt axial force measuring device.
超音波の伝播時間からボルトの軸力を正確に測定するには、超音波の入射波と反射波を正確に検知する必要があり、ボルトの頭部側端面および軸部側端面が平滑でなければならない。しかしながら、一般的な方法で製造されたボルトは、線材を所定の長さに切断して棒状素材を準備する切断過程において、切断面にひずみが生じるため、このような棒状素材で製造されたボルトの両端面(頭部表面及び軸部端面)は平滑ではない。このため、両端面を平滑にするために研磨などによる追加工が必要になる問題を有していた。 In order to accurately measure the axial force of the bolt from the propagation time of the ultrasonic wave, it is necessary to accurately detect the incident wave and the reflected wave of the ultrasonic wave, and the head side end face and the shaft side end face of the bolt must be smooth. Must be. However, bolts manufactured by a general method are made of such a rod-shaped material because the cut surface is distorted in the cutting process of cutting the wire to a predetermined length to prepare the rod-shaped material. Both end faces (head surface and shaft end face) are not smooth. Therefore, there is a problem that additional machining such as polishing is required to smooth both end faces.
本発明は、上記問題に鑑みて創成されたものであり、ボルトの端面を平滑に仕上げることにより、超音波による軸力測定に好適なボルトの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been created in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a bolt suitable for measuring an axial force by ultrasonic waves by finishing the end face of the bolt smoothly.
上記課題は、線材を所定の長さに切断する切断工程と、切断した棒状素材の両端部を先端にしたがって縮径させることにより両端面を平滑にする端面矯正工程と、棒状素材を両端面から圧縮することにより両端面を平滑に仕上げる圧縮工程と、棒状素材の先端部を絞り加工して軸部を成形する絞り工程と、棒状素材の他端部を押圧して頭部を予備成形する予備成形工程と、予備成形された棒状素材の他端部を押圧して頭部を圧造成形する仕上げ工程とによって両端面が平滑なボルトを製造するボルトの製造方法によって解決できる。The above-mentioned problems are a cutting process of cutting a wire rod to a predetermined length, an end face straightening process of smoothing both end faces by reducing the diameters of both ends of the cut rod-shaped material according to the tip, and cutting the rod-shaped material from both ends. A compression process that finishes both ends smooth by compression, a drawing process that draws the tip of the rod-shaped material to form the shaft, and a drawing process that presses the other end of the rod-shaped material to preform the head. This can be solved by a bolt manufacturing method for producing a bolt having smooth both end surfaces by a preforming step and a finishing step of pressing the other end of the preformed rod-shaped material to press-mold the head.
なお、端面矯正工程では、棒状素材を挿入可能な挿入孔を有する受け駒が用いられ、この挿入孔の内周面は、深部にしたがって縮径するテーパ部を備え、このテーパ部の全角θは、0<θ≦32°に設定され、かつこのテーパ部に挿入されることによって縮径される棒状素材の両端面の断面減少率φは、60%≦φ≦80%に設定されていることが好ましい。 In the end face correction step, a receiving piece having an insertion hole into which a rod-shaped material can be inserted is used, and the inner peripheral surface of the insertion hole is provided with a tapered portion whose diameter is reduced according to the deep portion, and the full angle θ of this tapered portion is , 0 <θ ≤ 32 °, and the cross-sectional reduction rate φ of both end faces of the rod-shaped material that is reduced in diameter by being inserted into this tapered portion is set to 60% ≤ φ ≤ 80%. Is preferable.
本発明のボルトの製造方法によれば、端面矯正工程によって棒状素材の両端面をある程度平滑にしてから、圧縮工程によって棒状素材の両端面が平滑に仕上げられる。このように、棒状素材の両端面を平滑に仕上げてから、ボルトの頭部および軸部を圧造成形するので、両端面(ボルトの頭部表面および軸部端面)の平滑性に優れたボルトを製造することができる。According to the bolt manufacturing method of the present invention, both end faces of the rod-shaped material are smoothed to some extent by the end face straightening step, and then both end faces of the rod-shaped material are smoothed by the compression step . In this way, after finishing the both end faces of the rod-shaped material to be smooth, the head and shaft of the bolt are press-molded, so that the bolt with excellent smoothness of both ends (head surface and shaft end face of the bolt) can be obtained. Can be manufactured.
以下、図面に基づいて、本発明であるボルトの製造方法の実施形態を説明する。当該ボルトの製造方法は、図1ないし図6に示すように、線材20を所定の長さに切断する切断工程と、前記切断工程により切断した棒状素材23の先端部23aおよび他端部23bの両端部を縮径する端面矯正工程と、縮径した棒状素材23を両端部から圧縮する圧縮工程と、棒状素材23の先端部23aを絞り加工してボルトの軸部を成形する絞り工程と、棒状素材23の他端部23bを押圧して頭部を予備成形する予備成形工程と、予備成形された棒状素材23の他端部23bを押圧してボルトの頭部を圧造成形する仕上げ工程とによる。Hereinafter, embodiments of the bolt manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 6, the method for manufacturing the bolt includes a cutting step of cutting the
図1に示すように、切断工程は、金属製の線材20を切り駒21の貫通孔21aへ挿通するとともに、線材20の先端がストッパ22に当接するまで繰出し、切り駒21の貫通孔21aの開口部分から突出した線材20を所定の長さに切断し、金属片の一例である棒状素材23を製作する工程である。また、線材20の切断は、線材20の軸線と直交する方向(矢印Aで示す方向)へ移動するカッター24により行われる。
As shown in FIG. 1, in the cutting step, the
図2(a)に示すように、端面矯正工程は、前記切断工程によって切断した棒状素材23の他端部23bを受け駒31を用いて小径に絞り込む工程である。この受け駒31は、棒状素材23を挿入可能な挿入孔31aを有しており、この挿入孔31aの内周面は、深部にしたがって縮径するテーパ部31bを備える。
As shown in FIG. 2A, the end face straightening step is a step of narrowing down the diameter to a small diameter by using the
そこで、端面矯正工程では、まず、受け駒31の挿入孔31aに棒状素材23を挿入する。続いて、ピン32で棒状素材23の先端部23aを押圧し、矢印Bで示す方向へ押し込む。すると、棒状素材23の他端部23bは、塑性変形によりテーパ部31bに流入し、縮径される。最後に、受け駒31側から挿入されたノックアウトピン33で棒状素材23の他端部23bを押圧し、矢印Cで示す方向に移動させることによって、棒状素材23は受け駒31から排出される。
Therefore, in the end face correction step, first, the rod-
さらに、端面矯正工程では、図2(b)に示すように、棒状素材23の先後を入れ替えて、図2(a)に示したように、棒状素材23の他端部23bを縮径した方法と同様の方法で、棒状素材23の先端部23aを縮径する。一方で、棒状素材23の他端部23bは、ピン32によって圧縮されるため、挿入孔31aの内径にまで拡径される。最後に、棒状素材23は受け駒31から排出され、圧縮工程に移行する。Further, in the end face straightening step, as shown in FIG. 2 (b), the tip and the back of the rod-
図3に示すように、圧縮工程は、棒状素材23を両端部から圧縮する工程である。まず、受け駒41の中心線上に穿設された貫通孔41aに棒状素材23を挿入する。この貫通孔41aの内径は、全長にわたって前記受け駒31の挿入孔31aの内径のうち最大径と同じ寸法に設定されており、つまり棒状素材23の最大径と同じ寸法に設定されている。また、貫通孔41aには、棒状素材23を挿入した開口とは反対側の開口からノックアウトピン42が挿入されており、貫通孔41aに挿入された棒状素材23は、このノックアウトピン42の先端で支持されている。続いて,貫通孔41aに挿入された棒状素材23の他端部23bをピン41で矢印Bで示す方向に押圧することにより、棒状素材23を両端部からピン41及びノックアウトピン42によって圧縮する。最後に、ノックアウトピン42を矢印Cで示す方向へ移動させることによって、棒状素材23は受け駒41から排出される。As shown in FIG. 3, the compression step is a step of compressing the rod-
図4に示すように、絞り工程では、まず、絞り駒51の挿通孔51bに棒状素材23を先端部23aから挿入する。続いて、この棒状素材23を絞りピン52で絞り孔51aの位置する方向(矢印Bで示す方向)へ押圧する。すると、棒状素材23の先端部23aは、塑性変形により挿通孔51bより小径の内径を成す絞り孔51aへ流入し、ボルトの軸部が成形される。最後に、絞り駒51の絞り孔51a側から挿入されたノックアウトピン53を挿通孔51bの位置する方向(矢印Cで示す方向)へ移動させることによって、棒状素材23は絞り駒51から排出される。
As shown in FIG. 4, in the drawing step, first, the rod-
図5に示すように、予備成形工程は、受け駒61および予備成形パンチ62を用いて、前記絞り工程によって成形された棒状素材23の他端部23bをボルトの頭部の完成形状に近づけるための工程である。この受け駒61は、棒状素材23の先端部23aであって、つまりボルトの軸部となる部分を挿入可能で、かつ他端部23bを挿入不可能な内径に設定された挿入孔61aを有しており、棒状素材23の他端部23bは、受け駒61から突出した状態となる。
As shown in FIG. 5, in the preforming step, the
また、予備成形パンチ62は、端面に予備成形凹部62aを有する。予備成形パンチ62の予備成形凹部62aを棒状素材23の他端部23bに向かって(矢印Bで示す方向)押圧する。これにより、棒状素材23の他端部23bは予備成形凹部62aの内周面に沿って胴部膨れするように変形してボルトの頭部が予備成形される。最後に、ノックアウトピン63を矢印Cで示す方向へ移動させることによって、棒状素材23は受け駒61から排出される。
Further, the preforming
図6に示すように、前記仕上げ工程は、受け駒71を用いて予備成形された棒状素材23の他端部23bをボルトの頭部に完成させるための工程であり、受け駒71は、その中心軸線上に穿設された挿入孔71aを有し、挿入孔71aの開口部分には、段付き部72bが形成されている。この挿入孔71aに棒状素材23を先端部23aから挿入し、他端部23bは、段付き部72bに引っかかる。この状態で、パンチ72で棒状素材の他端部23bを押圧することによって、棒状素材23の他端部23bが段付き部72bを充填するように塑性変形することによって、頭部11が完成する。最後に、ノックアウトピン73を矢印Cで示す方向へ移動させることによって、頭部(棒状素材の他端部23b)と軸部(棒状素材23の先端部23a)が成形されたボルトが受け駒71から排出される。
As shown in FIG. 6, the finishing step is a step for completing the
ここで、端面矯正工程において、挿入孔31aのテーパ部31bの全角θは、20°に設定されている。また、図2(a)に示すように、棒状素材23の他端部23bは、棒状素材23の他端面の断面減少率φが57%になる位置までテーパ部31bに押し込まれる一方、図2(b)に示すように、棒状素材23の先端部23aは、その先端面の断面減少率φが66%になる位置までテーパ部31bに押し込まれる。
Here, in the end face correction step, the full-width θ of the tapered
また、上記全角θおよび断面減少率φは、前述の数値に限定されるものではなく、テーパ部31bの全角θは、0<θ≦32°に設定され、かつこのテーパ部31bに挿入されることによって縮径される棒状素材23の両端面の断面減少率φは、60%≦φ≦80%に設定されてる。この数値範囲であれば、棒状素材23の両端部23a,23bの端面は、平滑になる一方、この数値範囲で縮径させると、塑性変形の過程で端面の中央部分が凹んでしまい平滑にならない現象が生じる。このように、本発明のボルトの製造方法によれば、端面矯正工程によって棒状素材23の両端面をある程度平滑にしてから、圧縮工程によって棒状素材の両端面が平滑に仕上げられる。このように、ボルトの頭部および軸部を成形する前に、棒状素材23の両端面を平滑に仕上げてから、ボルトの頭部および軸部を圧造成形するので、両端面(ボルトの頭部表面および軸部端面)の平滑性に優れたボルトを製造することができる。Further, the full-width θ and the cross-section reduction rate φ are not limited to the above-mentioned numerical values, and the full-width θ of the tapered
23 棒状素材
31 受け駒
31a 挿入孔
31b テーパ部
23 Rod-shaped
Claims (2)
切断した棒状素材の両端部を先端にしたがって縮径させることにより両端面を平滑にする端面矯正工程と、
棒状素材を両端面から圧縮することにより両端面を平滑に仕上げる圧縮工程と、
棒状素材の先端部を絞り加工して軸部を成形する絞り工程と、
棒状素材の他端部を押圧して頭部を予備成形する予備成形工程と、
予備成形された棒状素材の他端部を押圧して頭部を圧造成形する仕上げ工程と、
によって両端面が平滑なボルトを製造することを特徴とするボルトの製造方法。A cutting process that cuts the wire to a predetermined length,
An end face correction process that smoothes both ends by reducing the diameter of both ends of the cut rod-shaped material according to the tip.
A compression process that smoothes both ends by compressing the rod-shaped material from both ends.
The drawing process of drawing the tip of the rod-shaped material to form the shaft,
The pre-molding process of pressing the other end of the rod-shaped material to pre-mold the head,
The finishing process of pressing the other end of the preformed rod-shaped material to press-mold the head, and
A method for manufacturing a bolt, which comprises manufacturing a bolt whose both end faces are smooth.
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