JP2006297455A - 圧入ナットおよびその製造方法 - Google Patents

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泰明 田家
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Abstract

【課題】 切削加工を用いることなく、プレス加工により製造でき、生産能率を従来より飛躍的に向上し、材料の無駄を省き、製造コストを低減できるようにする。
【解決手段】 金属板をプレス加工し、フランジ部2と、このフランジ部2から立ち上げられた筒状部3とを設ける。筒状部3は、さらに、内周に雌ねじ部を形成される小径部5と、大径部6と、筒状部3の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びる溝部7とを有するものとする。フランジ部2および筒状部3は絞り加工により形成でき、溝部7は金型に設けた突条で筒状部3を押圧することにより形成できる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、鋼、ステンレス鋼、アルミ、プラスチック等の材料からなる板状の基材(母材)に、プレス装置等により圧入される圧入ナットに関する。
一般に、板状の基材の板厚が一定以上薄い場合には、該基材に直接雄ねじを螺合することにより該基材に取付対象物を取り付けようとしても、十分な取付強度は得られない。このため、従来より、例えば、特許文献1〜3に開示されているような圧入ナットをプレス装置等を用いて基材に圧入し(打ち込むと表現されることもある)た上、この圧入ナットに雄ねじを螺合することにより、圧入ナットを介して取付対象物を基材に取り付けることが行われている。
従来のこの種の圧入ナットは、一般に、主として切削加工により製造されていた。
実公昭61−44008号公報 実開平3−94412号公報 特開2002−257123号公報
従来の圧入ナットは、前述のように主として切削加工により製造されていたので、次のような問題があった。
(イ)生産能率が悪く、製造コストが高い、
(ロ)機能上および強度上からは本来は存在する必要がない部分の割合が非常に高くて、材料の無駄が多く、これも製造コストを上昇させるとともに、重量の増大、資源の浪費を招く。
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、切削加工を用いることなく、プレス加工により製造でき、生産能率を従来より飛躍的に向上し、材料の無駄を省き、製造コストの低減、省資源化を図ることができるとともに、軽量化することができる圧入ナットおよびその製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
本発明による圧入ナットは、金属板をプレス加工してなり、フランジ部と、このフランジ部から立ち上げられた筒状部とを有してなり、
前記筒状部は、さらに、内周に雌ねじ部を形成される小径部と、この小径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記小径部より大径の大径部と、この大径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記筒状部の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びる溝部とを有しているものである。
この圧入ナットは、従来品と同様に、基材に下穴を明けておき、プレス装置等により前記下穴部にフランジ部を圧入することによって基材に固定することができる。また、このようにフランジ部が圧入されるとき、基材の材料が溝部に流れ込み、圧入ナットの引き抜き抵抗(引き抜き強度)を増大させる。
ところで、この種の圧入ナットにおいては、フランジ部と、雄ねじが螺合される雌ねじ部が形成される部分と、フランジ部が基材に圧入されたときに基材の材料を流れ込ませて、圧入ナットの引き抜き抵抗を増大させるための溝部とが必須の構成要素である。
ここにおいて、本発明による圧入ナットにおいては、フランジ部から筒状部を立ち上げ、該筒状部の一部を雌ねじ部を内周に形成される小径部とし、かつ前記筒状部の他の一部を大径部および溝部とすることにより、前記必須の各構成要素を確保している。
そして、このような構成を具備することにより、従来のような切削加工が不要になり、プレス加工により製造可能となるので、生産能率を従来より飛躍的に向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、従来の圧入ナットと異なり、機能上および強度上からは本来は不要であるという部分は存在しなくなるので、材料の無駄を省き、製造コストの低減および省資源化を図ることができるとともに、軽量化することができる。
他方、本発明による圧入ナットの製造方法は、フランジ部と、このフランジ部から立ち上げられた筒状部とを有してなり、
前記筒状部は、さらに、内周に雌ねじ部を形成される小径部と、この小径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記小径部より大径の大径部と、この大径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記筒状部の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びる溝部とを有している圧入ナットの製造方法であって、
金属板をプレス絞り加工することにより、その一部が前記小径部を構成することとなる有底筒状の小径絞り部およびこの小径絞り部より大径でその一部が前記大径部を構成することとなる筒状の大径絞り部を備え、全体として有底段付き筒状をなす筒状絞り部と、前記大径絞り部の周囲にフランジ状に広がり、少なくともその一部が前記フランジ部を構成することとなるフランジ部構成予定部とを形成する段階と、
前記大径絞り部のうちの前記フランジ部構成予定部側の端部付近に、金型に設けた溝加工突条を外側から径方向内向きに押圧することにより、前記溝部を形成するとともに前記大径絞り部の他の部分を前記大径部とする段階と、
前記小径絞り部の前記底部に穴を明ける段階とを有してなるものである。
本発明による圧入ナットの製造方法によれば、従来のような切削加工を不要とし、プレス加工により圧入ナットを製造できるので、生産能率を従来より飛躍的に向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、従来の製造方法による圧入ナットと異なり、機能上および強度上からは本来は不要であるという部分は存在しなくなるので、材料の無駄を省き、製造コストの低減および省資源化を図ることができるとともに、軽量化することができる。
本発明の圧入ナットおよびその製造方法は、従来のような切削加工を用いることなく、プレス加工により圧入ナットを製造でき、
(イ)生産能率を従来より飛躍的に向上し、製造コストの低減を図ることができる、
(ロ)材料の無駄を省き、これによっても製造コストの低減を図るともに、省資源化および軽量化を図ることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図1〜25は本発明の実施例1を示し、このうち図1〜8は本実施例における圧入ナットの完成状態を示している。なお、この実施例は、本発明を、基材と取付対象物との間に放熱等のために必要な所定の間隔を確保するためのスペーサーとしての機能も果たす圧入ナット(圧入スペーサナット)に適用した例である。まず、この圧入ナットの完成品について説明する。
圧入ナット1は、後で詳しく説明するように鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板等の金属板をプレス加工してなり、フランジ部2と筒状部3とを一体的に有している。前記フランジ部2は多角形状(本実施例では、具体的には12角形状)とされている。前記筒状部3はフランジ部2から該フランジ部2と同軸に立ち上げられている。
前記筒状部3は、さらに、フランジ部2と反対側の端部からフランジ部2側の端部に向かって順に、取付対象受け部4、小径部5、大径部6および溝部7を有している。前記取付対象受け部4は、大略円筒状の小径部5のフランジ部2と反対側の端部から径方向外側に環状に突出している。この取付対象受け部4の端面は環状でかつ筒状部3の軸方向に対し垂直な平面状とされている。前記取付対象受け部4および小径部5の内周には、雌ねじ部8が設けられている。前記大径部6は、大略円筒状で、小径部5のフランジ部2側の端部に隣接しており、小径部5より外径および内径の双方を大径とされている。前記大径部6と小径部5との間には段部9が形成されている。前記溝部7は、大径部6とフランジ部2との間においてフランジ部2に隣接して設けられており、筒状部3の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びている。前記溝部7には、該溝部7の底部から筒状部3の径方向に突出するとともに、フランジ部2から大径部6にまで筒状部3の軸方向に延びる回り止め突条10が、等角度間隔で4個設けられており、これらの回り止め突条10は溝部7を周方向に4つの部分に分断している。
次に、このような圧入ナット1の製造法を図9〜24を用いて説明する。まず、素材となる鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板等の金属板をプレス打ち抜き加工により打ち抜いて、図9および10に示されるような円板状のワーク11とする。なお、実際には、プレス作業を自動化するため、以下に述べる各プレス工程がすべて完了するまでは、ワーク11は前記金属板から完全に切り離されるのではなく、同時に加工される他の多数のワーク11とともに桟を介して前記金属板につながったままとなるようにしているが、図面が繁雑になるのを避けるため、図面ではワーク11は前記金属板から完全に切り離されたものとして描いている。
次に、図11の(a)〜(f)に示されるように、第1次から第6次までの絞り工程によりプレス絞り加工することによって、ワーク11を、同図(f)のように、筒状絞り部12とフランジ部構成予定部13とを有する形状とする。前記筒状絞り部12は、有底円筒状の小径絞り部14と、この小径絞り部14より大径の円筒状の大径絞り部15とを有し、全体として有底段付き円筒状をなしている。前記フランジ部構成予定部13は、大径絞り部15の周囲に広がっており、その一部が最終的には前記フランジ部2を構成することとなる部分である。前記小径絞り部14は、その一部が最終的には前記小径部5を構成することとなる部分であり、前記大径絞り部15は、その一部が最終的には前記大径部6を構成することとなる部分である。
次に、図12(a),(b)に示されるように、上型16および下型17により小径絞り部14の底部14a付近の部分を軸方向に圧縮し、該部分の周壁部が二重に重なって径方向外側に膨出するようにすることにより、取付対象受け部4を形成する。なお、この加工の際、筒状絞り部12の他の部分が変形することがないように、他の部分は外側から駒18で拘束しておく。小径絞り部14のうちの取付対象受け部4となった以外の部分は小径部5となる。
次に、図13に示されるように、プレス打ち抜き加工により小径絞り部14の底部14aに小径部5と同軸かつほぼ同径の穴19を明ける。
次に、今述べた穴抜き作業によって生じたバリ除去のために、図14に示されるように、45度のテーパー面20を有するパンチ21を用いて、面打ち(面押し)加工を行う。
次に、図15に示されるように、フランジ部構成予定部13の中央側部分に対応する部分22aが突出している金型22を用いてフランジ部構成予定部13をその板厚方向(筒状絞り部12の軸方向)に圧縮し、フランジ部構成予定部13のうちの中央側部分の厚みを薄くする。
次に、本出願人が先に特願2004−375724号において提案した溝加工方法および金型により溝部7および回り止め突条10の加工を行う。図16は、この溝部7および回り止め突条10の加工に用いる下型23を示しており、全体に大略円筒状なしているが、上側部分は、上端から軸方向に切り込まれた4つのスリット24により、90度間隔で周方向に4つの分割部分25に分割されている。各分割部分25の外周には下方に行く程小径となる外テーパー面26が設けられている。また、各分割部分25は、下型23を構成する材料の弾性によって径方向に撓むことにより、全体としてその径を可変となっている。また、各分割部分25の内周上端部には、周方向に延び、内側に突出する溝加工突条27が設けられている。図17および18に示されるように、前記下型23は固定ガイド28に昇降可能に嵌合されており、前記固定ガイド28の上端側には上方に行く程大径となる内テーパー面29が設けられている。また、前記下型23には下方からばね軸30がねじ込まれており、図示しないばねによりばね軸30を介して上方に付勢されている。
そして、図17のように、各分割部分25がワーク11の大径絞り部15を囲んでいる状態において、一体的に昇降する心金31aおよび押し駒31bからなる上型31をさらに下降して行くと、上型31がフランジ部構成予定部13を介して下型23を押すので、前記ばねに抗してワーク11とともに下型23も下降して行くが、このとき分割部分25の外テーパー面26と固定ガイド28の内テーパー面29とが互いに摺接することにより、図18のように分割部分25が全体として縮径して行く。これにより、溝加工突条27が外側から大径絞り部15に食い込み、大径絞り部15に溝部7が形成される。また、この際、分割部分25間(スリット24)に大径絞り部15の材料の一部をはみ出させることにより、回り止め突条10を形成することができる。大径絞り部15の残りの部分は、大径部6となる。なお、上型30の心金31aは、上記溝部7の加工時、ワーク11の大径絞り部15の内周側に嵌合されていて、大径絞り部15に望ましくない変形が生じるのを防止するようになっている。
ここで、本実施例では下型23が周方向に4分割されているが、溝部7および回り止め突条10を加工する金型(下型23)の分割数は4以外でもよく、回り止め突条10の数は金型の分割数と同数となる。また、本実施例では、下型23の上側部分のみが分割されているが、溝部7および回り止め突条10を加工する金型は互いに完全に分割されていてもよい。
次に、図19に示されるように、小径部5および取付対象受け部4の内周に雌ねじ部8を加工する。
次に、図20に示されるように、フランジ部構成予定部13をプレス打ち抜き加工し、外側の不要部分を除去することにより、12角形状のフランジ部2を形成する。これにより、圧入ナット1のプレス工程がすべて完了し、その後、メッキ処理を行うことにより製品が完成する。なお、前記フランジ部2は、フランジ部構成予定部13のうちの図15の工程で薄くされた中央側部分のみによって構成されている。
図21は本実施例の圧入ナット1を板状の基材32に圧入する作業を示している。これを説明すると、板状の基材32は金属またはプラスチックからなり、筒状部3の大径部6より若干大きくかつフランジ部2の外径より小さい径の下穴33を明けられている。プレス治具34は大径部6より若干大きい径の穴35を有している。プレス治具34上に基材32を載置するとともに、大径部6を下穴33および穴35に挿入した状態で、下面を平面とされたプレス装置の金型36でフランジ部2を押圧し、図22のように、フランジ部2の上面が基材32の上面と面一になるまでフランジ部2を基材32内に圧入する。すると、図23および24によく示されるように、基材32の材料の一部が溝部7内に流れ込んだ状態となる。したがって、抜き抵抗(引き抜き強度)が非常に大きくなり、圧入ナット1が基材32に強固に固定される。
また、本実施例では、溝部7の底部から径方向に突出するとともに、フランジ部2から大径部6にまで筒状部3の軸方向に延びる回り止め突条10が設けられているので、基材32に対し圧入ナット1を回転させようとする力に対する抵抗も非常に大きくなり、圧入ナット1がより一層基材32に強固に固定される。そして上、回り止め突条10は、少なくとも大部分は溝部7内に存在するようにできるので、圧入ナット1を基材32に圧入する際に抵抗となることはないため、基材32に対する圧入力を増大させることがないとともに、基材32に不要な変形を生じさせることもない。
なお、本実施例においては、フランジ部2が多角形(12角形)状とされているので、これによっても基材32に対し圧入ナット1を回転させようとする力に対する抵抗を大きくすることができる。ただし、フランジ部2は必ずしも多角形状としなくてもよく、他の非円形状としたり、円形として外周にローレット加工等を施してもよい。
また、基材1がプラスチックからなる場合、プラスチックの種類によっては、圧入ナット1を基材1に圧入したとき、基材1の材料が溝部7に流れ込みにくい場合があるが、このような場合は、圧入ナット1を加熱して基材1に圧入すると、基材1の材料が溝部7に流れ込み易くなるようにすることができる。
図25は、基材32に圧入された圧入ナット1の雌ねじ部8に雄ねじ37を螺合して、電子回路の基板等の取付対象物38をねじ止めした状態を示している。この取付状態においては、取付対象受け部4の端面に取付対象物38が当接された状態となり、基材32と取付対象物38との間に筒状部3の高さに対応する所定の間隔Gが確保される。
そして、本実施例では、フランジ部2と反対側の端部に、径方向外側に環状に広がる取付対象受け部4が設けられているので、取付対象物38がねじ止めされたときに、圧入ナット1との接触部において過度の応力集中を受けて割れてしまうのを防止することができる。
ところで、この種の圧入ナットにおいては、フランジ部2と、雌ねじ部8が形成される部分と、フランジ部2が基材32に圧入されたときに基材32の材料を流れ込ませて、圧入ナット1の引き抜き抵抗を増大させるための溝部7とが必須の構成要素である。
ここにおいて、この圧入ナット1においては、フランジ部2から筒状部3を立ち上げ、該筒状部3の一部を雌ねじ部8を内周に形成される小径部5とし、かつ前記筒状部3の他の一部を大径部6および溝部7とすることにより、前記必須の各構成要素を確保している。
そして、このような構成を具備することにより、従来のような切削加工が不要になり、プレス加工により製造可能となるので、生産能率を従来より飛躍的に向上し、製造コストの低減を図ることができる。また、従来の圧入ナットと異なり、機能上および強度上からは本来は不要であるという部分は存在しなくなるので、材料の無駄を省き、製造コストの低減および省資源化を図ることができるとともに、軽量化することができる。
図26〜28は本発明の実施例2を示している。本実施例においては、小径絞り部14の底部14aに対する穴抜き作業の際に、実施例1の場合より小さな穴19を取付対象受け部4に明け、バーリング加工の下穴とする。そして、図26に示されるように、パンチ39を突き通すことにより、図27のように、取付対象受け部4からフランジ部2と反対方向に突出する、筒状部3(筒状絞り部12)と同軸な筒状の位置決め突起40をバーリング加工する。圧入ナット1の他の構成および製造方法は、前記実施例1の場合と同様である。
本実施例では、図28に示されるように、取付対象物38に設けられたねじ挿通穴41を位置決め突起40に嵌合することにより、基材32に取付対象物38を取り付ける際、圧入ナット1に対する取付対象物38のねじ挿通穴40の位置合わせを容易に行うことができる。

なお、前記各実施例においては、小径部5に雌ねじ部8が加工されているが、雄ねじ37としてタッピンねじを使用する場合は、小径部5に雌ねじ部8を加工しておかないでもよい(この場合は、現実にタッピンねじが螺合されたときに、小径部5の内周に雌ねじ部が形成されることになる)。
以上のように本発明による圧入ナットおよびその製造方法は、鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板、プラスチック板等の板状の基材に圧入される圧入ナットおよびその製造方法として有用である。
本発明の実施例1における圧入ナットを一端(フランジ部)側から見て示す斜視図である。 前記圧入ナットを他端(取付対象受け部)側から見て示す斜視図である。 前記圧入ナットを示す正面図である。 前記圧入ナットを示す側面図である。 前記圧入ナットを示す平面図である。 前記圧入ナットを示す底面図である。 図3のVII−VII線における断面図である。 図5のVIII−VIII線における断面図である。 前記実施例1における円板状とされたワークを示す平面図である。 前記円板状とされたワークを示す正面図である。 前記実施例1においてプレス絞り加工により筒状絞り部およびフランジ部構成予定部を形成する工程を示す断面図である。 前記実施例1において取付対象受け部を形成する工程を示す断面図である。 前記実施例1において筒状絞り部の小径絞り部の底部に対し穴抜きをした状態を示す断面図である。 前記実施例1における面打ち工程を示す断面図である。 前記実施例1においてフランジ部構成予定部の必要部分を薄くする工程を示す断面図である。 前記実施例1において筒状絞り部の大径絞り部に溝部および回り止め突条を加工する金型を示す斜視図である。 前記実施例1において図16の金型の溝加工突条が大径絞り部に食い込む直前の状態を示す断面図である。 前記実施例1において図16の金型の溝加工突条が大径絞り部に食い込んで溝部を形成している状態を示す断面図である。 前記実施例1において小径部および取付対象受け部に雌ねじを加工した状態を示す断面図である。 前記実施例1においてフランジ部構成予定部の外側部分を切り抜いてフランジ部を形成する工程を示す断面図である。 前記実施例1において基材に圧入ナットを圧入する作業を示す断面図である。 前記実施例1において基材に圧入ナットを圧入した状態を示す断面図である。 前記実施例1において基材に圧入された圧入ナットの溝部付近を示す拡大断面図である(図22と異なり、回り止め突条が存在しない部分で断面している)。 図22のXXIV−XXIV線における断面図である。 前記実施例1において基材に圧入された圧入ナットを介して基材に取付対象物をねじ止めした状態を示す断面図である。 本発明の実施例2において位置決め突起をバーリング加工する工程を示す断面図である。 前記実施例2において位置決め突起のバーリング加工を完了した状態を示す断面図である。 前記実施例2において、位置決め突起を利用して、圧入ナットに対する取付対象物に設けられたねじ挿通穴の位置合わせを行う様子を示す断面図である。
符号の説明
1 圧入ナット
2 フランジ部
3 筒状部
4 取付対象受け部
5 小径部
6 大径部
7 溝部
8 雌ねじ部
10 回り止め突条
11 ワーク
12 筒状絞り部
13 フランジ部構成予定部
14 小径絞り部
14a 小径絞り部の底部
15 大径絞り部
19 穴
23 溝部を加工する下型
24 スリット
25 下型の分割部分
27 溝加工突条
32 基材
33 基材の下穴
37 雄ねじ
38 取付対象物
40 位置決め突起

Claims (9)

  1. 金属板をプレス加工してなり、フランジ部と、このフランジ部から立ち上げられた筒状部とを有してなり、
    前記筒状部は、さらに、内周に雌ねじ部を形成される小径部と、この小径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記小径部より大径の大径部と、この大径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記筒状部の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びる溝部とを有している圧入ナット。
  2. 前記溝部の底部から前記筒状部の径方向に突出するとともに、前記フランジ部から前記大径部にまで前記筒状部の軸方向に延びる回り止め突条をさらに有している請求項1記載の圧入ナット。
  3. 前記筒状部は、前記小径部の前記フランジ部と反対側の端部に設けられて前記小径部から径方向外側に環状に突出しており、前記雌ねじ部に螺合された雄ねじにより取付対象物が当該圧入ナットにねじ止めされたとき、前記取付対象物に当接されることとなる取付対象受け部をさらに有している請求項1または2記載の圧入ナット。
  4. 前記取付対象受け部から前記筒状部の軸方向に突出する、前記筒状部と同軸な筒状の位置決め突起をさらに有する請求項3に記載の圧入ナット。
  5. フランジ部と、このフランジ部から立ち上げられた筒状部とを有してなり、
    前記筒状部は、さらに、内周に雌ねじ部を形成される小径部と、この小径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記小径部より大径の大径部と、この大径部と前記フランジ部との間に設けられた、前記筒状部の径方向内側に凹陥するとともに周方向に延びる溝部とを有している圧入ナットの製造方法であって、
    金属板をプレス絞り加工することにより、その一部が前記小径部を構成することとなる有底筒状の小径絞り部およびこの小径絞り部より大径でその一部が前記大径部を構成することとなる筒状の大径絞り部を備え、全体として有底段付き筒状をなす筒状絞り部と、前記大径絞り部の周囲にフランジ状に広がり、少なくともその一部が前記フランジ部を構成することとなるフランジ部構成予定部とを形成する段階と、
    前記大径絞り部のうちの前記フランジ部構成予定部側の端部付近に、金型に設けた溝加工突条を外側から径方向内向きに押圧することにより、前記溝部を形成するとともに前記大径絞り部の他の部分を前記大径部とする段階と、
    前記小径絞り部の前記底部に穴を明ける段階とを有してなる圧入ナットの製造方法。
  6. 前記溝部を加工する前記金型は周方向に2以上に分割された分割部分を有し、該分割部分は内周にそれぞれ周方向に延びる溝加工突条を有しており、前記分割部分で前記大径絞り部を囲んだ状態で、前記分割部分を縮径させ、前記溝加工突条を外側から前記大径絞り部に食い込ませることにより、前記溝部を形成するとともに、前記大径絞り部の材料の一部を前記分割部分間にはみ出させることにより、前記溝部の底部から径方向に突出するとともに前記フランジ部から前記大径部にまで前記筒状部の軸方向に延びる回り止め突条を形成する請求項5記載の圧入ナットの製造方法。
  7. プレス打ち抜き加工により前記フランジ部構成予定部のうちの不要な部分を除去して前記フランジ部を形成する請求項5または6記載の圧入ナットの製造方法。
  8. 前記小径絞り部の前記底部付近の部分を軸方向に圧縮し、該部分の周壁部が二重に重なって径方向外側に膨出するようにすることにより、前記小径絞り部の前記フランジ部構成予定部と反対側の端部に、前記雌ねじ部に螺合された雄ねじにより取付対象物が当該圧入ナットにねじ止めされたとき、前記取付対象物に当接されることとなる取付対象受け部を形成する請求項5乃至7のいずれかに記載の圧入ナットの製造方法。
  9. 前記小径絞り部の前記底部をバーリング加工することにより、前記筒状部の径方向に突出する、前記筒状部と同軸な筒状の位置決め突起を形成する請求項8記載の圧入ナットの製造方法。
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