JPH0133263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は冷間塑性加工で使用されるナツトフオ
ーマー用又はボルトフオーマー用ダイスに関する
ものである。 従来ナツト又はボルトをダイスを用いて冷間塑
性加工しようとすると、ニブに形成された六角孔
の各面にかかる大きな力によつて六角孔の各角部
にこれを割ろうとする大きな集中力が働くことに
より、六角孔の各角部で割れ易いという欠点があ
つた。これを防止するための対策として、例えば
第１，２図に示すナツトフオーマー用ダイスで
は、６個のニブ小片１を組合せてニブ２とし、ニ
ブ２外周を円形に加工し、次に内周が円形の内ケ
ース３及び内リング４に嵌め、これらをダイスケ
ース５に嵌めていた。こうして内リング４および
ダイスケース５により横方向負荷と応力を吸収し
ニブ２を補強していたのである。しかしこの様な
補強でもニブ２の欠け割れはなくならず、更に一
層の改良が望まれていた。またニブ２は超硬合金
で製造されているため、ニブ小片１を組合せた
後、これの外周に内ケース３および内リング４を
嵌めるため円形に加工するということは、非常な
困難を伴うという欠点があつた。 そこで本発明者は、まず、ニブの欠け割れを減
少させるため鋭意検討を重ねた。そして発見した
ことはニブの欠け割れは、第３図の様にニブ２内
周の六角形の角部６および角部６より半径方向延
長線上に多く発生することであつた。そこでその
原因を追及し次の様な仮説をたてた。すなわちニ
ブ２の厚みは角部６より半径方向延長線上（つま
りニブ小片１の境目）が長さ（Ｓ）と一番薄く、
角部６と角部６との中央付近の厚みが長さｌと一
番厚く、この厚さの違いが内ケース３の締付け力
に対し不均衡をもたらし、冷間塑性加工時大きな
負荷がかかり、一番薄い個所付近が破損するので
はないかとの説である。そこでこの仮説を確かめ
るために一番大きな負荷がかかる角部６付近を一
番厚くするニブ２の形状について検討し第４，５
図に示すダイスを考えた。同図において１はニブ
小片で、脚７と８は等しい長さで上底９は下底１
０よりも短い等脚の台形形状である。このニブ小
片１を６個上底９を内側にし、脚７，８をそれぞ
れ接触させて組合せ、内周および外周共に正六角
形のニブ２とする。なおニブ２は先端にいくに従
つて外径が細くなるようテーパー状に形成してあ
る。２ａはニブ２の内側に位置する内外径共に円
形のニブで、このニブは割れていない。ニブ２ａ
の外側には、形状がニブ２ａ外周と相似のリング
４が嵌めてある。該六角リング４の内周はニブ２
ａ外周より若干小さめの寸法であり、ニブ２ａは
リング４の内側へ冷間圧入するか或いは焼きばめ
されている。リング４の外側およびニブ２外側に
は更に内周に段差を設けた内ケース３が冷間圧入
或いは焼きばめすることによつて嵌められてい
る。内ケース３の内周はニブ２，２ａの外周に嵌
め込み可能な正六角形で外周は円形である。そし
てニブがダイス軸方向における外方のもの２と内
方のもの２ａとの２段に分けられており、この２
つのニブ２，２ａが協同してナツトを加工する。
またリングもリング４と内ケース３とに分けられ
ている。１１はニブ２ａのより内方に嵌められて
いるダイススペーサーで、上述のニブ２，２ａ、
六角リング、内ケース３と共にダイスケース５に
嵌められている。なお１２，１３，１４は各部品
の境目に説けてある遊びである。 以上のように構成されたダイスを用いてナツト
を製作するには、ニブ２の内側にナツト素材を入
れパンチすると、素材はニブ２，２ａの内周に対
応した六角形又は円形に形成される。その成形時
にかかる六角孔１５各面の負荷は、六角孔１５各
角部６を割る力として作用するが、このダイスで
は角孔１５の中心１７とニブ外周とを結ぶ線上の
厚みは、ニブ小片１の境目が長さ（Ｓ）と一番厚
くなる。言い換えれば一番耐久力を必要とする個
所が一番厚く形成されている。そのため、割れに
対する抵抗力が従来品に比べて一段と向上するよ
うになつた。また、ニブの外周は従来品の様に円
形に加工する必要がなく、台形形状のニブ小片１
を組合せるだけでそのまま使用できる。そのため
超硬合金を加工する手間が省けダイスの製作コス
トを大幅に引き下げることができるようになつ
た。 しかしこのような第４，５図に示すダイスをボ
ルト頭が正方形のダイスに応用し、第６図のよう
なダイスを製作し、使用すると従来品よりは向上
しているが、なお耐久性に充分でなく更い高性能
のダイスが要望されている。 そこで本発明者は数々の実験を重ねた結果、特
定の個所に切欠きを設けると更に耐久性が増すこ
とを見出し本発明を完成した。 すなわち本発明の目的は従来品よりも遥かに耐
久性に優れたダイスを提供することにあり、かか
る目的は台形形状のニブ小片を４個組合せて外周
が正方形のニブとし、その外側に内周が正方形で
外周が円形のリングを嵌め、更にその外側にダイ
スケースを嵌めたナツトフオーマー用又はボルト
フオーマー用ダイスにおいて、ニブ小片の境目と
外周との交点付近に応力逃がし用切欠きを設けた
ことを特徴とするナツトフオーマー用又はボルト
フオーマー用ダイスにより達成される。 以下に本発明を詳細に説明するに、第７図は本
発明第１実施例であつて、本実施例では、ニブ小
片１の境目２４と外周との交点付近に応力逃がし
用切欠き２５を設けている。この切欠き２５はこ
の部分に応力が集中するのを防止してニブ２の割
れを一層減少させる。この理由は次の様に推定さ
れる。すなわち、冷間加工の際は、第７図の矢印
で示す様に四角孔１５に強力な内圧Ｐが作用す
る。円管が内圧を受けると管壁には円周方向の引
張り応力（円周応力又はたが張り応力ともいう）
が生ずるが、本実施例の場合も内圧Ｐによりニブ
２の内壁に円周応力が発生する。この円周応力に
より四角孔１５の角部６と切欠き２５とに応力の
集中が起こる。切欠き２５がないと、角部６のみ
に応力が集中し割れ易くなる。切欠き２５がある
と応力が分散し割れが大幅に減少するものと考え
られる。 またダイス内に空気や機械油がこもり、これら
がダイス外へ逃げることができず、エアクツシヨ
ン、ハイドロクツシヨン等として働き、加工作業
を阻害したり、ニブ２が破損することがあるが、
本実施例切欠き２５は空気や油をここからダイス
外へ逃がす役割もするものと考えられる。なお、
応用逃し用切欠きは下側のニブ２ａに設けても良
いことは当然である。 第８図は本発明第２実施例であつて、本実施例
では、ニブ小片１の境目１６と外周との交点２６
付近に接する内ケース３内側に応力逃し用切欠き
２７が設けてある。この切欠きも、上記第１実施
例の応力逃し用切欠き２５と同様の効果をもたら
す。 第９図は本発明第３実施例であつて、本実施例
は本発明をボルトフオーマー用ダイス、詳しくは
アプセツトボルトフオーマー用ダイスに適用した
例である。ダイスケース５の先端面に形成された
ニブ圧入穴２９にはリング３０を介してニブ２が
圧入されている。ニブ２は第１、２実施例と同様
に台形状のニブ小片１が組み合されたものであ
り、リング３０は内周が四角形で外周が円形で、
しかも応力逃し用切欠きが設けてある。３１はダ
イス支持部で、中心にはアプセツトボルト３２お
よびエジクターピン３３の挿入孔３４が形成され
ており、ニブ２との接触面中央部には超硬ダイス
３５が埋め込まれている。 このように構成された本実施例のダイスを用い
てアプセツトボルト３２の頭部３２ａを冷間塑性
加工するには、まず挿入孔３４に荒押加工済ボル
トを挿入し、次に二番パンチ３６により頭部３２
ａをパンチする。すると、同頭部３２ａはニブ２
の四角孔１５に対応した四角形に成形され、この
時四角孔１５各面には大きな負荷がかかるが、本
実施例では第１実施例で述べたと同様の理由によ
りニブ２は割れ難い。 以上詳述した様に本発明ダイスは、ニブ小片を
組合せたものであり、ニブの内周も外周も正方形
であり、ニブ小片の境目と外周との交点付近に応
用逃がし用切欠きを設けてある。そのため冷間加
工時ニブが破損しにくく、ニブを交換することな
く長時間冷間加工することができる。 試しに被加工材として鋼S10CとS45Cを用い、
これをJIS B1171で定めるM8の角根丸頭ボルト
の四角部分を冷間加工し、ニブが破損せずにどれ
だけのボルトを加工できたかを比較したものであ
る。結果を表１に示す。 The present invention relates to a nut former or bolt former die used in cold plastic working. Conventionally, when a nut or bolt is subjected to cold plastic working using a die, the large force applied to each side of the hexagonal hole formed in the nib causes a large concentrated force to break at each corner of the hexagonal hole. The drawback was that the corners of the hexagonal hole were likely to break due to working. As a measure to prevent this, for example, in the nut former die shown in Figs. 1 and 2, six small nib pieces 1 are combined to form a nib 2, the outer periphery of the nib 2 is processed into a circular shape, and then the inner periphery is processed into a circular shape. The die case 3 and the inner ring 4 were fitted into the die case 5, and these were fitted into the die case 5. In this way, the inner ring 4 and the die case 5 absorb the lateral load and stress, thereby reinforcing the nib 2. However, even with such reinforcement, chipping and cracking of the nib 2 did not disappear, and further improvements were desired. Furthermore, since the nib 2 is made of cemented carbide, it is extremely difficult to assemble the nib pieces 1 and then process them into a circular shape in order to fit the inner case 3 and inner ring 4 around the outer periphery. There were flaws. Therefore, the inventor of the present invention first made extensive studies to reduce the occurrence of chipping and cracking of the nib. What was discovered was that, as shown in FIG. 3, more chipping and cracking of the nib occurred on the hexagonal corner 6 of the inner periphery of the nib 2 and on the radial extension line of the corner 6. Therefore, we investigated the cause and formulated the following hypothesis. In other words, the thickness of the nib 2 is the thinnest on the radial extension line from the corner 6 (that is, the boundary between the nib pieces 1) and the length (S),
The thickness near the center of the corner portions 6 is the thickest with the length l, and this difference in thickness causes an imbalance in the tightening force of the inner case 3, resulting in a large load being applied during cold plastic processing. The theory is that the damage occurs near the thinnest part. Therefore, in order to confirm this hypothesis, we investigated the shape of the nib 2 that is thickest near the corner 6 where the greatest load is applied.
Consider the die shown in the figure. In the figure, 1 is a small nib piece, legs 7 and 8 are of equal length, and the upper base 9 is the lower base 1.
It has an isosceles trapezoidal shape that is shorter than 0. Six of these nib pieces 1 are assembled with the upper base 9 facing inside and the legs 7 and 8 are in contact with each other to form a nib 2 having a regular hexagonal shape on both the inner and outer peripheries. Note that the nib 2 is formed in a tapered shape so that the outer diameter becomes thinner toward the tip. 2a is a nib that is located inside the nib 2 and is circular in both its inner and outer diameters, and this nib is not cracked. Nib 2a
A ring 4 having a shape similar to the outer periphery of the nib 2a is fitted on the outside of the nib 2a. The inner circumference of the hexagonal ring 4 is the nib 2
The nib 2a is slightly smaller than the outer circumference of the ring 4, and the nib 2a is cold press-fitted or shrink-fitted into the inside of the ring 4. An inner case 3 having a step on the inner periphery is fitted to the outside of the ring 4 and the outside of the nib 2 by cold press-fitting or shrink-fitting. The inner periphery of the inner case 3 is a regular hexagon that can be fitted onto the outer periphery of the nibs 2, 2a, and the outer periphery is circular. The nib is divided into two stages, an outer nib 2 and an inner nib 2a in the die axis direction.
The two nibs 2, 2a work together to process the nut.
The ring is also divided into a ring 4 and an inner case 3. 11 is a die spacer that is fitted inward of the nib 2a, and is a die spacer that is fitted inside the nib 2a,
It is fitted into the die case 5 together with the hexagonal ring and the inner case 3. Note that 12, 13, and 14 are plays that are explained at the boundaries of each part. To manufacture a nut using the die configured as described above, when a nut material is put inside the nib 2 and punched, the material is formed into a hexagonal or circular shape corresponding to the inner circumference of the nibs 2 and 2a. . The load applied to each side of the hexagonal hole 15 during molding acts as a force that breaks each corner 6 of the hexagonal hole 15, but in this die, the thickness on the line connecting the center 17 of the square hole 15 and the outer circumference of the nib is The boundary between 1 and the length (S) is the thickest. In other words, the parts that require the most durability are made thickest. As a result, the resistance to cracking has improved even more than conventional products. In addition, there is no need to process the outer periphery of the nib into a circular shape unlike conventional products, and the trapezoidal nib piece 1
You can use it as is by just combining it. This eliminates the need to process cemented carbide, making it possible to significantly reduce die manufacturing costs. However, when the dies shown in Figures 4 and 5 are applied to dies with square bolt heads, and the dies shown in Figure 6 are manufactured and used, they are improved over conventional products, but the durability is still poor. There is a demand for dies with even higher performance. As a result of numerous experiments, the inventor of the present invention found that providing notches at specific locations further increases durability and completed the present invention. That is, the purpose of the present invention is to provide a die that is far more durable than conventional products.The purpose of this invention is to combine four small trapezoidal nib pieces to form a nib with a square outer circumference, and to form a nib with an inner circumference on the outside. A die for nut formers or bolt formers that has a square ring with a circular outer periphery and a die case fitted on the outside thereof, and a stress relief notch is provided near the intersection of the boundary between the nib pieces and the outer periphery. This is achieved by a nut former or bolt former die characterized by the following. To explain the present invention in detail below, FIG. 7 shows a first embodiment of the present invention, and in this embodiment, a stress relief notch 25 is provided near the intersection of the boundary 24 of the nib piece 1 and the outer periphery. It is set up. This notch 25 prevents stress from concentrating on this portion, further reducing cracking of the nib 2. The reason for this is presumed as follows. That is, during cold working, a strong internal pressure P acts on the square hole 15 as shown by the arrow in FIG. When a circular pipe receives internal pressure, the pipe wall experiences tensile stress in the circumferential direction (also called circumferential stress or hoop stress).
However, in this embodiment as well, circumferential stress is generated on the inner wall of the nib 2 due to the internal pressure P. This circumferential stress causes stress concentration at the corner 6 of the square hole 15 and the notch 25. Without the notch 25, stress would concentrate only on the corner 6, making it more likely to break. It is believed that the presence of the notches 25 disperses stress and significantly reduces cracking. In addition, air and machine oil may become trapped inside the die and cannot escape to the outside of the die, acting as an air action or a hydraulic action, which may impede processing operations or damage the nib 2.
It is believed that the notch 25 in this embodiment also serves to allow air and oil to escape from there to the outside of the die. In addition,
It goes without saying that the relief notch may be provided on the lower nib 2a. FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the intersection point 26 of the boundary 16 of the nib piece 1 and the outer
A stress relief notch 27 is provided on the inner side of the inner case 3 adjacent to the inner case 3. This notch also provides the same effect as the stress relief notch 25 of the first embodiment. FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention, and this embodiment is an example in which the present invention is applied to a die for a bolt former, more specifically, a die for an upset bolt former. The nib 2 is press-fitted into a nib press-fitting hole 29 formed on the front end surface of the die case 5 via a ring 30. The nib 2 is a combination of trapezoidal nib pieces 1 as in the first and second embodiments, and the ring 30 has a square inner circumference and a circular outer circumference.
Moreover, a stress relief notch is provided. Reference numeral 31 denotes a die support part, in which an insertion hole 34 for an upset bolt 32 and an ejector pin 33 is formed in the center, and a carbide die 35 is embedded in the center of the contact surface with the nib 2. In order to perform cold plastic working on the head 32a of the upset bolt 32 using the die of this embodiment configured as described above, first insert the rough pressed bolt into the insertion hole 34, and then insert a second punch into the head 32a of the upset bolt 32. Head 32 by 36
Punch a. Then, the head 32a is the nib 2
Although a large load is applied to each side of the square hole 15 at this time, in this embodiment, the nib 2 is difficult to break for the same reason as described in the first embodiment. As detailed above, the die of the present invention is a combination of small nib pieces, the inner and outer peripheries of the nib are square, and a relief notch is provided near the intersection of the border of the nib pieces and the outer periphery. be. Therefore, the nib is less likely to be damaged during cold working, and cold working can be performed for a long time without replacing the nib. As a trial, we used steel S10C and S45C as work materials,
This was done by cold working the square part of an M8 square root round head bolt specified by JIS B1171, and comparing how many bolts could be machined without damaging the nib. The results are shown in Table 1.

【表】 このように本実施例のダイスは従来に比して極
めて高い耐久性を有している。 また本発明は、ニブの外周を円形に加工する必
要もないので、製造が簡単でコストも安価に済む
という利点もある。[Table] As described above, the die of this example has extremely high durability compared to the conventional die. Further, the present invention has the advantage that manufacturing is simple and the cost is low because there is no need to process the outer periphery of the nib into a circular shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来のナツトフオーマー用ダイスの１
例を示す縦断面図、第２図は同例の正面図、第３
図は従来のニブの割れる状態を示す正面図、第４
図は従来のナツトフオーマー用ダイスの別例を示
す縦断面図、第５図は同例の正面図であり、第６
図は従来のダイスの別例を示す正面図、第７図は
本発明第１実施例を示す正面図、第８図は本発明
第２実施例を示す正面図、第９図は本発明第３実
施例を示す縦断面図である。 １……ニブ小片、２……ニブ、３……ブツシ
ユ、４……パンチケース、５……角部、１０……
ダイス。 Figure 1 shows a conventional nut former die.
A vertical cross-sectional view showing an example, Figure 2 is a front view of the same example, Figure 3 is a front view of the same example, and Figure 3 is a front view of the same example.
The figure is a front view showing how a conventional nib cracks.
The figure is a vertical sectional view showing another example of the conventional nut former die, FIG. 5 is a front view of the same example, and FIG.
The figure is a front view showing another example of the conventional die, FIG. 7 is a front view showing the first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a front view showing the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a front view showing the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a third embodiment. 1...Nib piece, 2...Nib, 3...Button, 4...Punch case, 5...Corner, 10...
dice.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 台形形状のニブ小片を４個組合せて外周が正
方形のニブとし、その外側に内周が正方形で外周
が円形のリングを嵌め、更にその外側にダイスケ
ースを嵌めたナツトフオーマー用又はボルトフオ
ーマー用ダイスにおいて、ニブ小片の境目と外周
との交点付近に応力逃がし用切欠きを設けたこと
を特徴とするナツトフオーマー用又はボルトフオ
ーマー用ダイス。 ２ 正方形のニブを軸方向において外方と内方の
２段に嵌めた特許請求の範囲第１項記載のナツト
フオーマー用ダイス。 ３ リングが２つに分けられている特許請求の範
囲第１項記載のナツトフオーマー用ダイス。[Scope of Claims] 1. A nut former in which four small trapezoidal nib pieces are combined to form a nib with a square outer circumference, a ring with a square inner circumference and a circular outer circumference is fitted on the outside of the nib, and a die case is further fitted on the outside of the nib. A die for nut formers or bolt formers, characterized in that the die for nut formers or bolt formers is provided with a stress relief notch near the intersection of the boundary of the nib piece and the outer periphery. 2. The nut former die according to claim 1, in which square nibs are fitted in two stages, outer and inner, in the axial direction. 3. The nut former die according to claim 1, wherein the ring is divided into two.