四角格子结构型嵌件螺母及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可以提高拉脱力强度且具有四角格子形态的嵌件螺母。本发明的嵌件螺母是将突缘和锯齿状突起成型的螺母本体进行锻造成型后，使用滚丝模对所述锯齿状突起进行滚丝成型，呈四角格子形态的嵌件螺母。因所述锯齿状突起，形成所述四角格子侧部的格子斜面，所述四角格子的上部的上部格子斜面以与所述螺母本体的纵向方向垂直的垂直线为中心，倾斜15度至30度，形成具有曲率R的曲线，所述四角格子间的角度为50度至40度。由此可见，本发明可维持实现四角格子时的滚丝凸模的最小角度60度，使滚丝凸模至锻造加工成的嵌件螺母的四角格子间的角度缩小至50度，并使母材熔融部可以充分地插入熔着在嵌件螺母的四角格子之间，从而提高嵌件螺母拉脱力的强度。
【专利说明】四角格子结构型嵌件螺母及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种嵌件螺母，尤其是在插设嵌件螺母的过程中，将母材熔合部安装在结合突起上部，提高母材和嵌件螺母间的结合力的四角格子结构型嵌件螺母结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]一般来说，将两个部件用一个组件组装的螺栓连接部件比较常见，但是近来随着电子产品轻薄化的要求越来越高，开始使用在产品上与产品一体化射出成型的嵌件螺母。比如说，手机外壳和本体大部分是两个分开的壳体成型组装而成的，这时为了易于在手机外壳上组装电子零件，具有压入或嵌入射出的嵌件螺母。
[0003]嵌件螺母是一种结合机构，其为了和装置结合，在本体或部分外壳上需要形成具有螺纹的孔，其工程繁琐，为了简易工程，采用固定安装使用树脂材料等制成且具有一定大小孔的机构，并使其与具有一定范围直径的螺丝或螺栓结合。
[0004]上述嵌件螺母被射出，并通过夹具插入固定的外壳的孔内，并与其固定为一体时，在嵌件螺母上使用高频电流，使其瞬间热熔，并通过压着工具完成连接结合。瞬间热熔根据嵌件螺母所插设的母材的种类，其温度有所不同，但是通常嵌件螺母的热熔温度在300摄氏度以上，热熔后加压设置在母材的插设孔内。
[0005]上述母材的插设孔内周面因螺母温度被熔融，在熔融的过程中，在嵌件螺母外周部上所形成的若干突起之间被熔接，从而实现母材和嵌件螺母间的结合。
[0006]韩国公开专利第10-2009-0057498号“嵌件螺母及其制造方法”中，公开了一种嵌件螺母，其在插入母材部分的外表面上具有若干个相对应螺纹形态的结合突起，参照附图图1来进行如下具体说明。
[0007]图1是图示以往技术嵌件螺母的说明图。如图所示，嵌件螺母2包括:内周面4上进行了丝锥加工，外周面上具有因均匀排列的竖槽6和横槽8，使若干结合突起10以格子形态突出而成圆筒形嵌入部12 ;与所述嵌入部12的一端连为一体的突缘部14。各边角为倒角。尤其是在插入母材的嵌入部12的前端，进行了圆型处理，使其易于插入母材。
[0008]结合突起10由沿嵌入部12的横向的垂直方向形成的横槽8和沿嵌入部12的横向形成的竖槽6构成。嵌入部12通过螺丝或螺栓等螺纹运动插入母材，或是从母材上分离出来。横槽8根据需要可为左螺丝或右螺丝。进一步横槽8也可为单纹螺丝、双纹螺丝或三纹螺丝形态。
[0009]突缘部14其内侧面和外侧面均为圆形，但是也可以在其内侧面制成六角或多角形槽，或是其外侧面呈六角或多角形形态，从而可通过扳手或扳钳等使其旋转。
[0010]竖槽6和横槽8的深度及角度等，与以往嵌件螺母的相同，在此省略有关说明。竖槽6和横槽8的深度较大时，嵌入母材的力就越大，深度较小时则反之。
[0011]嵌件螺母2由圆筒形嵌入部12和与嵌入部的一端连为一体的突缘部14构成。首先是将准备好的环棒以单位长度切割成单位环棒的切割阶段，单位环棒的长度限定在冲床机的加工范围内。然后是利用冲床打孔机，使切割成的单位环棒形成外部基本形状及内周面的打孔阶段；在此阶段中，在单位环棒上可打出螺栓孔，也可以对边角部分进行倒角加工。为了形成嵌入部的内周面4，螺栓孔可以通过两阶段以上的细部打孔阶段完全打通，也可以一次穿孔。由此可量产易于插入母材的嵌件螺母。
[0012]但是，上述以往技术中的嵌件螺母，根据其格子间的槽的深度，母材和嵌件螺母间的结合力是可变的，槽的深度由横轴槽的加工方法而定。在此，即使使用锻造加工来加工横轴槽，或是使用切钻来切割，也都是很难任意调节槽的深度的。
[0013]也就是说，与锯齿状突起垂直而成的横轴槽，在嵌件螺母的外周面上形成复数个四角格子，如图2a所示，嵌件螺母横截面格子间的角度为60度。因此，在对嵌件螺母进行超声波加热后，压入母材时，嵌件螺母的各格子的上端部上无法充分地结合母材。又如图2b所示，在格子之间熔融的母材因格子间的角度而流下来，由此可导致固定结合后嵌件螺母的拉脱力低下等问题。
[0014]进一步，在缩小格子间的角度时，用于形成横轴槽的滚丝模不仅不能准确地形成，在滚丝过程中，还会导致模受损等问题发生，但是实际上要减小格子间的角度，这是很难的。另外，在锻造过程中，即使形成锯齿状突起和格子，要想维持锻造模的精密度和耐久性，就必须使格子间的角度在60度以下，这是非常困难的。
[0015]本申请对以往技术的四角格子形态的嵌件螺母的拉脱力进行了试验，母材的材质使用通常使用的车辆用射出材质PA66-GF35，PA6-GF30。试验结果如图7a所示，拉脱力的单位为kgf，嵌件螺母的超声波加热温度为300摄氏度至350摄氏度，使用众知的PA66-GF35材质的母材时，平均为634kgf ;使用PA6-GF30母材时,平均为628.1kgf。由试验结果可知，具有四角格子的嵌件螺母的拉脱力仅限于韩国国内的要求，无法达到海外客户所特别指定的要求。
【发明内容】
[0016]本发明是为了解决上述技术问题而提出的，其目的在于，提供一种滚丝凸模的加工角度不变，在嵌件螺母的滚丝工程中减小四角格子间的角度，使母材的熔融部位可以充分的插入熔着在嵌件螺母的四角格子间，提高嵌件螺母的拉脱力的四角格子结构型嵌件螺母及其制造方法。
[0017]本发明的另一目的在于，提供一种使用于滚丝加工四角格子结构型嵌件螺母的滚丝模的凸模以15度的斜线形成，并以曲率形态制造，从而可维持嵌件螺母格子的四角形态，使格子间的角度维持在60度至50度的四角格子结构型嵌件螺母及其制造方法。
[0018]本发明解决上述技术问题的具体方案如下，提供一种四角格子结构型嵌件螺母，其特征在于，所述四角格子结构型嵌件螺母，是将突缘和锯齿状突起成型的螺母本体进行锻造成型后，使用滚丝模对所述锯齿状突起进行滚丝成型而成的呈四角格子形态的嵌件螺母；因所述锯齿状突起，形成所述四角格子侧部的格子斜面，所述四角格子的上部的上部格子斜面以与所述螺母本体的纵向方向垂直的垂直线为中心，倾斜15度至30度，形成具有曲率R的曲线，所述四角格子间的角度为50度至40度。
[0019]因所述纵向锯齿状突起，所述四角格子侧部的所述四角格子两侧斜面中，螺丝拧紧方向的格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直，所述四角格子的两侧斜面中的螺丝松开方向的格子斜面相对于所述螺丝拧紧方向的格子斜面倾斜；在上下配置且形成所述四角格子间角度的上部四角格子的下部格子斜面和下部四角格子的上部格子斜面中，所述上部格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直。
[0020]本发明还提供一种具有四角格子形态的嵌件螺母的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括:a.对突缘、锯齿状突起成型的螺母本体进行锻造成型，制造锻造成型物的步骤；b.利用具有以自滚丝模纵向方向垂直而成的垂直线为中心，形成角度为15度至30度的倾斜斜线，并具有可使所述斜线形成圆弧，使所述垂直线与所述圆弧接线的曲率R的曲率凸模的滚丝模，对所述锻造成型物加压，使四角格子间的角度维持在50度至40度的步骤 '及c.使所述锻造成型物旋转进入，进行滚丝工程的步骤。
[0021]在所述a步骤中，所述四角格子两侧斜面中的螺丝拧紧方向的格子斜面在螺母本体的外周面上垂直形成，所述四角格子两侧斜面中的螺丝松开方向的格子斜面相对于螺丝拧紧方向的格子斜面倾斜而成。在所述b步骤中，在上下配置且形成所述四角格子间角度的上部四角格子的下部格子斜面和下部四角格子的上部格子斜面中，所述上部格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直而成。
[0022]本发明的有益效果在于:本发明可维持实现四角格子时的滚丝凸模的最小角度60度，使滚丝凸模至锻造加工成的嵌件螺母的四角格子间的角度缩小至50度，并使母材熔融部可以充分地插入熔着在嵌件螺母的四角格子之间，从而提高嵌件螺母拉脱力的强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是以往技术的具有四角格子形态的嵌件螺母的说明图；
[0024]图2a是以往技术的嵌件螺母拉脱力强度的一说明图；
[0025]图2b是以往技术的嵌件螺母拉脱力强度的另一说明图；
[0026]图3是本发明的嵌件螺母制造工程的说明图；
[0027]图4是本发明的嵌件螺母的设计原理说明图；
[0028]图5是本发明的凸模设计角度的说明图；
[0029]图6a是本发明优选实施方式的嵌件螺母的四角格子形状的水平截面图；
[0030]图6b是本发明优选实施方式的嵌件螺母的四角格子形状的垂直截面图；
[0031]图7a是以往技术的嵌件螺母的拉脱力强度测定数据；
[0032]图7b是本发明的凸模角度的负荷量变化实验数据；
[0033]图7c是本发明的嵌件螺母的拉脱力强度测定数据。
【具体实施方式】
[0034]图6a是本发明优选实施方式的嵌件螺母的四角格子形状的水平截面图；图6b是本发明优选实施方式的嵌件螺母的四角格子形状的垂直截面图。
[0035]本发明对四角格子形态进行滚丝成型的嵌件螺母，如图3所示，在对纵向成型锯齿状突起305的螺母本体307和突缘303进行锻造成型后，使用滚丝模311，321对锯齿状突起305进行斜线滚丝成型，螺母本体307上滚丝成型成四角格子形态。
[0036]成型有锯齿状突起305的嵌件螺母，因锻造成型的锯齿状突起305，形成四角格子310的两侧斜面310a，310b,因滚丝成型的锯齿状突起305，形成四角格子310上部斜面310c及下部斜面310d。
[0037]进一步，四角格子310的两侧斜面310a，310b中，向着螺丝拧紧方向的格子斜面310a与螺母本体307外周面垂直形成，四角格子310的两侧斜面310a，310b中的向着螺丝松开方向的格子斜面310b相对于螺丝拧紧方向的格子斜面310a倾斜而成。
[0038]在螺母本体307的外周面上，沿圆周面的圆周方向形成复数个四角格子310，各四角格子310之间可插入熔着母材。
[0039]此时，向着螺丝拧紧方向的格子斜面310a与螺母本体307的外周面垂直而成，因此在嵌件螺母上拧入螺栓时，可提高母材和嵌件螺母的结合力。
[0040]嵌件螺母上拧入螺栓时，与将拧入的螺栓松开时相比，在母材和嵌件螺母的斜面之间产生更大的负重，母材和嵌件螺母的结合力较弱时，四角格子310之间所插入熔融的母材无法克服上述的负重，嵌件螺母在母材内部打滑。
[0041]另外，因滚丝成型的锯齿状突起305，形成四角格子310的上部斜面310c和下部斜面310d，复数个四角格子310上下成型，上下配置的四角格子310间的角度在50度至40度。
[0042]进一步，形成上下配置的四角格子310间角度的上部四角格子的下部斜面310d和下部四角格子的上部斜面310c中，上部斜面310c与螺母本体307的外周面垂直而成。
[0043]因此，上下配置的四角格子310之间所熔融的母材被插入熔着，嵌件螺母的拉脱力也被加强。
[0044]图3是本发明具有四角格子形态的嵌件螺母的制造方法说明图，如图所示，切断金属棒，在对突缘303及螺母本体307锻造成型的同时，在螺母本体307的外周面上提供复数个成型有锯齿状突起305锻造成型物301。
[0045]锻造成型物301被引入由第一曲率凸模313加工而成的第一滚丝模311及由第二曲率凸模323加工而成的第二滚丝模321之间后，各滚丝模311，321向锻造成型物301加压的同时，锻造成型物301按照一定的速度旋转，锯齿状突起305被滚丝加工成具有四角格子的形态。
[0046]在此，各曲率凸模313，323的突起间的角度，即滚丝模角度为60度，滚丝模角度是用于加工成型物的CNC线板的加工角度，实际上这一角度很难缩小。因此，维持滚丝模角度，使各曲率凸模313，323具有一定的曲率R，从而缩小在锯齿状突起305上形成的四角格子间的角度。
[0047]对此，在具有高度L的各滚丝模311，321上所加工的曲率凸模，如图4a所示，以滚丝模纵向垂直的垂直线为中心，形成角度倾斜A度的斜线，因该斜线形成圆弧，因垂直线与圆弧接线的曲率R来加工曲率凸模。
[0048]上述滚丝模的中心，即L/2的位置假设为锻造成型物301的接触位置时，接触点上凸模倾斜的角度为A度。也就是说，如图所示，锻造成型物301和滚丝模相接的部分P点上的接触斜线是圆弧的法线，形成角度A度，因此曲率凸模的截面在P点上倾斜A度。
[0049]在此，形成曲率R可维持四角格子之间的角度，可防止母材熔融部的流动。如图4b所示，格子的侧部斜面310a，310b因锻造的锯齿状突起305而形成，格子310的上部斜面310c在滚丝过程中，因曲率凸模成型出曲线，母材的熔融部可适载的空间很大，可防止熔融部的流动，提高拉脱力的强度。[0050]接下来，参照图5对本发明的斜线角度A度进行详细说明。
[0051]首先，(A)是曲率凸模没有曲率的情况，突起的截面与滚丝模的纵向方向垂直，突起的加工过程中所形成的角度为60度。因上述凸模，在锻造成型物外周面上形成的角度也是60度。
[0052]但是，在滚丝模上形成的凸模的角度很小时，比如说，如(B)中凸模的截面以图面的垂直方向为中心倾斜15度时，在锻造成型物外周面上所形成的角度大概为50度。
[0053]同样的方法，(C)中的凸模截面以图面的垂直方向为中心倾斜45度时，锻造成型物的外周面上所形成的角度为30度。理论上，上述凸模截面以图面垂直方向为中心倾斜90度时，如(D)所示，形成的角度约为O度。
[0054]在此，凸模倾斜的角度属于前述的斜线，上述斜线的倾斜度越大，锻造成型物外周面上所形成的角度越小，锻造成型物的滚丝过程中，即在使锻造成型物旋转的过程中，发生极度的负重。因此，必须对凸模的倾斜度A度进行限定，使滚丝工程的负重不加重，优选为可以缩小突起角度的斜线的角度大约为15度至20度。
[0055]为了测定，在锻造成型物301滚丝旋转加压时，锻造成型物301上发生的热，即所测定的温度，可使滚丝工程的负重量恒定。另外，倾斜的角度设定为O度至15度的单位，为设定角度，对滚丝模各角度进行倾斜实验。
[0056]凸模倾斜的角度为O度时，锻造成型物301上所发生的温度为167摄氏度，这是系统的正常温度。但是，凸模的角度为15度时，锻造成型物301上所发生的温度为175摄氏度；凸模角度为30度时，锻造成型物301上所发生的温度增至85摄氏度。另外，凸模的角度为45度时，温度上升幅度很大，达209摄氏度。凸模角度为60度时，测定温度为247摄氏度，凸模倾斜度接近70度时，系统负重增加，实验难以继续进行。由此可见，凸模的倾斜度为75度、90度时，实验无法进行。
[0057]在锻造成型物301上所发生的温度大约接近200摄氏度时，需变更冷却水的种类，导致制造成本上升。由本实验的结果可知，凸模角度(A)优选为15度至30度以下。另外，此时，锻造成型物上所形成的角度约为50度至40度，为了提高拉脱力强度，锻造成型物上所形成的角度优选为小角度，或是考虑到产品生产性，定为50度时，凸模角度(A)优选为15
度左右。
[0058]那么，在参照图4a，所算出的曲率R如下所示。
[0059]首先，因斜线角度A与中心线Y和接点P的角度一样，圆弧的角度B为斜线角度A的两倍。要算出图示的X，则如下程式I所示；
[0060]cos (15° )=L/2x 时，
[0061]x=2.07 X L0
[0062]那么，参照上述的X，可根据下列程式2算出曲率R:
[0063]cos (75。)=x/R 时，
[0064]R=7.99 X L0
[0065]由此可知，曲率R设定为滚丝模高度L的8倍，各滚丝模311，321上所形成的曲率凸模313，323倾斜15度，曲率所具有的曲率半径设定为滚丝模高度的8倍。具有上述设定结构的各滚丝模311，321所滚丝而成的四角格子310，上部格子斜面310c为曲率形态，从而可提闻拉脱力的强度。[0066]另外，本 申请人:对本发明的四角格子形态的嵌件螺母的拉脱力进行了实验，母材材质为通常所使用的车辆用射出材质PA66-GF35，PA6-GF30,如图7c所示。
[0067]如图所示，拉脱力单位为kgf，嵌件螺母的超声波加热温度为300摄氏度至350摄氏度。如公知的，使用PA66-GF35材质的母材时，平均为820.4kgf ;使用PA6-GF30材质的母材时，平均为807kgf。由此可见，与以往所使用的四角格子形态的嵌件螺母相比，拉脱力的强度提高了 28%至29%。
[0068]产业上的使用可行性
[0069]本发明可维持实现四角格子时的滚丝凸模的最小角度60度，使滚丝凸模至锻造加工成的嵌件螺母的四角格子间的角度缩小至50度，并使母材熔融部可以充分地插入熔着在嵌件螺母的四角格子之间，从而提高嵌件螺母拉脱力的强度。不仅如此，还可以符合海外市场的需要，具有较高的产业价值。
【权利要求】
1.一种四角格子结构型嵌件螺母，其特征在于，所述四角格子结构型嵌件螺母，是将突缘和锯齿状突起成型的螺母本体进行锻造成型后，使用滚丝模对所述锯齿状突起进行滚丝成型而成的呈四角格子形态的嵌件螺母； 因所述锯齿状突起，形成所述四角格子侧部的格子斜面，所述四角格子的上部的上部格子斜面以与所述螺母本体的纵向方向垂直的垂直线为中心，倾斜15度至30度，形成具有曲率R的曲线，所述四角格子间的角度为50度至40度。
2.根据权利要求1所述的四角格子结构型嵌件螺母，其特征在于，因所述纵向锯齿状突起，所述四角格子侧部的所述四角格子两侧斜面中，螺丝拧紧方向的格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直，所述四角格子的两侧斜面中的螺丝松开方向的格子斜面相对于所述螺丝拧紧方向的格子斜面倾斜； 在上下配置且形成所述四角格子间角度的上部四角格子的下部格子斜面和下部四角格子的上部格子斜面中，所述上部格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直。
3.根据权利要求1所述的四角格子结构型嵌件螺母，其特征在于，用于所述滚丝成型的滚丝模的曲率凸模，以自所述滚丝模纵向方向垂直而成的垂直线为中心，形成角度为15度至30度的倾斜斜线，并具有可使所述斜线形成圆弧，使所述垂直线与所述圆弧接线的曲率R0
4.根据权利要求1所述的四角格子结构型嵌件螺母，其特征在于，所述曲率R是所述滚丝模高度L的8倍。
5.一种具有四角格 子形态的嵌件螺母的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括: a.对突缘、锯齿状突起成型的螺母本体进行锻造成型，制造锻造成型物的步骤； b.利用具有以自滚丝模纵向方向垂直而成的垂直线为中心，形成角度为15度至30度的倾斜斜线，并具有可使所述斜线形成圆弧，使所述垂直线与所述圆弧接线的曲率R的曲率凸模的滚丝模，对所述锻造成型物加压，使四角格子间的角度维持在50度至40度的步骤；及 c.使所述锻造成型物旋转进入，进行滚丝工程的步骤。
6.根据权利要求5所述的四角格子结构型嵌件螺母的制造方法，其特征在于，在所述a步骤中，所述四角格子两侧斜面中的螺丝拧紧方向的格子斜面在螺母本体的外周面上垂直形成，所述四角格子两侧斜面中的螺丝松开方向的格子斜面相对于螺丝拧紧方向的格子斜面倾斜而成； 在所述b步骤中，在上下配置且形成所述四角格子间角度的上部四角格子的下部格子斜面和下部四角格子的上部格子斜面中，所述上部格子斜面与所述螺母本体的外周面垂直--? 。
7.根据权利要求5所述的四角格子结构型嵌件螺母的制造方法，其特征在于，所述曲率R是所述滚丝模高度L的8倍。
【文档编号】B21H3/02GK104006061SQ201310055354
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2013年2月21日
【发明者】朴元术 申请人:Gen株式公司