中空体元件和部件组件.pdf

本发明提供一种用于制造诸如螺母元件的中空元件(200)的方法，所述中空元件被安装到通常由金属片组成的部件上，具体地，该方法用于制造具有至少在大致上呈正方形或长方形轮廓(202)的中空元件。依据所述方法，使用具有多个工作站(A、B、C、D)的持续性组合工具(10)，先将一种呈长条状或圈形的成型元件被打穿孔，之后将所述成型元件切割成多个一定尺寸的独立元件，可选地，接着将其加工成螺纹圆柱形(206)。本发明的方法的特征在于，在工作站(A、B、C、D)中执行穿过加工、冲孔加工和压平加工。本发明所公开

1、  一种中空体元件，其用于连接到通常由金属片组成的部件(280)，所述中空体元件具有呈正方形或长方形的轮廓(202)，并带有：第一宽阔侧面(2)和第二宽阔侧面(3)并形成中空圆筒形突出部(210)；一个突出超过所述第二宽阔侧面(3)的锐利部分(222)，所述锐利部分(222)具有一个底切(244)，在并被所述第二宽阔侧面(3)中的环形凹槽(212)所围绕，所述环形凹槽(212)具有一个圆锥形外表面，所述圆锥形外表面接合进入所述第二宽阔侧面；还有一个从所述第一宽阔侧面(2)开始延伸穿过所述锐利部分(222)的孔(204)，所述中空体元件的特征在于：
用于紧固而防止转动的部件(272)在所述中空圆筒形突出部(210)处朝向外而形成，和/或在围绕所述中空圆筒形突出部(210)的所述环形凹槽(212)区域中朝向内而形成。

2、  如权利要求1所述的中空体元件，所述孔(204)具有螺纹圆柱形(206)。

3、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，用于紧固而防止转动的部件由处于所述中空圆筒形突出部(210)的径向外部的多个肋(272)和/或槽形成。

4、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述用于紧固而防止转动的部件由多个肋(272)形成，所述多个肋(272)沿轴向延伸，并横跨所述中空圆筒形突出部(210)的所述底切(244)。

5、  根据权利要求3所述的中空体元件，其特征在于，所述多个肋(272)沿轴向延伸，并横跨所述中空圆筒形突出部(210)的所述底切(244)。

6、  根据权利要求4所述的中空体元件，其特征在于，用于紧固而防止转动的所述多个肋(272)具有的径向宽度处于所述底切(244)的最大径向厚度的40％和90％之间的区域中。

7、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所设置的所述用于紧固而防止转动的部件，由横跨所述环形凹槽的沿径向延伸的多个肋形成。

8、  根据权利要求1或7所述的中空体元件，其特征在于，所述用于紧固而防止转动的部件由倾斜设置的用于紧固而防止转动的多个肋形成，所述多个肋在所述环形凹槽上沿径向延伸，并沿着所述锐利部分的所述底切在轴向上延伸。

9、  根据权利要求1或7所述的中空体元件，其特征在于，所述用于紧固而防止转动的部件由用于紧固而防止转动的多个肋形成，所述多个肋沿径向延伸越过所述环形凹槽，并沿所述锐利部分的底切在轴向延伸。

10、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述用于紧固而防止转动的部件由多个凹槽形成，所述凹槽布置于所述环形凹槽的倾斜设置的表面中。

11、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述第二宽阔侧面(3)处于所述环形凹槽的径向外侧的平面上，也就是说，除了进入所述中空体元件的侧面的过渡部分中的任何圆角部件或斜面以外，在所述环形凹槽(212)以外的区域中没有任何条状突起、沟槽或底切。

12、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，位于所述部件的所述第一宽阔侧面处的圆筒形凹槽(208)的开口被加工成圆角或者倾斜角的入口边缘(230)。

13、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述中空圆筒形突出部(210)的开口在其自由端处设置有圆角或倾斜角的出口边缘(234)。

14、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述环形凹槽(212)具有环形底部区域(238)，所述区域(238)位于一个平行于所述第一和第二宽阔侧面(2)和(3)的平面，并且通过一个呈圆角的过渡部分(240)，所述环形底部区域(238)在其径向内侧接合进入所述中空圆筒形突出部的外侧面，并在其径向外侧接合进入所述圆锥形外表面(242)。

15、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述环形凹槽(212)被加工成的外直径仅略小于所述中空体元件(200)的最小横向尺寸，其中所述中空体元件在俯视图中呈长方形，因此所述环形凹槽(212)与所述部件(1)的所述第二宽阔侧面(3)形成侧面连接部(284、286)，其宽度在从0.25毫米到1毫米的范围中，所述侧面连接部在所述第二宽阔侧面(3)的平面中保持处于最窄点。

16、  根据权利要求1所述的中空体元件，其特征在于，所述环形凹槽(212)被加工成的外直径仅略小于所述中空体元件(200)的最小横向尺寸，其中所述中空体元件在俯视图中呈长方形，因此所述环形凹槽(212)与所述部件(1)的所述第二宽阔侧面(3)形成侧面连接部(284、286)，其宽度为0.5毫米，所述侧面连接部在所述第二宽阔侧面(3)的平面中保持处于最窄点。

17、  一种部件组件，其包括根据权利要求1到权利要求16中的任一项所述的中空体元件(200)，所述中空体元件连接到一个部件，所述部件在下列两个表面处接触所述中空体元件的所述环形凹槽的表面，即，所述用于紧固而防止转动的部件(272)的表面和所述中空体元件的所述锐利部分(222)的所述底切(244)的表面，并且位于所述部件中的环形凹槽(282)围绕所述锐利部分。

18、  如权利要求17所述的部件组件，其特征在于，所述部件是金属片部件(280)。

19、  根据权利要求17所述的部件组件，其特征在于，在所述金属片部件中的所述环形凹槽(282)的轴向深度的选择取决于所述锐利部分的长度和所述部件的厚度，这样所述锐利部分(222)的端面(224)不会突起而超过所述金属片部件的侧面，或者仅稍微突出超过该侧面，该侧面远离所述中空体元件(200)的主体，并处于所述中空体元件的所述第二宽阔侧面(3)之下的区域中，所述第二宽阔侧面(3)围绕所述中空体元件的所述环形凹槽(212)。

20、  根据权利要求17或19所述的部件组件，其特征在于，在围绕所述中空体元件(200)的所述环形凹槽(212)的区域中，所述中空体元件(200)的所述第二宽阔侧面(3)没有被压入到所述金属片部件中，或者最多仅是稍微被压入到所述金属片部件中。

中空体元件和部件组件
本申请为国际公布号为WO2005/099930、进入中国的国家申请号为200580011156.9的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于制造诸如螺母元件的中空体元件的方法，所述中空体元件用来连接通常由金属片组成的部件，具体地，本发明涉及一种制造所具有的轮廓至少在大致上呈正方形或长方形的中空体元件的方法，该方法使用具有执行相应操作的多个工作站的累进工具，先在一个呈长条形轮廓或圈形的部件中穿孔，之后将这个呈长条形轮廓或圈形的部件切割成多个一定长度的独立的中空体元件，随后所述中空体元件可选择地加工成螺纹圆柱形。进一步，本发明涉及根据所述方法制造的中空体元件、由所述中空体元件和金属片部件组成的组件、以及用于实施所述方法的累进工具。
背景技术
一种先前著名的方法，以及对应的中空体元件和组件，可从诸如国际公开号为WO 01/072449A2的专利中获知。这种方法还可以从美国专利US-A-4,971,499中获知。德国的Profil Verbindungstechnik GmbH & Co.KG公司也销售长方形中空体元件，其名称为HI长方形螺母(HI rectangular nut)。
发明内容
本发明的目的是进一步发展这种先前著名的方法，以便中空体元件，特别是长方形螺母元件可以以一个合理的价格进行制造，而不需要装载因为使用而过早报废的工具。进一步，所述中空体元件应该具有与依据国际公开号为WO 01/072449 A2的专利或者依据德国实用新型专利202 05 192.7所制造的中空体元件至少是同样优秀的多项机械特性，例如应该具有高拔出力，和优秀的抗旋转紧固性，另外还应该显示出减弱的切口效应，以便部件组件在动态载荷下的疲劳特性也得到改进，其中所述部件组件由一个由金属片形成的部件和多个与该部件相连接的中空体元件组成。
通过一种先前著名的方法满足了构成本发明基础的目的，该方法的特征通过以下步骤得到展示：
a)在第一步骤中，从一个横截面呈长方形的部件开始，执行镦锻加工，该加工导致所述部件的第一宽阔侧面处形成一个圆筒形圆筒形凹槽，并在与第一宽阔侧面相反一侧的第二宽阔侧面处形成一个中空圆筒形突出部，其中该中空圆筒形突出部被一个环形凹槽所包围，
b)在第二步骤中，遗留在所述圆筒形凹槽的底部和所述中空圆筒形突出部的底部之间的连接部被打穿或者被冲出，从而形成一个贯穿孔，
c)在第三步骤中，可选地，该步骤可以与步骤b)合并，所述中空圆筒形突出部在其自由端面处被压平或挤压，从而形成一个锐利部分，其外侧被底切，随后中空体元件(200)从所述部件上分离下来，并可选地对所述中空体元件进行螺纹安装。
进一步，本发明提给了一种中空体元件，其用来连接通常由金属片组成的部件，该部件特别地具有至少在大体上呈正方形或长方形的轮廓，并带有：第一宽阔侧面和第二宽阔侧面；锐利部分，其突起超过第二宽阔侧面，的具有一个底切，并且由第二宽阔侧面中的环形凹槽所围绕；还有一个从第一宽阔侧面开始延伸穿过锐利部分的孔，该孔可选地具有螺纹圆柱形，所述中空体元件的特征在于：多个用于紧固而防止转动的部件在中空圆筒形突出部上朝朝向外形成，和/或在围绕中空圆筒形突出部的环形凹槽区域中朝向内形成。
在本发明的方法中，所述部件为长方形截面，因此可以以一个合适的价格进行制造。通过步骤a)、b)和c)可以成功地制造出中空体元件，而不需要让所使用的工具承受高强度的磨损，也不会让所使用的冲孔机过早地出现故障。德国专利申请10204589.5中公开了这种方法，而且还描述了相应的累进工具，该累进工具也直接适用于本发明，因为该申请对步骤a)、b)和c)中的打孔机和冲模母模进行了合适的设计，从而可用来执行本方法并用来制造相应的中空体元件。
在多个工作步骤中，在一个工作站中，针对一个部件，一直执行两个操作，这样的制造方法导致制造车间的生产效率加倍，而不会使累进工具的制造成本和复杂度提高到不值得的程度。诚然工件的产量加倍需要一定的额外成本和复杂度，但是这种损失可以通过相应的产品数量的增加而较早地并且直接地得到逐步弥补。
事实上一个累进工具中可以加工多个部件，但是没有必要将这种方案视为优选，原因在于如果其中一个部件出问题，或者是对其中一个部件的加工出问题，整个累进工具都必须停止工作，直到故障被排除为止，因此这样就会导致可观的产量损失。但是，本发明可以实现以下过程，即，使用累进工具同时处理多个部件。
在进一步的专利权利要求书中可以获知本发明的方法的特优选实施例，本发明的中空体元件的特优选实施例，本发明的部件组件的特优选实施例，还有本发明的累进工具的特优选实施例。
附图说明
在附图中以及在根据附图的说明书中可以获知多方面的进一步的优点，所述多方面包括，本发明的方法，本发明的中空体元件，以及根据本发明所使用的累进工具。
图1是一种部件的实施例，出于本发明的目的，该部件在根据图2的累进工具中得到加工；
图2显示了沿所述部件的运动方向截取的累进工具的截面；
图3显示了图2的累进工具在多个工作站区域中的放大图；
图4A-4E显示了根据本发明使用本发明的方法和图2与图3中的累进工具制造中空体元件的每个独立步骤的示意图；
图5A-5N多方面地显示了依据本发明的图4A-4E中加工完成的中空体元件，其中图5A显示了本发明的中空体元件的从下向上看的透视图，图5B是本发明的中空体元件的从上向下看的俯视图，图5C是对应于图5B中的截面C-C或C’-C’的截面图，图5D是图5C中的区域D的放大视图；进一步，图5E-5I显示了图5A-5D的中空体元件的理想改造，且其实际上是针对厚金属片部件设计，而图5J-5N进一步显示了针对薄金属片部件设计的理想改造；
图6A-6E显示了依据本发明的另外一种中空体元件，其代表对依据图5A-5D的中空体元件的微小改动，图6A显示了中空体元件的从上向下看的俯视图，图6B显示了沿图6A的截面B-B截取的截面图，图6C显示了依据图6A的截面C-C的截面图，图6D和图6E分别为功能元件从上看和从下看的透视图；
图7A-7B分别显示了本发明的中空体元件与薄金属片部件和厚金属片部件的连接；
图8A-8D显示了中空体元件的进一步的改造，该中空体元件所具有的用于紧固而防止转动的部件的形式是沿径向延伸并横跨环形凹槽的多条肋，，其中图8A是从下看的中空体元件的视图，图8B和图8C是对应图8A中的水平截面B-B和垂直截面C-C的截面图，图8D是透视图；
图9A-9D对应图8A-8D进行显示，但是在这个实施例中通过斜置的肋来提供防转动的紧固，该斜置的肋沿径向延伸，越过环形凹槽，并沿着锐利部分的底切在轴向上延伸；
图10A-10D对应图8A-8D进行显示，但是在这个实施例中通过成角度的肋提供防转动的紧固，该成角度的肋沿径向方向延伸，越过环形凹槽，并沿着锐利部分的底切在轴向上延伸；
图11A-10D对应图8A-8D进行显示，但是这个实施例所具有的用于紧固而防止转动的部件，形式为沟槽或者凹槽转动的紧固；
图12A-12D对应图8A-8D进行显示，但是该实施例在俯视图中呈多边环状，在特定情况中呈正方形。
具体实施方式
图1显示了拉长部件1的一部分，其具有长方形的横截面、，第一宽阔侧面2、，第二宽阔侧面3和两个狭窄侧面7和侧面8。部件1的纵向边缘9如图所示可以倒成圆角。但是，边缘9还可以是其它的形状，例如切成斜面或者呈直角形状。部件1在累进工具上中进行加工以便制造多个中空体元件，例如具有大致为长方形或正方形外形的螺母元件。当所形成的中空体元件为螺母元件时，必须在该中空体元件的孔中切割或制造出螺纹。这种加工通常是在所述累进工具外部在由外部的一台单独的机器中进行。进一步地，在将所述中空体元件连接到金属片零件上后，可以只加工螺纹，例如通过滚牙螺丝或者车牙螺丝加工。进一步，没有必要在所述中空体元件中加工螺纹，但是有必要使所述中空体元件的孔作为用于轴的旋转行程的光滑孔或作为插销以接收插入销。
图2显示了第一累进工具10的纵向截面，所截取的该纵向截面通过所述部件的中心，第一累进工具10用来将图1的部件21或类似的部件制成中空体元件，且第一累进工具10已在德国专利申请102004004589.5中被要求了权利要求。
从图2中可以看出，下盘12通常通过一个没有显示出来的中间盘直接地或通过一个未显示的中间盘间接地紧固在到压板上。下盘12带有多个圆柱件14，在本示例中为四个圆柱件14，其中有两个可见，即也就是置位于所述截面之后的两个圆柱件14。在所述多个圆柱件上方显示有另一个盘16，其通常紧固在所述压板的上工具盘或者所述压板的中间盘上。导杆18被拧到盘16处(例如通过这里未显示的螺钉)，并且导杆18被设计来根据压板的运动行程在圆柱件14上上下滑动。截面部件1在箭头20针对压板的每次行程而沿着箭头方向20上递进，每次的递进量实际上相当于单个中空体元件的纵向尺寸L的两倍的距离。需要注意的是，在根据图2和图3中所示，所引导的截面部件1的第二宽阔侧面3朝上而被引导着通过所述累进工具。从图3中的累进工具的中心区域的放大视图可以看出，在这个例子中，所述累进工具包括四个工作站A、B、C、D，在每个工作站中所述压板的每次行程同时实现两个相应的操作。
在第一站A中，第一步骤a)进行所谓的镦锻加工。
在第二工作站B中，第二步骤b)执行一个冲孔加工，在第二步骤b中被执行，在第三工作站C中，第三步骤c)执行一个挤压和压平加工在第三步骤c)中被执行。最后，一个切割打孔机22使用在第四工作站D中使用切割冲孔机22，以便在所述压板的每次行程中，从部件1分离出两个中空体元件。在这样做时，冲孔机22的右手侧在一分割点处切通刻部件1，其中所述分割点位于第一中空体元件之后，第一中空体元件即图3中的中空体元件21，之后，并且还在可以位于第二中空体元件21′之后的一个分割点处切通部件1。图2和图3所示的累进工具处在闭合位置，其中两个中空体元件21和21′刚从部件1上切割下来。在切割加工前一刻，螺母元件21前侧接触到直角凸轮27的倾斜表面24，其中直角凸轮27被压缩螺旋弹簧26向下压。部件1的带状部分前进因而通过凸轮24的倾斜表面将凸轮24向上推，进而压缩弹簧26。在第一中空体元件21已经被切割后，凸轮24压在螺母元件21的右手侧上，并将螺母元件21倾斜至倾斜位置，该位置明显地处于图3的右手侧。接着螺母元件21落到所述累进工具的工作范围之外的一个滑坡上，并且，例如根据图2，螺母元件21可以向一侧被引导出所述累进工具，举例而言，通过一个旁滑式滑坡，采用重力作用或者压缩气体的爆发等方法导出所述累进工具。
第二个中空体元件21′下落通过切割模30中的孔28，接着顺序通过相应的孔32、34、36、38，以上四孔分别形成在盘40、42、44和12中。
在盘12中的钻孔或开孔38可以通向所述压板中或者设置在盘12和压板之间的任一个中间盘中的另外一个孔(未示出)，以便使诸如21′的螺母元件被导出，例如，在重力作用下，或者还通过旁滑式滑坡，或者使用压缩气体的爆发进行引导。
在图3所示的特定的结构中，盘44通过未示出的螺钉被拧到盘12。盘42由多个盘部件组成，所述多个盘部件与相应的工作站相连，并通过另外的未示出的螺钉(因为这些螺钉布置在横截面所示平面的外部)被拧到贯穿盘44上。贯穿盘40同样被拧到盘42的部件上，该过程在这里也是通过没有未显示出来的螺钉进行固定的。在贯穿盘40的上面，顺序设有盘部件50、52、54、56、58和60，这些盘部件依次被螺钉拧到在盘40上。盘50为支撑盘，其针对部件1形成一个下导板，更精确地说，针对部件1的在图中形成下侧面的第一宽阔侧面2形成一个下导板。盘部件52、54和56与工作站A、B和C相连，但是为切割冲模形成接收模的盘部件58和60与工作站D相连。
多个强力压缩螺旋弹簧62位于贯穿盘44和盘部件50、52、54、56、58和60之间的多个地方，其中在图2和图3中可见的压缩螺旋弹簧62仅有一个，因为其它的都位于横截面的外部。诸如弹簧62的这些弹簧具有的功能是，在所述压板打开时抬起盘部件50和60，这样部件1的带状部分也被抬起，从而移出镦锻冲孔机64和66的工作范围，这样部件1可以进一步前进两倍于中空体元件21的长度L的距离。
累进工具的分割平面位于部件1之上，并且在图3中由T指明。
在部件1的带状部分之上，依次设有盘部件72、74、76、78、80，这些盘部件被未示出的螺钉拧到贯穿盘82，进一步，盘82被拧到上盘16。
在所述压板打开时，盘部件72、74、76、78、80随着盘22和上盘16被抬起，实际上被抬起的还有：两个冲孔机84、86；和两个上压平冲孔机88和90；以及与镦锻打孔机64和66配合工作的冲模92和94；以及切割冲孔机22，其结束与部件1的带状部分的接合。经过这样的移动后，随着弹簧62将部件1的带状部分举起，部件1的带状部分可以进一步前移两倍于中空体元件21的长度L的距离，以便为所述压板的下一次行程做准备。
可以看出的是，工作站A和B所具有的纵向尺寸，也就是工作站A和B部件1的带状部分的方向20上的尺寸，相当于中空体元件21长度尺寸的四倍。工作站C所具有的长度尺寸相当于中空体元件21的长度尺寸的三倍，然而工作站D所具有的长度尺寸相当于中空体元件21的长度尺寸的很多倍，在本示例中有六倍之多。这意味着，在所显示的所谓空位，例如98处，部件1的带状部分不进行加工。但是这些空位提供了必要的空间，从而能够使所使用的所述累进工具的多个独立组件运行充分稳定并能够支持这些独立组件。
进一步，从图3可以看出，与冲孔机84、86配合工作的穿孔冲模100、102分别具有中心孔104和106，这两个中心孔104和106对准与插入套筒112、114中的另外的孔108、110，从而使被冲出来的金属小块116、118可以被移除。也就是说，这些落下的金属小块经过直径大于孔104、106的孔108、114，接着进一步经过盘12中的孔120、122，再接着通过在压板中的或者中间盘中的相应通道被除去或者引出，螺母元件21可以用相同的方式被引出。
引导元件尽管在此未示出，但是它位于部件1的带状部分的左边和右边，也就是说，在图3的画面平面的后面和前面，并且举例而言，该引导元件可以由盘50、52、54、56、58的多个侧墙(cheek)来形成，所述多个引导元件确保了所述部件的带状部分沿着所希望的运动路径通过所述累进工具。一个小的侧部自由空间可以设置来允许部件1的带状部分在横断面方向上可能发生的任何膨胀。
从图2和图3中可以看出以下构件的设计细节，所述构件如下：镦锻冲孔机64、66；和冲模母模92、94，其与镦锻冲孔机64、66配合工作；和冲孔机84、86；冲模母模100、102，其与冲孔机84、86配合工作；和压平打孔机88、90，并且这些设计细节将在以下多个附图中在其它方面进行更精确的解释。
使用图2和图3所示的累进工具实现了一种用于制造诸如螺母元件的中空体元件的方法，所述中空体元件用于与通常由金属片组成的部件相连接。这种方法用于制造中空体元件21、21′，其轮廓举例而言，至少在大致上呈现正方形或长方形，该方法的过程是：使用带有多个执行相应工作的工作站A、B、C、D的累进工具，先在呈长条形截面或圈形的部件1中打穿多个孔23，然后将所述部件1进行切割，最终形成一定长度的中空体元件，可选地，随后可将所述中空体元件加工成螺纹圆柱形。该方法的特征在于，在每次加工中，对于所述累进工具的每一次行程，在每个工作站A、B、C、D中，针对部件1或者针对多个互相紧靠排列的部件，同时会有两个处理操作在进行。。也就是说，假设具有相应数量的，就基本上可以在同一个累进工具中对互相紧靠排列的多个部件1同时进行加工，前提假设是诸如镦锻冲孔机、孔冲孔机以及配合工作的冲模母模的各种工具的数量要对应。
在最后的工作站中，两个中空体元件21、21′在各自的加工中被切割冲孔机22从整体部件或者每个部件1中切割下来。
切割冲孔机22在第一中空体元件21之后的第一点和第二中空体元件21′之后的第二点切过所述部件，同时，第二中空体元件21′沿着切割冲孔机的运动方向被引导脱离所述部件的运动路径，所述切割冲孔机的运动方向横切部件1的纵向方向。第一中空体元件21至少在开始的时候通常沿着部件1的运动方向在累进工具的切割工作站中被导出。。
累进工具的每一个工作站在部件1的纵向方向上所具有的长度，相当于加工完成的中空体元件21、21′的纵向尺寸的三倍或四倍或多倍。
在所示的累进工具的实施例中，加载有弹簧的凸轮27所具有的凸轮表面24向所述部件的运动路径倾斜，凸轮27被所述部件的前端边缘偏压于最后一个工作站的出口端处，从而与弹簧设备26的力相抗衡。形成在所述部件前端的中空体元件21被切除以后，加载有弹簧的凸轮27使中空体元件21向下倾斜，以便使该元件易于从所述累进工具中移走。
在图2和图3所示的实施例中，下压模64、66的工作是执行镦锻加工，随后，冲孔机84、86从部件1的反面执行冲孔加工。当执行压平加工时，相应的压平压模88，90从上方作用于部件1的带状部分，同时所述带状部分被盘部件56支撑在穿孔区域中。除此之外，如果有必要在压平加工期间在该区域中支撑部件1，例如，为了完成设计使得中空穿孔部件的端面的边缘更加锐利，可以在部件1的带状部分的多个孔对应的盘部件56处布置多个支撑销钉上，锐利部分。
现在将给出一些例子来描述特定的中空体元件的制造方法。
参照图4A-4E和图5A-5D，现在将描述本发明的用于制造诸如螺母元件的中空体元件的方法，所述中空体元件设计来应用于针对通常由金属片组成的部件。这里特别要关注的是，所采用的用于制造具有至少在大致上呈正方形或长方形轮廓202的中空体元件200的方法，其使用一种具有执行相应工作的多个工作站A、B、C、D的累进工具(图2，图3)，先在呈长条形轮廓或圈形的部件中打穿孔204，然后将所述呈长条形截面(1，图1)或圈形的部件进行切割形成多个一定长度的独立的中空体元件，可选择地，随后可使用将所述中空体元件加工成螺纹圆柱形206，其中每个工作站执行各自的操作。通过下述步骤描述了该方法的特征：
a)在第一步骤中，从呈长方形截面的图4A的部件1开始，，使用自上而下的镦锻冲模母模92、94和镦锻打孔机64、66，对部件1执行镦锻加工。所述镦锻加工使得部件1的第一宽阔侧面2上形成一个圆筒形圆筒形凹槽208，并在与第一宽阔侧面2相反的部件1的第二宽阔侧面3上，形成了一个中空圆筒形突出部210，该中空圆筒形突出部被图4B所示的环形凹槽212包围。在压板或者累进工具闭合时，轮廓(profile)1的带状部分被压到突出于盘部件52上的镦锻打孔机64和66的末端上。镦锻打孔机的突出末端所具有的外形与图4B中所示的圆筒形凹槽208的外形互补。相似地，与镦锻打孔机配合工作的冲模母模92、94的端面所具有的外形与中空圆筒形突出部210的外形互补，并且与根据图4B包围该突出部的环形凹槽212互补。
b)在第二步骤中，保留在圆筒形凹槽208的底部214和中空圆筒形突出部210的底部216之间的连接部218，在压板或者累进工具10闭合时通过冲孔机88和90打穿，从而形成贯穿孔204(图4C)。上文提到的冲下来的金属小块分别通过孔104、106和108、110被移除。
c)在第三步骤中，中空圆筒形突出部210在其自由端面220处被压平，在外侧形成外侧底切的锐利部分222，进而行程图4D中的端面224，端面224所处的平面平行于宽阔侧面2和3，并且垂直于孔204的中心纵轴226。然后，中空体元件可以从工作站D中的所述部分中分离出来，随后，如图4E或者图5C所示，接着如果需要会为所述中空体元件提供螺纹圆柱形206。
如果需要，第三步骤可以和步骤b)合并。
在步骤a)的镦锻加工期间，圆筒形凹槽的直径和中空圆筒形突出部的内直径至少大致上是相同的。
进一步地，在元件加工过程中，优选在步骤a)的镦锻加工期间或者在步骤b)的冲孔加工期间或者在步骤c)的压平加工期间，在所述部件的第一宽阔侧面2处的圆筒形凹槽208的开口229，可形成倒成圆角或倾斜角的入口边缘230，该边缘形成螺纹的出口。
在步骤a)的镦锻加工期间或者在步骤b)的冲孔加工期间或者在步骤c)的压平加工期间，中空圆筒形突出部210的开口232也优选地具有圆角的或倾斜角的出口边缘234，该边缘在加工完的元件中形成旋入螺纹。
在根据步骤b)冲掉连接部期间，形成孔234，其直径至少大致上相当于圆筒形凹槽208的直径，并且相当于中空圆筒形突出部210的内直径。进一步，在第一步骤a)的镦锻加工期间，中空圆筒形突出部210的自由端在外部具有倒角236。另外，在镦锻加工期间，环形凹槽212具有一个环形底部区域238，区域238所处的平面至少近似地平行于部件1的带状部分的第一和第二宽阔侧面2和3，并且环形凹槽212在其径向内侧与至少是大致上呈圆角的过渡部分240接合，过渡部分240进入到中空圆筒形突出部210的外侧面，并且环形凹槽212还在其径向外侧接合进入圆锥表面242，圆锥表面242所形成的内含的圆锥角处于60度到120度之间的范围中，优选大约90度。
从环形凹槽212的环形区域238进入圆锥表面242的过渡部分243为圆角，从环形凹槽212的圆锥表面过渡到部件1的第二宽阔侧面3的出口部分245也是圆角的。在实际中，圆锥表面242可以将自身作为周围部分的延伸，这样圆角的过渡部分243与圆角出口边缘245切向接合。
在底切244的制造期间，底切244由中空圆筒形突出部210的圆筒形部分形成，并且中空圆筒形突出部底切244大致在所述部件的第二宽阔侧面3的水平面上接合进入中空圆筒形突出部210的区域246，区域246在步骤c)中被加厚，并且区域246至少大致上突出而超过所述部件的第二宽阔侧面3。
中空圆筒形突出部210的被加厚的区域246至少大致上被制成圆锥形，并且脱离了第一和第二宽阔侧面，其中邻接到端面224的中空圆筒形突出部的被加厚区域的圆锥角在30度到70度之间的范围中，优选为大约50度。在压平步骤后，中空圆筒形突出部219的外侧的自由端处终止于锐利边缘250，边缘250被制成尽可能尖锐的边缘。
特别从图5A和5B中可以看出，被加工的环形凹槽所具有的外直径仅仅稍微小于俯视图呈长方形的中空体元件的最小的横向尺寸，这样，环形凹槽212与第二宽阔侧面3形成的连接部284、286的宽度在从0.25毫米到1毫米的范围中，优选地连接部宽度为大约0.5毫米，连接部284、286保持处于连接部第二宽阔侧面3的多个最窄点处。
图5E-5I和图5J-5N示出了与图5A-5D所示基本上相同的元件，但是关于锐利部分222的设计方面存在些许的不同，在依据图5E-5I和图5J-5N的两种方案中，所设计的锐利部分222具有两种理想的形状。
在图5E-5I和图5J-5N中，相同的参考号已经被使用，依照之前的实施例也使用了这些相同的参考号。可以理解的是，前面的描述也适用于图5E-5I和图5J-5N，即前文对具有相同参考号的部件进行的描述也适用于图5E-5I和图5J-5N。这样的惯例也在进一步的附图中得到保持，这样，这里只要特别描述重要的不同点和有区别的部件即可。
在图5E-5I的实施例和图5J-5N的实施例之间的主要不同点在于以下事实，即，图5E-5I的实施例针对较厚的金属片使用，例如厚度范围为1.2毫米到2.0毫米，而图5J-5N的实施例针对稍薄一些的金属片使用，例如厚度范围为0.4毫米到1.2毫米。
具体地，图5E示出了从下向上观察锐利部分222的下端面的视图，视图方向即图5H的箭头方向E锐利部分。图5F是对应图5E中的垂直截面F-F的截面图，这样两个肋27在图5F中以截面形式均被示出，这两个用于紧固而防止转动的肋272沿着轴线方向延伸，且位于图5E中的12点钟位置和6点钟位置处。相反，四个另外的用于紧固而防止转动的肋272′在图5F和图5G中都不可见，并且进入了图5E，图5G是根据截面G-G的截面图。这些肋仅能在图5E显示中被识别，因为它们基本上大部分隐藏在了锐利部分222的后面。这些肋在图5的截面图中不明显，是因为所选择的截面使得用于紧固而防止转动的肋272或272′并没有位于截面的平面图中或邻近截面的平面处，而且这些肋也没有大到足以使它们能够在截面上的侧视图中被识别出来的程度。
图5H和图51分别示出了图5G或图5F中的点划线长方形中显示区域的放大图。从图5H到图5I中可以看出，锐利部分222的下端面224由截面图中的半径形成，该半径延伸与切割边缘250相外切。
这个所表现的特点不同于图5A-5D的实施例中的端面224，图5A-5D的端面224在与中空体元件的中心纵轴226相垂直的一个平面中具有明显的环形表面部分。
进一步，从图5H和5I中具体地可识别出，在图5D中表示为锥形倾斜表面242的环形凹槽212的区域，实际上是由两个半径在某转折点处相互接合形成。在这个例子中，仅仅显示了一个很短的直线部分，该部分由两条线301和302所显示，实际上，该部分也不必显示，也就是说，形成凹槽(曲线区域243和245)的倾斜设置的壁的两个半径能够互相直接相切地接合。但是，在所述转折点的区域中所显示的表面区域被形容为大致平坦，这样就说明“至少大致上是圆锥形的”这种措辞是恰当的。当然，形成较为清楚严格的圆锥形区域也是可以的。
通过使用相同的参考号，可以看出，图5J-5N可以与图5E-5I以精确相同的方式进行理解。仅有的不同点在于，在图5E中的用于紧固而防止转动的肋272′，在图5J中看不见，这事实上是因为这些肋272′实际上被隐藏在环形锐利边缘250的后面。所以，用于紧固而防止转动的肋272仅在图5K和图5N中可见。
在一种依据图6A到6E来制造中空体元件的可选方法中，在依据步骤a)的镦锻加工期间，通过使用相应的成形镦锻打孔机64和66和冲模母模92，94，在所述部件的第一宽阔侧面2上，围绕圆筒形凹槽208形成一个环形突起部分260，圆筒形凹槽，举例而言，该环形突起部分所具有的材料体积大体上相当于围绕圆筒形凹槽208的环形凹槽212的材料体积。在这个实施例中，圆筒形凹槽208的直径大于中空圆筒形突出部210的内直径。进一步，螺纹206终止于阶梯孔264的锥形区域262中，在这个例子中，阶梯孔264可选择地用来替换圆角螺纹出口(这种替换还可以分别应用于图4A到4C的实施例中或者图5A到5D的实施例中)。
在这个实施例中，圆角过渡部分243单独形成环形凹槽的底部，并且圆角过渡部分243从中空圆筒形突出部210进入圆锥表面242中，这种配置也可以分别应用于图4A到4E和图5A到5D的实施例。
在根据步骤a)的镦锻加工期间，用于紧固而防止转动的部件272，由镦锻冲模母模92、94的对应轮廓形成，部件272在中空圆筒形突出部210处朝向外，并且处于围绕中空圆筒形突出部210的环形凹槽212的区域中。
这些用于紧固而防止转动的部件可以(如图所示)由径向分布于中空圆筒形突出部210外侧的肋272和/或槽(未示出)形成中空圆筒形突出部。这些肋272沿着轴向226延伸，并横跨过中空圆筒形突出部210的底切244。这些肋272具有的径向宽度至少大致上相当于底切244的最大径向深度的40％到90％这一范围中的值。
因此，中空体元件200用来与通常由金属片组成的部件280(图7A和图7B分别所示)相连接，中空体元件200带有：至少大致上呈正方形或长方形的轮廓202；第一宽阔侧面2和第二宽阔侧面3以及锐利部分246，其中锐利部分246突出超过所述第二宽阔侧面并具有底切，锐利部分而且还被环形凹槽212围绕；孔204，其从第一宽阔侧面2开始延伸并穿过锐利部分246的，孔204可选择地具有螺纹圆柱形206，并且该中空体元件的特征在于形成用于紧固而防止转动的部件272，其在中空圆筒形突出部210上朝向外，和/或在围绕中空圆筒形突出部210的环形凹槽212的区域中朝向内。
中空体元件进一步的特征在于，第二宽阔侧面3在环形凹槽212外部径向展开于的一个平面中，也就是说，除了进入到中空体元件的侧面的过渡部分处的所有圆角部件或斜面外，在环形凹槽外部的区域中没有任何条状突起、沟槽或底切。
所加工的环形凹槽212具有的外直径仅仅稍小于中空体元件的最小的横向尺寸，所述中空体元件在俯视图中呈长方形，这样，环形凹槽与部件1的第二宽阔侧面3一起形成的连接部的宽度为0.25毫米到1毫米，连接部优选为大约0.5毫米，连接部，所述连接部保持处于第二宽阔侧面3的平面中的最窄点284、286处。
图7A和图7B显示了一个构件200和依据本发明的相同的两个构件200，能够如何依据图5A到图5D被与两种金属片配合使用，其中一种金属片是较薄的金属片(图7A)，例如厚度为0.7毫米，另外一种金属片是较厚的金属片(图7B)，例如厚度为1.85毫米。在使用冲模母模进行挤压加工后，金属片材料填满了整个环形凹槽212，并与环形凹槽的整个表面相接触，并与在所述底切区域中的用于紧固而防止转动的部件272的整个表面相接触。因此，在上述的两种情况中，用于紧固而防止转动的部件272被用来进行了很好地重叠，从而在中空体元件200和金属片部件280之间可以很好地被紧固而防止转动。在这些例子中，锐利部分246至少没有在本质上发生变形，并且锐利部分246以自冲方式被引入所述金属片部分。采用薄金属片(如图7A所示)，锐利部分246的被压平的端面224位于薄金属片部分的下侧面的水平面处，采用厚金属片(如图7B所示)，锐利部分246的被压平的端面224位于厚金属片部分的下侧面的水平面之上(即，金属片部件的侧面远离所述中空体元件的主体部分)。在这两种情况中，所示的环形凹槽282围绕锐利部分，其中锐利部分，在中空体元件的自冲连接期间，或者在挤压中，或者通过自动机械，或者在C-主架(C-frame)中，通过互补设计的冲模母模的特定外形确定了锐利部分所具有的外形。在这种连接中，加工产生的金属小块被冲下来，经过所述冲模母模具有的中心孔而被移走，在紧固元件的自冲连接中通常会使用该方法。尽管依据本发明的中空体元件是通过自冲方式制成，然而该中空体元件可以用于未穿孔金属片部件中。在依据本发明的中空体元件的第二实施例中，金属片部件的厚度可以涵盖到更大的范围，例如1.85毫米到3毫米。这仅仅需要使锐利部分稍微长一些。
因为俯视图中呈正方形的中空体元件以这种方式进行连接，使第二宽阔侧面3直接接触到金属片部件280的上侧面，不过并没有或者没有必要强力地插入金属片部件，所以不必担心会产生缺口，这样，这种针对疲劳所采取的处理使得材料甚至在动态载荷下也具有良好的抗疲劳性能。虽然所述中空体元件在俯视图中呈正方形，但是冲模母模针对对应使用的底座头不需要进行特别的定位，因为锐利部分在俯视图中呈圆形，因而定位自由。只需要保证的是，底座头和冲模母模相互同轴，并沿着所述中空体元件的纵轴226方向设置。在另外的部件连接到依据图7A或图7B的部件组件的期间，所述另外的部件通常通过一个螺钉(未示出)在底部紧固到金属片部件上，并从底部进入到螺纹部分。这样，通过拧紧螺钉加强了中空体元件200和金属片部件之间的连接。
进一步应该指出的是，用于紧固而防止转动的多个肋将可以沿径向方向越过或横跨环形凹槽212，例如图8A-8D，图9A-9D，或图10A-10D所示。这种用于紧固而防止转动的肋可以与宽阔侧面3(图8A-8D)相平齐，或者可以随环形凹槽一起凹下(这种用于紧固而防止转动的部件在图中未显示)。
在图8A-8D的实施例中，用于紧固而防止转动的多个肋的图中所示标号为272″的自由端面与宽阔侧面3共面，并处于环形凹槽272的外部。但是面272″还可以被设置在宽阔侧面3的后面。因为用于紧固而防止转动的多个肋横跨在环形凹槽212上，在底切244区域中的环形锐利部分222一侧也可以发现这些肋。
图9A-图9C显示了一种进一步的改造，在所述改造中，用于紧固而防止转动的部件具有用于紧固而防止转动的肋的形状，所述部件也在环形凹槽上方沿径向延伸，但是在依据图9A到图9D的实施例中，用于紧固而防止转动的肋272的上侧面272″′被倾斜设置，这样这些肋272在朝向锐利部分222的方向上升，因此这些肋272不仅径向延伸过环形凹槽并且横跨过该环形凹槽，而且在锐利部分222的底切244处轴向延伸，并横跨过一段相当大的长度或者横跨过底切244中的整个长度。
图10A到图10D所显示的实施例与图9A到图9D中的实施例很相似，但是在这里，用于紧固而防止转动的多个肋成一定角度，这样这些肋具有一个径向部分272″″和一个轴向部分272″″′，其中上述两部分通过半径272″″″相互接合，进而大致地具有上述成角的外形。
图11A到图11D显示了另一种用于紧固而防止转动的部件，该部件在这里的形式是形成于环形凹槽212的倾斜设置的侧壁中的凹槽272″″″′或者多个槽，凹槽272″″″′在俯视图中呈大致的贝壳状。凹槽的其它外形也是可以考虑的，例如将槽拉长并且在宽阔侧面3的区域中变窄。
最后，图12A到图12D显示了依据本发明的一个形式略有不同的中空体元件。
根据图12A到图12D的实施例中的中空体元件的外形的重要区别非常明显，即，在这里环形凹槽呈多边形212′，事实上在具体的情况中该环形凹槽在俯视图中呈正方形，这样该环形凹槽具有对应数量的倾斜表面，即四个倾斜表面400、402、404和406，这四个倾斜表面通过半径区域408、410、412和414相互接合在一起。在在俯视图中呈多边形的环形凹槽212′的最下点处，有一个表面区域，其由四个边角区域416、418、420和422限定，并且该表面区域设置在与中空体元件的纵向中心轴垂直的一个平面中。锐利部分222通过半径范围424与这些边角区域接合，半径范围424在径向的最外点处具有的直径略大于由四个边角区域416、418、420和422形成的表面区域的最大的横向尺寸，以便所述半径范围最终接合到四个倾斜设置的表面的最下边。诸如426，426′和426″的所有狭窄平行线区域，显示为半径表面或者圆角表面，这些表面确保了金属片部件可以柔和地弯曲进其它部件中。
在这个实施例中，不需要提供单独的用于紧固而防止转动的肋，因为环形凹槽212′的多边形外形本身就可以满足要求来用于紧固而防止转动。这个实施例进一步的优势在于：因为倾斜设置的表面和环形凹槽的底部区域中的边角区域，都属于中空体元件的接触表面，所以金属片部件在工作中所产生的表面压力相应地较低，这样就不存在中空体元件的沉积的危险。但是，抗转动的紧固性却可以提高，而且抗拔出力也很高。
在倾斜设置的表面间的圆角区域还具有的优势是：在金属片部件中这些点处没有明显的尖锐部件，而尖锐部件会导致疲劳，特别是在加载动态载荷的时候。因为同其它实施例中的情况一样，锐利部分222在金属片部件中形成圆孔，因此在这里也不希望出现应力集中的情况，应力集会导致工作中的疲劳破坏。在中空体元件与金属片部件的连接期间，中空体元件至少大致上没有变形，也不希望产生变形，金属片部件的形成过程是：将冲模母模的合适的的互补外形，在围绕锐利部分222的区域中压进正方形凹槽212′，并且围绕锐利部分222与该锐利部分完全接触。
在图8A-图8D到图12A-图12D的所有实施例中，中空体元件都是在第一宽阔侧面2中被展平的，也就是说，出现了一个末端表面，其垂直于依据图5A到图5N的实施例的中空体元件的中心纵向轴226。但是，完全可能的是，图8A-8D和图12A-12D中的实施例中的相应的末端表面类似于图6D的实施例。在图12A-12D中，并没有像图6D中所示的圆环形突出部分，而具有一个相应的多边形突出部，这里呈正方形。
论及多边形外形这种应用时，这种应用还包括所有的三到十二边形的表面，即倾斜设置的表面。
在图12A-12D的实施例中，如图所示俯视图中呈正方形的凹槽区域中可能会去除材料，所述在，这样，只要通过从中空体元件的第二宽阔侧面3上去除材料，就完全有可能形成中空圆筒形突出部，该中空圆筒形突出部通过压平加工变形而形成锐利部分222中空圆筒形突出部，这个过程，也就是说，没有必要执行所述制造方法的第一步骤中的镦锻加工，在该镦锻加工中材料从第一宽阔侧面2上去除。也就是说，根据权利要求1的第一制造步骤a)在这里可以被替换为形成加工，在该形成加工中，中空圆筒形突出部210只要用形成环形凹槽区域时所清除的材料来制成即可，其中所述环形凹槽在俯视图中呈多边形，并且处于中空圆筒形突出部210的范围中。中空圆筒形突出部在接下来的穿孔加工期间，以这种方法形成的主体，接着从第一宽阔侧面2开始，一直冲到凹陷空间232的底部216而被穿孔。
虽然本发明意在制造具有正方形或长方形轮廓的元件，但是如果所使用的工具被设计来从部件1的带状部分制造出所希望的外形轮廓，例如使用针对性设计的冲孔工具，那么本发明也可以用于制造外形轮廓为多边形、椭圆形或圆形倒角的元件，或者也可用于制造其它形状的元件。
环形凹槽212的设计没有必要与镦锻加工同时进行，而是可以与穿孔加工或者压平加工相结合，也就是说，冲孔机84、86或者压平冲孔机88、90在这种情况下必须具有相应的外形。
没有必要在累进工具中将多个中空体元件相互分开，但是，在通常形状的中空体元件以分段形式或者重新卷绕形式被制造出来后，部件1可以被保留或使用，只有在部件1用在用于将中空体元件和一个组件进行连接的底座头中时，分段分离成多个独立的中空体元件的情况才会发生。中空体元件。
在所有的实施例中，在冷变形的情况下可达到依据ISO标准的8级强度或者更高强度的所有材料，例如一种依据DIN 1654标准的35B2合金，都可以指定作为部件1的材料的实例，也可以作为制成功能元件的材料的实例，该功能元件由这样的材料制成。其中以这种方式形成的紧固件，适合容纳于其它物体中，所述其它物体由所有具有可以拉伸成金属片部件的常规钢材料金属片制成，并且也可以由铝或者铝合金制成。而且，铝合金，特别是那些高强度的铝合金例如AlMg5，可以被用于部分1或功能元件。还可以考虑使用诸如AM50的具有较高强度的镁合金制成多个部件或功能元件。