CN1008607B - 冲压容器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在一个或多个双动冲床拉深容器的方法及其装置，其方法是在第一工位的一个冲程中，完成落料、拉深倒置杯状坯，反拉深成带凸缘的杯坯在拉深过程中始终保持该凸缘在第二工位的一个冲程中完成两次反拉深最后形成带凸缘的杯状成品件，其装置在第一工位上有落料兼拉深冲头，反拉深冲头和凹模，在第二工位上有中空的第二次反拉深冲头和第三次反拉深冲头和凹模。

Description

本发明一般地涉及由薄板或带材卷生产的两件套容器，特别涉及那些有镀层和没有镀层的钢、铝和其它材质的容器的生产，在高速时，没有任何机械传递，同时，始终保留一个凸缘，并且避免了常见的箍缩问题。

众所周知，在形成两件套容器的成型技术中，通过拉深和再拉深金属和其它材料来形成两件套容器，那些容器的器壁和底部是一个部件，而顶部或端部的罩则是一个分离的部件。概括地说，现有技术公开了由不是薄板就是带材卷的平直材料开始制成毛坯，然后将其拉深成一个杯状坯，并进一步再拉深成一个具有凸缘的容器。

在美国专利US-3    786    667中，提出了一种用于制造可套容器的装置的方法，其中一块扁平的毛坯被拉深，以形成一个反拉深后成可套容器的拉深容器，可套容器具有侧壁和从该处延伸的环形平面凸缘，从凸缘上延伸出嗽叭口形卷边，其中至少一部分安排在凸缘周边或其底部。

本发明的目的是要提供一种方法和装置，能从钢、铝或其它材料，以及从有镀层和没有镀层的板坯料生产出成品容器。

本发明的另一目的是要提供一种方法和装置，能控制镀层毛坯的侧壁厚度。而且不损伤镀层，从而生产出尽可能轻便的标准板厚的容器以获得好的经济效益，与本方法相关的一个问题是：由于金属在拉深方向变形，需要十分高的压紧压力，这种压力能产生凸缘的箍缩并损害镀层，以及由于凸缘端面出现泪痕而损伤材料。

因此，本发明的再一个目的是要提供一种方法和装置，能提高该系统的运转速度，并且在凡是可能的地方淘汰机械传动，因为这些机械传动限制了操纵冲床的速度。淘汰这样一些传动也能实现轻微的变形而不失速，并使凸台更均匀、形成花边更少。

本发明还有一个目的是要提供一种方法和装置，能用通常的制造方法来制造带凸缘的容器，而在整个拉深和再拉深操作过程中不去除凸缘，且在预镀层板材内也不发生箍缩，尤其是避免损伤。

最后，本发明的目的是提供这样一种方法和装置，使工件装卸次数减至最少，从而最大限度地减少损伤，这可通过反拉深而避免多次运用工具来达到。

总之，本发明的目的是要提供这样一个系统，它可用一个或二个通用冲床来工作，如前所述，这种冲床能用于不同类型的材料以及涂层和不涂层材料，从而提供了一种颇通用、高效而经济的系统。

业已发现，可通过在一种双动冲床中制造容器的方法建立这一系统，其中，在第一工位上，板料被冲压成毛坯，拉深成一个倒置的杯坯，然后，反拉深以形成一个带有凸缘的杯状坯。

在第二个工位上，带有凸缘的杯状坯被拉深成一个第二次倒置杯坯，并且再反拉深成一个带有凸缘的容器。这时容器底部也可以是任选的外形轮廓。

这个三次反拉深使得金属加工较为容易，从而使损伤，特别是对镀层板材的损伤减至最少。同时也能通过对工件仅用一次工具加工而诸如压痕的损伤减至最少。

该装置可用于单动或双动冲床系统，并且无需机构传送装置，因此可在高得多的速度下运转，并且也避免了在普通机械传送操作中容器损伤和一些调整问题。

本发明的其它一些特点和优点在阅读参照下列附图时所作的说明后会变的更加清晰。

附图说明：

图1是包括该装置的冲床的局部图解主视图。

图2是该冲床的操作范围的局部图解平面图。

图3是局部主视图，局部剖面，表示在第一工位的毛坯冲压操作。

图4是局部主视图，局部剖面，表示在拉深例置杯状坯上面的工具的位置。

图5是局部主视图，局部剖面，表示在反拉深开始时工具的位置。

图6是局部主视图，局部剖面，表示在反拉深过程中形成倒置杯状坯时的工具位置。

图7是局部主视图，局部剖面，表示随后形成倒置杯状坯时的工具位置。

图8是局部主视图，局部剖面，表示第一工位操作的完成，同时带有凸缘的杯状坯被顶起，以便以冲床移动。

图9是局部主视图，局部剖面，表示在第二工位的工具位置。

图9A是局部主视图，局部剖面，表示在将带有凸缘的杯坯拉深为第二次倒置杯之前的工具位置。

图10是局部主视图，局部剖面，表示随后形成带凸缘的杯状坯成为第二次倒置杯坯时工具的位置。

图11是局部主视图，局部剖面，表示第二次倒置杯坯反向再拉深开始时的工具位置。

图12是局部主视图，局部剖面，表示随后将第二次倒置杯坯反向再拉深成为带有凸缘的容器时工具位置和容器底部的剖面。

图13是局部主视图，局部剖面，表示完成带凸缘容器的制作，顶起容器，并将其从冲床中移出。

首先参照图1，冲床的总体图，通过它可以明白本发明首先打算用双动冲床，它具有相对于冲床基础往复运动的内、外滑块，并且能独立控制和定时。这样一种冲床的例子可以从里奇韦（Ridgway）美国专利3，902，347看到。这里对这种冲床只能概括地叙述，因为这种双动冲床的设计和操作在技术上已为公众所知。

仍然参照附图1，我们可以看到数字10表示冲床，包括一个冲头或冲床拱顶11，基础12和冲床底座13、导架14，14将底座13和冲头11相互连接起来，它还给内外滑块的冲程提供了导向装置，内外滑块在图1中未加图解。虽然序号14，14一般称为“导架”，还要注意，在这里整个冲床被安装为相对于垂直方向有一个角度，并且该冲床可以被称为一个倾斜冲床。正如下文叙述的这种冲床配置促使了传统的传送机构的淘汰。

冲床10的内外滑块装有拉深和再拉深的工具，并且由曲轴15驱动，而曲轴15又被飞轮16带动，而飞轮16则由电动机17驱动。

正如前述，要注意的，应该明白这种类型的冲床使内外滑块能够向着和运离底座13而滑动，并且这些滑块的滑动能相互独立地被控制和调整。

这样一来，装在这些滑块中的工具也同样可以独立控制。

附图2说明在冲床操作面积范围内的工具布置平面图以及其有关的传送装置，并且提供了进料，用数字20表示进入的原板料，其方向如箭头21所示。如现有技术所示，原板料可以供给带材卷或薄板。

如同所标志的，原板料20在箭头21的方向进入冲床，第一工位的工具对其进行冲切，并且进行拉深成杯状坯的操作。然后，这些杯状坯在箭头22的方向上离开冲床，到布置于进料台架之上的传送装置22a上，然后重新沿着箭头22的方向再进入冲床的第二工位。

成品容器沿箭头23的方向退出冲床，到相配合布置在传送装置22a上方的传送装置23a上，然后沿箭头23的方向出料。

下面将更详细地叙述该装置，不过图2已大致上表示了自原板料20进入冲床到成品容器CFC从第二工位离开冲床的移动路线。由于相对于冲床而言，除了其具体布置外，它的功能和结构基本上是传统的，所以仅仅概括地表示和描述该传送装置。

现在转向图3至图8，注意到这是一系列局部主视图，局部剖面，表示当原板料20被工具完成各个工序时，在各个工序位置中第一工位工具的位置。同时要注意，在这些图中箭头100与板材的流动方向是一致的。

先参照图3，注意到冲床的内滑块装有一个拉深冲头升降器30和拉深冲头31，它由螺栓32以可调的形式紧固在拉深冲头升降器30上。于是，拉深冲头31能以往复的方式，随着内滑块向着或离开冲床基础的运动，而相对于冲床的基础12和 底座13动作。

装在冲床上的外滑块的是一个外部滑块支架40，该滑块支架随着外滑块的动作而相对于基础13也作往复运动。该滑块支架40带有一个上压力套管41和一个上活塞42。设计该活塞是用来液压或气压操纵压力套管41的。有关这方面的内容将在下面作更详细的介绍。

而且，装在外部滑块支架40上的是一个毛坯和拉深冲头50，该冲头用合适的螺钉51在适当位置固定住，并且被同心地安装在压力套管41外侧。

在第一工位的冲床座13包括一个由一个或多个螺钉紧固的剪刀60和一个在剪刀60内侧的拉深垫板70，该拉深垫板相对于基础12和底座13作往复运动。

在那一点上，于拉深垫板70的正下方有一个下活塞80，它是液压驱动的，以致在底座13里面作往复运动。

另外，在拉深垫板70的内侧和下活塞80的内侧是一个凹模芯圈90，由一个或多个螺钉91固定在底座13上，这些在图3中能清楚地看到。

基础12还带有脱模垫板95，它通过拉杆96而相对基础作往复运动。脱模垫板95能按要求由气压、液压或机械驱动。

必须注意图3和随后的附图说明了一套工具。由图2已经明显地表明一般可以提供多套的工具，以便许多杯状坯能在冲床的每个冲程中被成型。

在图3中，具体说明工具处于开始位置，在此位置，原板料20已经在图2箭头21所示的方向上被送入冲床的第一工位。在这一点时，来自上活塞42的压力下上压力套管41下降，并且与坯料M接触，如图3所示，接着，外滑块支架进一步下降来，切下毛坯，并且拉深冲头50与坯料M进入接触状态，且对着剪刀60而除去边料以便形成初始毛坯，而成品容器则由此初始毛坯而最终生产出来。

参照图4可以看出，第一个倒置杯状坯正处在图3成型后的毛坯的成型工艺中。于是，我们注意到上压力套管41仍然处于来自上活塞42的气压或液压压力下，和坯料M接触着。然而，当外滑块支架下降时，毛坯和拉深冲头50与紧压在凹模芯圈90顶上的坯料M周围摩擦接触，以便使坯料M初步形成一个倒置杯状坯。这里也应注意到，毛坯和拉深冲头50已经将力作用在拉深垫板70上，并且下活塞80向下克服了在其正下方的支撑它的气压力或液压压力。还要注意板料从在图3中成型的毛坯的周边被拉深开或沿着箭头100的方向流动，以便形成倒置杯状坯的侧壁。

注意此处是重要的，即在图3的冲裁坯料之前，压力套管41本来就是与坯料接触的并且象拉深凹模90一样自始至终保持接触。还要注意凸缘F被夹紧在毛坯、拉深冲头50和拉深垫板70之间，并自始至终被如此保持着。

现在转向图5，注意到外滑块支架已经停止动作，并正开始退离底座13。但是内滑块支架已继续下降，并且拉深冲头31已经接触到坯料M的顶部，同时脱模垫板95支撑着坯料的反面。这个位置是倒置带凸缘的杯状坯形成一个颠倒的带凸缘杯状坯的反拉深开始时的工具位置。

相应地要注意到，由于外滑块和滑块支架已经开始离开毛坯和拉深冲头50，下活塞80将开始上升，并向上也给拉深垫板70施加力，正如图中箭头所清晰表示的那样。凸缘F仍然被限制在这些零件中。而且继续降下内滑块，进一步促使拉深冲头引向底座13下降。这样就在顶出垫板95上有效地施加了向下的力，彻底地翻转了图4和图5的倒置杯状坯，从边缘壁面沿箭头100的方向拉深坯料，以便有效地形成如图6所示的颠倒的带凸缘的杯状坯。

而且压力套管41和拉深凹模90仍保持接触，凸缘F被夹持在毛坯、拉深冲头50和拉深垫板60之间。

图7仅仅是颠倒的带凸缘的杯状坯制作结束时工具位置的具体说明，在其中要注意外滑块支架已经完全离开了底座13，并且内滑块支架已经下降到底部的冲程死点。在这点，第一工位的带凸缘杯状坯的制作已完成，参照图8，注意到内滑块现在也离开了，并且在顶出垫板下方的力得以开始起作用，从而抬起带凸缘的杯状坯FC，直到从冲床第一工位冲模作业线移开。

必须注意，从图6的位置转变到图7的位置时，毛坯和拉深冲头50一定要到达冲模轮廓线，即到拉深垫板70。在这时凸缘F与凹模芯圈90的顶部是成一直线的，同时允许凸缘被拉过拉深垫板 70的顶部。由于板料和拉深冲头50离开，没有箍缩发生，从而避免了凸缘羽毛状的损伤。

然后由图2要注意，这个带凸缘的杯状坯FC在箭头22的方向退出冲床，到传送装置22a上，并且随着该传送装置环绕，在第二工位再进入冲床，以便让带凸缘的杯状坯FC转变为一个完成了的容器。前面提到的冲床倾斜许可杯状坯FC简单地滑动到传送装置上，从而取消对机构传动的需求。

此外，每一带凸缘杯坯借助于传输线上在其后面的杯坯的力被移入第二工位位置。

下面必须参照图9至图13来理解在第二冲位时的工具操作。尽管只叙述一套工具，但象图2所明显表示的多套工具也一样被应用。

首先参照图2和图9，如上面所注意的，带凸缘的杯状坯FC已经退出第一工位到传送装置22a上，并且沿箭头22的方向移动到第二工位。参照图2，特别注意带凸缘的杯状坯FC在导轨190，190之间进入冲床，并开始到真正的第二工作位置上，在该位置上它们被夹持环191，191扣留住。这些夹持环的大小正好使进来的带凸缘杯状坯FC被夹住，而通不过夹持环191，191的开口端。然而，一旦第二工位的再拉深操作完成，杯坯就被拉长成为成品容器，并且具有较小的直径，以至于它能沿箭头23的方向不断地传递下去。下面将极为详细地加以描述。

下面参照图9说明在第二工位上施加在带凸缘杯状坯上的操作，首先叙述有关的工具。

内滑块相应地推进冲头支架130，冲头131被螺钉132紧固在支架130上。

外滑块推进一个由气压或液压活塞141及在其上的活塞142动作的可动压力套管140。

可动压力套管140的外侧是一个固定的压力套管143，它被挡圈143a及多个螺钉143b紧固在外滑块支架上。

在第二工位区域中的底座13包括一个外形垫板150，它被装配在顶出棒151上，而顶出棒被液压、气压或机械支撑在底座13上。

外形垫板150的外侧是一个再拉深套管160，它被固定在底座13上。再外侧是一个拉深垫板170和一个支撑和作用在拉深垫板170上的下活塞180。

参照图9，可以看到带凸缘的杯状坯FC已经被引进第二工位，并且已经被导轨190，190导入位且被夹持环191，191所夹住。在这一点时，冲床的上滑块和下滑块处于缩回的位置，而外形垫板150和拉深垫板170则在上面的位置。

在这时，外滑块先朝向底座13。这就带动固定的压力套管143进入杯状坯FC的内部，并且与杯坯的底部接触，这在图9A中可以看得更清楚，图9A是放大图。应该注意自始至终要保持这个接触。

进一步向下移动内外滑块，这时，特别是外滑块推动固定压力套管143迫使杯坯FC成为第二倒置杯坯的形状。在图9A中，通过比较实线和虚线的工具位置可以看到这个动作的开始。然后应注意这个套管已经先朝向底座13运动，迫使拉深垫板170和下活塞180向下，并且把坯料拉进图10所示的、在再拉深套管160顶部上方的拉深成型的外形轮廓中。

这里再一次注意，凸缘F被限制在固定压力套管143和拉深垫板170之间，并自始至终保持如此。

在图10所示的位置，可动压力套管140能被带入与毛坯顶部接触，或者更精确地说是与第二倒置杯坯的底部接触。也是在这点，外滑块处在其冲程死点，而内滑块则继续向下移动。当发生这种情况时，外形垫板150被压回，而外形冲头131则与倒置杯坯的底表面接触，再次彻底地把杯坯翻转过来，反向再拉深之，从而成为一个带凸缘的容器，同时保持凸缘F且避免了箍缩。这些都发生在图10和图11所示的位置之间，并注意在这一点，坯料沿箭头100的方向流动，被拉上去并在再拉深套管160的顶部上面。而凸缘F被保持在固定套管143和垫板170之间。

在图12中，我们注意到制成的带凸缘容器CFC已最终成型，而且其底部也有了轮廓。这是由于外形轮廓垫板150在冲程下死点保持坚硬，而且当外形轮廓冲头131到达其动作范围的下死点时，就把所要求的外形轮廓施加于容器的底部。

考虑到可动压力套管14使图11中的容器接触，当外滑块缩回时，它使固定的压力套管143与它一起动作。拉深垫板170跟随套管143在下活塞180的压力下向上移动，直至它们到达模具 边界作业线，在这点上，凸缘F和再拉深套管160的顶部在同一个水平上，并且凸缘F能被拉过套管的顶部。由于固定套管143正在离开，正如图7所明显叙述的那样，没有箍缩发生。

这时，容器CFC基本上制成了，参照图13说明内滑块已经返回其退缩的位置，外形轮廓垫板150也已被抬起，起顶出或提升机构的作用。

正如通过比较图9和图13，这时可以清楚看到，成品容器CFC的直径比进入第二工位的带凸缘杯状坯FC的直径小得多，所以，这样的直径使它能适合于在支持环191，191的开口端之间，并且能沿着箭头23的方向退出该工位，到传送装置23a上面。对于该动作不再需要惯例的机械装置，因为沿箭头22的方向从传动机22a进来的杯状坯只不过迫使成品容器通过支持环191，191，并且许可下一个杯状坯随着成品杯状坯，由于冲床10的倾斜布置，而滑落到传送装置上，并被放到工位上。

在本方法中淘汰了通常的机械传递，但是容器仍能迅速地被传递进入或离冲床的操作位置。冲床操作速度上唯一的局限性是传递一个容器所需要的时间相当于容器直径的距离。

还要注意，在第二工位工具操作过程中，再拉深套管160总是保持在适当的位置，从而消除了对容器的不相称的损伤。

此外，在保留凸缘的同时，杯坯CFC已被倒转了两次并再拉深。

所以还说明，由于重复反拉深，较轻微的压缩可能产生一个较为均匀的凸缘，并且在凸缘表面避免形成花边。

还要说明，由于自始至终保留了凸缘，可以避免镀层的箍缩和损伤。

最后说明，在第一个实例中，对容器来讲仅只是一次采用这种工具，对于镀层的损伤还应进一步被减至最少。

Claims (16)

1、一种在一个或多个双动式冲床内冲压容器的方法，包括以下步骤：

A)在第一工位，在一个单冲程中

1)冲压出一个板料的毛坯；

2)由该毛坯拉深成一个倒置的带凸缘的杯状坯；

3)反拉深该倒置杯状坯成一个凸缘的杯坯(FC)；其特征在于，该方法包括将所述带凸缘的杯坯从第一工位移到第二工位的其它步骤；在该第二个工位，在一个单冲程中

1)拉深该带凸缘的杯坯(FC)，使之成为一个二次倒置杯坯；

2)反拉深该二次倒置杯坯，使之成为一个带凸缘的容器(CFC)；并且

3)在冲程的下死点仿形加工该带凸缘的容器的底部。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述在倒置杯坯上的凸缘（F）在通过步骤A（3）和A（4）时，被保持。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的带凸缘的杯状坯的凸缘（F）在通过步骤B（1）、B（2）、和B（3）时，均被保留。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的带凸缘的杯坯（FC）从所述的第一工位通过重力被移开，并通过传送装置（22a）被传递到所述的第二工位。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征是所述的带凸缘的杯坯（FC）在传送装置（22a）上被在后面的杯坯的推力移动进入所述的第二工位。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征是执行步骤A（2）的工具在杯坯上形成一个凸缘（F），并且在整个步骤A（3）中保持工具与该凸缘相接触。

7、在一个或多个双动式冲床内，由薄板原材料拉深带凸缘的容器的装置，其特征是：

A）在第一工位

1）一个毛坯和拉深冲头（50）;

2）一个固定的凹模芯圈（90）;

3）该毛坯和拉深冲头可朝着该凹模芯圈移动，以便把在该凹模芯圈（90）顶部上方的板料拉深成一个倒置的杯状坯。

4）一个可朝着该凹模芯圈移动的拉深冲头（31）;在该凹模芯圈内反拉深倒置杯状坯，以形成一个带凸缘的杯坯（FC）;

B）其特征在于在第二工位该装置包括：

1）一个空心的再拉深套管（160）;

2）一个可朝着该再拉深套管移动的第一压力套管（143），在所述的再拉深套管顶部上方颠倒所述的带凸缘的杯坯;

3）一个可朝着所述的再拉深套管移动的外形冲头（131）。在该再拉深套管内反拉深所述的倒置杯坯。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征是在所述的第一工位，一个被布置在所述的毛坯和拉深冲头（50）对面的拉深垫板（70）;该毛坯和拉深冲头在所述倒置杯坯的外围边缘接触。

9、根据权利要求7或8所述的装置，其特征是在所述的第二工位，一个被布置在所述的第一压力套管（143）对过的拉深垫板（170）;该拉深垫板和该第一压力套管与所述倒置带凸缘的杯坯的外围边缘接触。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征是在所述的毛坯和拉深冲头（50）套在所述的凹模芯圈（90）的上面，并且使所述的拉深冲头（31）嵌进该凹模芯圈的里面。

11、根据权利要求7所述的装置，其特征是在所述的第一压力套管（143）在所述的再拉深套管（160）的上面，并且使所述的外形冲头（131）嵌进该再拉深套管的里面。

12、根据权利要求7所述的装置，其特征是在所述的毛坯和拉深冲头（50）套在所述的凹模芯圈（90）的上面，所述的拉深冲头（31），嵌进所述的凹模芯圈中;所述的第一压力套管（143）套在再拉深套管（160）的上面，而所述的外形冲头（131）嵌进该再拉深套管的里面。

13、根据权利要求12所述的装置，其特征是一个拉深垫板（70）被布置为与所述的毛坯和拉深冲头（50）为相对的关系;随着所述的拉深冲头套在凹模芯圈上面坯料周界的边缘一直被夹在所述的毛坯、拉深冲头和该拉深垫板之间。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征是在至少一部分所述的拉深冲头（31）相对于所述的凹模芯圈（90）的嵌进移动过程中，所述的坯料周界的边缘被夹在所述的毛坯、拉深冲头（50）和所述的拉深垫板（70）之间;该冲头和拉深垫板的运动方向与该拉深冲头的嵌进移动方向相反。

15、根据权利要求12所述的装置，其特征是一个拉深垫板（170），被布置在所述的第一压力套管（143）的对面;在至少一部分所述的第一压力套管相对于所述的再拉深套管（160）的嵌进移动过程中，所述的杯状坯的凸缘一直被夹持在该第一压力套管和该拉深垫板之间。

16、根据权利要求15所述的装置，其特征是在至少一部分所述的外形冲头（131）相对于所述的再拉深套管的嵌入移动过程中，该杯坯的凸缘被夹持在所述的第一压力套管（143）和所述的拉深垫板（170）之间;该第一压力套管和该拉深垫板的移动方向与所述冲头的套入移动方向相反。

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