CN1010187B - 容器端片形成方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种形成容器端片的方法中，包括首先形成部中心片CP，然后用外冲模芯14，从周缘区拉出材料，预先形成夹头壁CW和锥形坑圆角R。最后将外冲模芯14从锥形坑圆角退后一部分，同时夹持头壁把一部分圆角中的材料向上张拉，形成最终的锥形坑圆角R。设备中有一个带一个逐渐收缩的凸头的外冲模芯14，它初步形成夹头壁和锥形坑圆角，然后在最后形成圆角时，夹定夹头壁而将凸头从圆角处后退。

Description

本发明一般涉及形成用以封闭二件或三件式容器端部的容器端片或“壳”（Shell），具体涉及在形成锥形坑圆角（countersinkradius）和夹头壁（chuckwall）前，形成该壳的底部中心底片的独特方法和设备，从而避免在形成夹头壁和锥形坑圆角时将中心底片的材料拉薄。

二件式和三件式结构的金属容器或罐在本技术领域中已为熟知，主要用于盛放食物和饮料，但当然也可用于盛放其他物品。

这种容器一般在两端用端片密闭，端片在本行业中一般称为“壳”。在二件式构造中仅需用一个壳，而三件式需两个。在任一情况下的端片或壳，一般有一个底中心片和周边外的咬口突缘，终端为锥形坑圆角半径的截头圆锥形壁和底片连接。

截头锥形壁的最外壁部形成封边夹头的承座，这最外壁部常称为“夹头壁”（chuckwall），因其作用是连接封边夹头。锥形坑圆角也相当重要，因为它可提供抵抗封闭容器里的压力产生的翘曲的强度。

当然，在这区域中提供足够强度是有益的，在金属模压现有技术领域中常见的一个困难，是形成锥形坑圆角时，由于在模压作业中，材料围绕适当的模具拉伸，故材料减薄。

解决这问题的一个简便方法，是开始时用超过规定尺寸的材料，成形时补偿通常遇到的减薄问题。但结果造成金属浪费，因为为了在关键区域中保留适量的金属，成品的某些区域中将有过多的金属。

解决这问题的其他方法，参见布尔索（Bulso）的美国专利第 4，587，826及4，587，825号，其中揭示了各种权宜的办法，形成必要的窄圆角半径而金属不致有不适当的减薄，方法中初始时形成过长的夹头壁，然后截短以形成最终长度和圆角。

其他形成端片的方法，参见舒尔兹（Schultz）的美国专利第4，109，599，及陶比（Taube）的美国专利第4，571，978号，其中揭示了制造环形槽或加强槽的各种方法。举例如陶比的专利中公开了用完全无约束的方式形成的圆角区和夹头壁。

多数的方案中包括初步形成夹头壁和锥形坑圆角，然后形成底片，或者两工序同时进行。

关于上述专利说明的方法，材料的节约和强度，当然是激发因素，也是本申请案揭示的方法和设备的主要激发因素。

本发明的目的在于提供一种制造容器端片的方法以在端片上形成锥形坑圆角前先形成底部中心片，以防止中心片的材料被拉薄。

本发明的另一目的在于提供实施本发明的方法的设备。

因此，虽然假设上述的解决方法都属可行，而本发明人认为将一般的操作顺序颠倒，既可节约材料，又可取得理想的运转效果。

因此，可提出一种先形成底片，然后将突缘区夹持以控制金属材料，同时将突缘或边缘材料拉伸，形成锥形坑圆角，而不将底片拉伸的制罐方法，据发现可使锥形坑圆角区有适当的强度。

据发现设置内外冲模芯可使这方法趋于使得，外冲模芯的外表面上有锥形壁，内表面上有直壁，这些壁终止于伸到内冲模芯的前面的一个倒角端，预先形成锥形坑圆角区。内外冲模芯后退时，外冲模芯的直内表面倚靠在该壳的截头锥形内壁上的模芯周缘表面，产生夹持力，而材料反折使圆角变窄。这样金属不逆着自已而移动，因而避免发生减薄。此外，由于外冲芯的外表面为锥形，在这动作中逐步从夹持中抽出， 使金属可以从突缘区上拉伸。

本发明与现有技术比其优点表现在既可节约材料，又可        理想的效果，具体表现在用本发明的方法和设备制成的容器端片        中心片没有发生材料流动，因而不必使用超过规定尺寸的材料。通        读下面关于附图并参照附图作解释的简单说明，便可对本发明有更加清楚的了解。

图1为执行发明方法所需要的设备总成的前剖视图。

图2为设备其一运转阶段的相似前剖视图。

图3至9为设备在各成形阶段中，各位置的放大剖视图，图5与图1中的总成对应，图7与图2的总成对应。

图8A为关键性包卷阶段加工位置和动作的放大剖视图。

首先可注意到本发明的方法和设备一般结合双作用压力机使用，内锤头10和外锤头20相对于底座60进退。压力机在本文中未详述，因为这种压力机在李奇微（Ridgway）的美国专利第3，902，347号有举例说明，而在本技术领域中已属公知。这类压力机的各锤头的动作和与之相连的工具的动作都可独立控制。

然后请具体参看附图的图1及2，了解对设备的详细叙述，可注意到内锤头10上有一个用一个或多个螺丝11a安装在其上的冲模芯提升器11，其远端上安装一个用螺丝12a，以可调节的方式安装的内冲模芯12。

在内锤头10上还安装一个和冲模芯提升器11及内冲模芯12有同心关系的液动外冲模芯14。

再向外，仍同心安置一个第一压力套筒13，它也是液力驱动，可在用一个或多个螺丝15b固定在内锤头10上的护圈15中往复活动。可注意到液动外冲模芯14，在第一压力套筒13及冲芯提升器11形成的圆筒中往复运动，其下行程由内冲模芯12上的肩台12b限制。但是，还可注意到内外冲芯的相对尺寸应使外冲模芯14可伸展超过内冲模芯12之外。

外锤头20上安装用护圈22及一个或多个护圈螺丝22a定位的冲模套壳21，冲模套壳设置在内冲模芯12及外冲模芯14和第一压力套筒13的外面，与之通常是同心关系。

用一个或多个螺丝61a固定在与内锤头10及外锤头20相对的底座60上有一个切割刃61。从切割刃61向内有第二压力套筒62，它用液力支承在底座60上，相对于底座60往复运动。压力套筒62和冲模套壳21按相对的关系设置。

从压力套筒62再向内，有一个用一个或多个螺丝63b固定在底座60上并和压力套筒13相对放置且局部相对于外冲模芯14的模芯环63。

从模芯环63再向里，有一个同心的液力支承和驱动的脱模柱塞64，最后再向里，有一个依靠柱塞65a作相对于底座60作往复运动的模芯65。

可注意到上面叙述的元件的相对设置，有一定的重要性，在这方面可注意到：冲模套壳21和第二压力套筒62有对置关系，第一压力套筒13和模芯环63一般也是对置的关系。内冲模芯12和模芯65有大致对置的关系，而外冲模芯14的构形是可以插入模芯65外周和模芯环63内表面之间，下文中将有较详细的叙述。

还可以注意到，关于图1及2中的总成，图1所示的工具位置，大致和图5显示的放大图对应，而图2所示的工具位置，大致和图7显示的放大图对应。

再参照图3至图9描述设备的运转，首先假定有一块片形或箔形的适当材料，插入压力机的开口中。这材料在图3中一般用字母M表示。

启动压力机，使冲模套壳21向底座60移动，和材料M接触，方向如图中箭头所明确表示。

冲模套壳21继续向底座60运动，结果抵靠切割刃61冲切坯料，参见图4，可看到冲模套壳21向下前进时克服支持第二压力套筒的液力将该第二压力套筒62推开，在这阶段中，周缘中材料向箭头100方向流动，底 部中心片CP开始在模芯65上成形。

参看附图之图5，可以看到当冲压套筒21继续向基础60前进时，将材料M的周缘在模芯环63的顶部上绕弯，形成倒放的杯形。这时第一压力套筒13和材料接触并对材料施加压力使之抵靠模芯环63的顶部，控制金属的流动方向仍在箭头100所示的方向上。

这时，内冲模芯12及外冲模芯14也向底座60前进。上文已提到过，外模冲芯14的突伸凸头，伸到内冲模芯12的凸头前面，图5所示为即将与材料M接触。

这时应参看图1，2及8A，该放大图形有助更加了解外冲模芯14的下凸头，和模芯环63上突伸凸头的构形。

关于那点，可看到外冲模芯14分别有内、外壁表面14b及14c。外壁表面14c从离开外冲模芯14的终点或凸头的一个点开始向内下方倾斜，形成和倒角端14e相切的锥形壁14d，内壁表面14b在直线路径中延续到倒角端14e。

模芯环63也有一个从距离其上端或凸头63b的一个点，向外上方倾斜的锥形壁63a，这锥形基本上和外冲模芯14c的壁14d的锥形相补。

这些构形可使外冲模芯14的倒角端14e进入模芯环63和模芯65间的空间中，如图8A所示。

再看运转顺序，具体参见图6，可看到第一压力套筒13和外冲模芯14前进到一个位置，这时中心片CP正在模芯65上形成。可注意到这中心片已完全形成并不会受以后工序影响。从箭头100还可看到，在从图5到图6的位置变化中，材料在模芯环63的外面向上，横过模芯环63的上部流动。

此时，底片CP已定形，有阶梯截面的构形的周缘部分存在于底中心片CP的外侧。还可以注意到这时内冲模芯12和材料接触，在模芯65的顶部压定材料，而外冲芯14的动作将克服液力给予脱模柱塞64的支持把其 进一步向下压。这时中心片CP的深度距离其最终的深度不到千分之几英寸。

再参看图7，可看到第一压力套筒13，将端件的周缘部分压在模芯环63的顶部上。外冲模芯14继续前进，便形成在外冲模芯14外表面14d和模芯环63的锥形壁63a之间的夹头壁CW并初步形成在模芯65及模芯环63之间空间中的锥形坑圆角R。在这个工序中，材料沿箭头100方向流动，也就是流出周缘部分以外，而底部中心片CP无变化。

还可看到，这时，圆角R的尺寸由于受到倒角端14e的尺寸的控制，比其最终尺寸约大0.005。

这一点，参看图8A有助理解。可看出图8A所示基本为图7的下一步工具位置，但因比例较大，故可清楚看到如何由外冲模芯14的外锥壁表面14d贴近模芯环63的锥形壁63a而形成夹头壁CW，并且可以清楚看到外冲模芯14的直内壁14b怎样在靠紧模芯65的外缘表面的端片上形成基本上平直的壁W。

现再看图8和图8A，可知最后怎样形成锥形坑圆角。

接着可见内锤头10开始上升，离开底座60。同时模芯65在柱塞65a的作用下随之上升。

图1及2揭示在内冲模芯12顶部上形成的径向伸出的肩台12b。在外冲模芯14有一个与之对应的向内反向的肩台14a。因此，在外锤头10携带固定在上面的内冲模芯12离开且当肩台12b和14a接合时该外锤头也将外冲模芯14提起。但是，外冲模芯14将保持和材料M的平直壁接触，其平直内壁14b把材料靠在模芯65的平直外壁65b上，从而至少在工具的一部分上行程中，在该区域中保持夹持材料的压力。这样就尽量减少从中心片CP将材料拉伸的趋势。

然而，当模芯65和内冲模芯12沿箭头方向上移时，外模芯14的倒角凸头端14e将从壳的圆角R抽出，并造成材料的张拉作用。锥形外壁表 面14d也和模芯环上的锥形壁63a分离，使材料流出周缘区。然而第一压力套筒13靠紧模芯环63而仍保持夹持压力，控制这里的材料流动。张拉作用使材料从图8A中的实线位置，拉到虚线位置，金属张拉的方向如箭头100所示。这样，由于这工序中材料不对其本身作用，所以圆角收紧到最终要求的尺寸时不致有减薄。

再看图9，并回顾图1及2，可看到护圈15有肩台15a，第一压力套筒13也有肩台13a，因此当内锤头再向上到图9的位置时，这些肩台互相勾挂，全部工具和底座60分离，从而配合模芯65工作的脱模柱塞64，将完成的端片抬升到图9的位置，便可从压力机中取出，或转移到压力机中的另一工位，进行其他加工。

Claims (10)

1、用料坯制造容器端片的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：形成有定形底片和环形周缘部分的杯形件；夹持该周缘部分的一部分，将材料从该周缘部分拉伸，形成与该底片邻接的锥形坑圆角。

2、如权利要求1中的方法，其特征在于，将坯料的中心部分夹在内模芯和模芯之间并通过将一个外冲模芯和一个同心设置的冲模套壳前推而在该模芯上绕弯一个径向外部以形成该底片。

3、如权利要求2中所述的方法，其特征在于，至少将该外冲模芯的一部分推到该内冲模芯前面，而同时将该周缘部分的径向外区，夹持在该冲模套壳和一个相对的压力套筒之间，从而形成该锥形坑圆角。

4、如权利要求3中所述的方法，其特征在于，将该外冲模芯、该内冲模芯和该模芯后退，使该外模芯稍比该内冲模芯及该模芯先行后退，最终将该锥形坑圆角定形。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，在该锥形坑圆角和该周缘部分之间形成一个夹头壁;在该内、外冲模芯和该模芯的一部分后退行程中，该外冲模芯将该夹头壁压在该模芯上。

6、形成有一个中心底片、外突缘和夹头壁并有连接在该突缘和该底片之间的锥形坑圆角的容器端片的设备，其特征在于，该设备中有一个内冲模芯，一个和该内冲模芯按同心关系设置的外冲模芯;一个和该外冲模芯按同心关系设置的第一压力套筒;一个和该外冲芯按同心关系设置的冲模套壳;一个和该内冲模芯有对置关系的模芯;一个和该第一压力套筒有对置关系的固定模芯环;一个和该冲模套壳有对置关系的第二压力套筒。

7、如权利要求6中所述的设备，其特征在于，该外冲模芯有一个缩小的从其外壁向内壁逐渐收小的，突伸端部，该模芯环有一个从其内壁向外壁逐渐收小的突伸端部。

8、如权利要求7中所述的设备，其特征在于，该冲模套壳和该第二压力套筒按相对关系设置，而该模芯保持静止的同时，该冲模套壳可向该第二压力套筒运动以形成该中心底片。

9、如权利要求8中所述的设备，其特征在于，该外冲模壳设置成和该内冲模壳有同心关系，并可在该内冲模壳前面活动，该外冲模壳和模芯环相互配合以预先形成该锥形坑圆角和该夹头壁。

10、如权利要求9中所述的设备，其特征在于，该内冲模芯和该模芯可后退;该外冲模芯有一台肩台，内冲模芯亦有一肩台，两者接合，使之一起后退。

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