CN104718031B - 圆筒容器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种圆筒容器的制造方法，其使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板制造圆筒容器，该圆筒容器的制造方法的特征在于，包括以下工序：自所述金属板得到六边形形状的坯料的工序；以及在利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部的状态下利用冲头压入所述坯料的中央部从而将所述坯料加工为圆筒形状的工序，作为所述拉深加工用模具和/或所述坯料保持件，使用在其表面的与所述坯料的边相对应的部分具有沿着周向形成有多个槽的槽形成部的构件，以所述坯料的露出了金属的面是与所述槽形成部相对的状态，而且所述坯料的边处于与所述槽形成部相对应的位置的方式利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部，将所述坯料加工为圆筒形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用了在至少一个面的表面露出有金属的金属板的圆筒容器的制造方法。
背景技术
以往，在将金属板拉深加工成圆筒的情况下，使用冲裁成圆板的坯料。但是，在自长条的金属轧制板冲裁出圆板等坯料的情况下，即使冲裁而成的坯料彼此以锯齿状的方式排列，以使无用部分最少的方式进行排列，也必然会有大致三角形的无用部分作为废料部分产生，导致存在成品率降低这样的问题，所述无用部分为相邻的坯料彼此之间的间隙。相对于此，为了减少产生这样的废料部分，在专利文献1中提出了一种将坯料冲裁成六边形形状的技术。
另一方面，与将坯料做成圆形形状的情况相比较，在将坯料做成六边形形状的情况下，在进行完拉深加工后，由于角部的影响而存在这样的问题：易于产生容器高度比其他部分高的部分(耳)。相对于此，在专利文献2中公开了一种这样的方法：在使用由具有树脂层的树脂包覆钢板构成的六边形形状的坯料进行拉深加工时，作为拉深加工用模具使用在压边圈面(日文：しわ押さえ面)的与六边形形状的角部相对应的部分具有槽形成部的拉深加工用模具，该槽形成部具有多个槽。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第98/51426号手册
专利文献2：国际公开第99/48631号手册
发明内容
发明要解决的问题
但是，另一方面，在对比文献2的技术中，在使用具有树脂层的树脂包覆钢板的情况下，虽然能够有效地抑制产生容器高度比其他部分高的部分(耳)，但是本发明人等进行了研究之后了解到，在使用不具有树脂层的在表面露出有金属的金属板的情况下，无法抑制产生容器高度比其他部分高的部分(耳)。
本发明即是鉴于这样的实际状况而做成的，其目的在于这样的制造方法：在使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板制造圆筒容器时，生产率较高，而且能够有效地抑制产生容器高度比其他部分高的部分(耳)。
用于解决问题的方案
本发明人基于对所述课题进行深入研究的结果，发现在使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板的情况下，自金属板得到六边形形状的坯料，在使用得到的六边形形状的坯料制造圆筒容器时，作为拉深加工用模具和/或坯料保持件使用在其表面的与六边形形状的坯料的边相对应的部分具有沿着周向形成有多个槽的槽形成部的构件，从而能够达到所述目的，以完成本发明。
即，采用本发明，能够提供一种圆筒容器的制造方法，其使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板制造圆筒容器，该圆筒容器的制造方法的特征在于，包括以下工序：自所述金属板得到六边形形状的坯料的工序；以及在利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部的状态下利用冲头压入所述坯料的中央部从而将所述坯料加工成圆筒形状的工序，作为所述拉深加工用模具和/或所述坯料保持件，使用在其表面的与所述坯料的边相对应的部分具有沿着周向形成有多个槽的槽形成部的构件，以所述坯料的露出了金属的面是与所述槽形成部相对的状态，而且所述坯料的边处于与所述槽形成部相对应的位置的方式利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部，将所述坯料加工为圆筒形状。
在本发明的圆筒容器的制造方法的基础上，优选的是，所述拉深加工用模具和/或所述坯料保持件的表面的所述槽形成部以形成15°～45°的角度的长度形成。
发明的效果
采用本发明，能够提供一种这样的制造方法：在使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板制造圆筒容器时，生产率较高，而且能够有效地抑制容器高度比其他部分高的部分(耳)的产生。
附图说明
图1(A)是自金属板10冲裁出六边形形状的坯料20的情况的示意图，图1(B)是自金属板10冲裁出圆形形状的坯料20a的情况的示意图。
图2是表示利用本实施方式得到的六边形形状的坯料20的结构的概略俯视图。
图3是表示在本实施方式中使用的拉深加工用模具30的结构的概略立体图。
图4是表示本实施方式的拉深加工方法的概略图。
图5(A)是表示在本实施方式中使用的拉深加工用模具30的压边圈面32的具体结构的概略表面图，图5(B)是图5(A)的沿着Vb－Vb线的剖视图。
图6是用于说明六边形形状的坯料20和槽形成部322之间的位置关系的图。
图7是表示实施例1的高度偏差ΔH的测量结果的图表。
图8是表示实施例1的厚度偏差Δt的测量结果的图表。
图9是表示比较例1的高度偏差ΔH的测量结果的图表。
图10是表示比较例1的厚度偏差Δt的测量结果的图表。
具体实施方式
以下，根据附图说明本实施方式的圆筒容器的制造方法。
得到六边形形状的坯料的工序
首先，在本实施方式中，如图1(A)所示，通过自在至少一个面的表面露出有金属的金属板10(以下简称作“金属板10”。)冲裁出多个六边形形状的坯料20，得到多个用于形成圆筒容器的六边形形状的坯料20。另外，图1(A)是自金属板10冲裁出六边形形状的坯料20的情况的示意图。
金属板10并没有特别的限定，只要是实质上不具有有机树脂层且在至少一个面的表面露出有金属的金属板即可，但可以较佳地使用在两个表面露出有金属的金属板。作为这样的在至少一个面的表面露出有金属的金属板，例如能够列举出电池容器用途所采用的金属板、饮料容器用途所采用的金属板、食物容器用途所采用的金属板等。在本实施方式中，金属板10的具体例子并没有特别的限定，但能够列举出钢板、无镀锡钢板、镀锡钢板(日文：ぶりき板)、铝合金板、镀锌钢板、锌－钴－钼复合镀敷钢板、锌－镍合金镀敷钢板、锌－铁合金镀敷钢板、合金化熔融锌镀敷钢板、锌－铝合金镀敷钢板、锌－铝－镁合金镀敷钢板、镀镍钢板、镀铜钢板或者不锈钢钢板等各种金属的板。
与如图1(B)所示将坯料冲裁成圆形形状而得到圆形形状的多个坯料20a的情况相比较，采用本实施方式，如图1(A)所示，在自金属板10得到用于形成圆筒容器的坯料时，通过将坯料冲裁成六边形形状，能够将成为坯料彼此之间的间隙的无用部分抑制得较少，由此，能够提升成品率。特别是，相对于如图1(B)所示在将坯料冲裁成圆形形状的情况下会产生面积比较大的大致三角形的无用部分，如图1(A)所示，在将坯料冲裁成六边形形状的情况下，不会产生这样的无用部分，因此，能够有效地提高金属板10的利用效率，由此，能够提升成品率。
图2是表示利用本实施方式得到的六边形形状的坯料20的结构的概略俯视图。如图2所示，六边形形状的坯料20优选具有以六边形形状为基本、其角部弄圆成圆弧状的形状。通过做成将角部弄圆成圆弧状的形状，能够有效地防止在成形为圆筒容器时由于角部(特别是由于角部为锐角形状)而产生高度偏差。形成在六边形形状的坯料20的角部的弄圆成圆弧状的形状的曲率半径R和对角线长度2r(2r’)根据欲得到的产品尺寸相应地适当设定即可，但其比R/2r和R/2r’优选在0.15～0.45的范围内，更优选在0.25～0.40的范围内。若R/2r和R/2r’小于该范围，则坯料的形状过于接近圆形而导致成品率降低，若R/2r和R/2r’大于该范围，则由于角部的影响而导致成形为罐之后的高度偏差变大。
并且，在图1(A)、图2所示的例子中，设为在这样的方向上冲裁六边形形状的坯料2的形态，所述方向为使构成冲裁完的六边形形状的坯料20的边中的一对边与金属板10的轧制方向正交的方向，但并不特别地限定于该形态，例如也可以设为在一对边与轧制方向平行的方向上冲裁这样的形态。
此外，在图1(A)、图2所示的例子中，将六边形形状的坯料20做成以正六边形为基本的形状，但并没有特别的限定，也可以做成考虑到由轧制引起的金属板10的各向异性这样的六边形形状。即，在图2中，也可以做成与轧制方向正交的对角线的长度2r和其他对角线的长度2r’之间的关系为2r≠2r’这样的六边形形状(即，除正六边形之外的六边形形状、且是相对的边的长度分别相同的六边形形状)。
拉深加工工序
接着，在本实施方式中，通过对像所述那样得到的六边形形状的坯料20进行拉深加工，从而将其加工为圆筒形状。
在本实施方式中，使用如图3所示的拉深加工用模具30对六边形形状的坯料20进行拉深加工，其中，所述拉深加工用模具30具有圆形的开口部31和压边圈面32、并且具有从压边圈面32到开口部31以预定的曲率半径过渡的肩部33的。具体地讲，如图4所示，将六边形形状的坯料20以其中心与拉深加工用模具30的中心一致的方式放置在拉深加工模具30的压边圈面32之上，在六边形形状的坯料20上抵接坯料保持件40，所述坯料保持件40为以供冲头50自由贯通的方式被穿孔的环状形状，在利用坯料保持件40和拉深加工模具30的压边圈面32夹持六边形形状的坯料20的周边部的状态下，使冲头50向箭头方向下降，从而对六边形形状的坯料20进行拉深加工。
另外，在拉深加工用模具30上设有从压边圈面32到开口部31以预定的曲率半径过渡的肩部33，使得六边形形状的坯料20被顺畅地压入到拉深加工用模具30的开口部31。此外，经由坯料保持件40对六边形形状的坯料20负荷用于抑制产生褶皱的载荷(褶皱按压载荷)。像这样，通过对六边形形状的坯料20进行拉深加工，能够将其加工为圆筒形状而得到圆筒容器。
在次，在本实施方式中，作为拉深加工用模具30，使用如图5(A)所示在压边圈面32上的、与进行拉深加工的六边形形状的坯料20的6个边相对应的位置具有6个槽形成部322的构件。在此，图5(A)是表示在本实施方式中使用的拉深加工用模具30的压边圈面32的具体结构的概略表面图，图5(B)是图5(A)的沿Vb－Vb线的剖视图。如图5(A)、图5(B)所示，槽形成部322具备沿着压边圈面32的周向形成的深度d的多个槽部(凹部)322a。另外，在本实施方式中，如图5(A)所示，该槽形成部322形成在与进行拉深加工的六边形形状的坯料20的6个边相对应的位置。即，在本实施方式中，槽形成部322以空开角度θ3＝60°的方式等间隔地形成。
而且，在本实施方式中，如图4所示，在使用拉深加工用模具30、坯料保持件40以及冲头50对六边形形状的坯料20进行拉深加工时，如图6所示，将六边形形状的坯料20(图中用虚线表示。)配置在拉深加工用模具30的压边圈面32之上，在利用拉深加工用模具30和坯料保持件40夹持六边形形状的坯料20的周边部的状态下进行拉深加工。即，将六边形形状的坯料20以如下方式配置在压边圈面32之上，进行拉深加工。所述方式为：使露出有金属的面处于与拉深加工用模具30的压边圈面32相对的方向，而且使坯料20的六边形形状的6个边的位置位于与槽形成部322相对应的位置，使六边形形状的6个角部的位置位于与没有形成槽部的平滑部321相对应的位置。
而且，采用本实施方式，在进行拉深加工时，在槽形成部322的作用下，能够使利用冲头50压入时的、六边形形状的坯料20的与边相对应的部分向开口部31的拉入速度Vs比冲头50压入时的、六边形形状的坯料20的与同平滑部321抵接的角部相对应的部分向开口部31的拉入速度Vc慢。即，采用本实施方式，能够相对地加快六边形形状的坯料20的与角部相对应的部分向开口部31的拉入速度Vc，由此，能够有效地防止由于角部而产生容器高度比其他部分高的部分(耳)。
另外，在本实施方式中，起到这样的作用的理由并不一定是显而易见的，但一般认为是这样引起的：在形成在槽形成部322的多个槽部322a的作用下，在凹部322a形成部分上，六边形形状的坯料20的露出的金属表面发生陷入(日文：食い込む)，由于该陷入，六边形形状的坯料20的与边相对应的部分向开口部31的拉入速度Vs相对地变慢。
另一方面，像所述的专利文献2(国际公开第99/48631号手册)那样，在使用由具有树脂层的树脂包覆钢板构成的六边形形状的坯料的情况下，由于金属表面没有露出，因此，一般认为不会发生这样的陷入，因此，在这种情况下，一般认为槽形成部322与平滑部321相比较作为摩擦减轻部发挥作用。
此外，为了使六边形形状的坯料20的与边相对应的部分向开口部31的拉入速度Vs在同六边形形状的坯料20的与角部相对应的部分向开口部31的拉入速度Vc之间的关系下处于适宜的范围，槽形成部322的形成角度θ1优选设为15°～45°的范围，更优选设为20°～40°的范围。另外，形成在压边圈面32上的6个槽形成部322的形成角度θ1既可以完全相同，也可以不同，但从能够更理想地抑制在得到的圆筒容器中产生容器高度比其他部分高的部分(耳)这一点考虑，优选的是，6个槽形成部322的形成角度θ1完全相同。此外，平滑部321的形成角度θ2根据槽形成部322的形成角度θ1相应地设定即可。
另外，在图5所示的例子中，将形成槽形成部322的槽部322a的数量设为3个，但槽部322a的数量并没有特别的限定，设定为使六边形形状的坯料20的与边相对应的部分向开口部31的拉入速度Vs在同六边形形状的坯料20的与角部相对应的部分向开口部31的拉入速度Vc之间的关系下处于适宜的范围即可。此外，槽部322a的宽度w1并没有特别的限定，但优选为1mm～5mm，而且，槽部322a之间的宽度w2也没有特别的限定，但优选为1mm～5mm。另外，各槽部322a的宽度w1和各槽部322a之间的宽度w2既可以相同，也可以不同。此外，槽部322a的深度d并没有特别的限定，设为六边形形状的坯料20的露出的金属表面能够发生陷入这样的深度即可，但优选为0.1mm～1mm。
此外，在本实施方式中，在对六边形形状的坯料20进行拉深加工时拉深加工模具30和坯料保持件40对六边形形状的坯料20施加的夹持力根据六边形形状的坯料20的尺寸、材料的强度适当设定即可，并没有特别的限定。
以上，说明了本发明的实施方式，但这些实施方式是为了使本发明容易理解而记载的，并不是为了限定本发明而记载的。因而，所述的实施方式所公开的各要素是也包含属于本发明的技术范围的全部设计变更、等价物的意思。
例如，在所述的实施方式中，例示了在拉深加工用模具30的压边圈面32上设置槽形成部322这样的结构，但也可以设为将槽形成部322设置在坯料保持件40的与六边形形状的坯料20抵接的面上的结构。并且，也可以设为在拉深加工用模具30的压边圈面32和坯料保持件40的与六边形形状的坯料20抵接的面这两者上设置槽形成部322这样的结构。
此外，在所述的实施方式中，将槽形成部322设为具备多个槽部322a这样的结构，但槽部322a不必是多个，例如也可以是一个。特别是，即使在像这样将槽形成部322设为仅具有一个槽部322a这样的结构的情况下，在槽部322a形成部分，也能够使六边形形状的坯料20的露出的金属表面发生陷入，由此，能够相对地减慢六边形形状的坯料20的与边相对应的部分向开口部31的拉入速度Vs，其结果，能够有效地防止由于角部而产生容器高度比其他部分高的部分(耳)。另外，另一方面，通过使槽形成部322由多个槽部322a构成，能够分散对六边形形状的坯料20施加的应力，因此，根据六边形形状的坯料20的材质、形状等，优选的是使槽形成部322由多个槽部322a构成。
同样，在所述的实施方式中，使槽部322a具有沿着周向延伸的形状，但并不特别地限定于这样的形状，只要具有能够使六边形形状的坯料20的露出的金属表面发生陷入这样的凹部形状，槽部322a的形状就可以是任意的。
实施例
以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
实施例1
首先，作为金属板10准备板厚为0.25mm的、不具有树脂层的镀镍低碳钢板。然后，自准备好的镀镍低碳钢板冲裁出图2所示的六边形形状的坯料。另外，在本实施例中，准备对角线长度2r＝57mm且使形成在角部的弄圆成圆弧状的形状的曲率半径R如下述那样变化的正六边形形状的坯料试样1～4。
试样1：2r＝57mm、R＝24.5mm
试样2：2r＝57mm、R＝22.0mm
试样3：2r＝57mm、R＝19.5mm
试样4：2r＝57mm、R＝17.0mm
然后，使用得到的坯料试样1～4，利用图3～图5所示的拉深加工模具30、坯料保持件40以及冲头50，以坯料试样1～4的六边形形状的边处于与拉深加工模具30的槽形成部322相对应的位置的方式，在利用拉深加工模具30和坯料保持件40夹持坯料试样1～4的状态(即图6所示的状态)下进行拉深加工，制造容器高度约18mm的圆筒容器。另外，在本实施例中，作为拉深加工模具30使用具有以下结构的构件。
压边圈面32的外径：φ57mm
压边圈面32的内径：φ32mm
压边圈面32的槽形成部322的角度θ1：30°
压边圈面32的平滑部321的角度θ2：30°
槽形成部322之间的角度θ3：60°
槽形成部322中的槽部322a的数量：4
槽部322a的宽度w1：1.5mm
槽部322a之间的宽度w2：1.5mm
槽部322a的深度d：0.3mm
此外，使用具有与拉深加工模具30的压边圈面32相同的外径和内径的构件作为坯料保持件40，使用冲头直径：φ31.4mm的构件作为冲头50，拉深加工模具30和坯料保持件40所施加的夹持力：20kN。
然后，针对得到的圆筒容器，在周向的12处测量容器高度和侧壁在距容器底面13mm的高度位置处的厚度，计算出高度偏差ΔH(ΔH＝“容器高度的最大值”－“容器高度的最小值”)和厚度偏差Δt(Δt＝“侧壁厚度的最大值”－“侧壁厚度的最小值”)。将高度偏差ΔH的结果表示在图7中，将厚度偏差Δt的结果表示在图8中。
此外，在本实施例中，为了进行比较，针对坯料试样1～4，使用不具有槽形成部322的构件作为拉深加工模具30，在进行完拉深加工后，测量高度偏差ΔH和厚度偏差Δt，并且针对坯料试样1～4，还要在如下的状态下进行完拉深加工后，测量高度偏差ΔH和厚度偏差Δt，所述状态为以坯料试样1～4的六边形形状的角部处于与槽形成部322相对应的位置的方式利用拉深加工模具30和坯料保持件40夹持坯料试样1～4的状态(即自图6所示的状态使六边形形状的坯料旋转30°后的状态)。而且，这些结果也一并表示在图7、图8中。
如图7、图8所示，能够确认的是，在以六边形形状的边处于与拉深加工模具30的槽形成部322相对应的位置的方式利用拉深加工模具30和坯料保持件40夹持坯料试样1～4的状态(即图6所示的状态)下对所有的坯料试样1～4进行了拉深加工的情况下，高度偏差ΔH和厚度偏差Δt的改善效果较高。另一方面，与使用不具有槽形成部322的构件作为拉深加工模具30的情况相比，在设为以六边形形状的角部处于与槽形成部322相对应的位置的方式利用拉深加工模具30和坯料保持件40夹持坯料试样1～4的状态(即自图6所示的状态使六边形形状的坯料旋转30°后的状态)的情况下，结果是所有的坯料试样1～4的高度偏差ΔH和厚度偏差Δt变大。
比较例1
作为金属板10，使用在厚度0.22mm的低碳钢板上层压作为树脂层的15μm的聚酯树脂而成的层压钢板而替代板厚为0.25mm的镀镍低碳钢板，冲裁出图2所示的六边形形状的坯料。另外，在比较例1中，制作坯料试样5，所述坯料试样5设为对角线长度2r＝57mm、形成在角部的弄圆成圆弧状的形状的曲率半径R＝17.0mm的正六边形形状。
而且，使用制成的坯料试样5，除了将拉深加工模具30和坯料保持件40所施加的夹持力设为15kN之外，与实施例1同样地进行拉深加工，制造容器高度约18mm的圆筒容器。然后，与实施例1同样也测量高度偏差ΔH和厚度偏差Δt。将结果表示在图9、图10中。在图9、图10中也一并表示将对角线长度2r和曲率半径R设为同样的试样4的结果。另外，在比较例1中，若将拉深加工模具30和坯料保持件40所施加的夹持力设为20kN，则树脂层会损伤，因此，为了防止该树脂层的破损而将夹持力设为15kN。
此外，在比较例1中，为了进行比较，针对坯料试样5，测量了使用不具有槽形成部322的构件作为拉深加工模具30进行完拉深加工后的高度偏差ΔH和厚度偏差Δt，并且针对坯料试样5，还测量了在如下的状态下进行完拉深加工后的高度偏差ΔH和厚度偏差Δt，所述状态为以坯料试样5的六边形形状的角部处于与槽形成部322相对应的位置的方式利用拉深加工模具30和坯料保持件40夹持坯料试样5的状态(即自图6所示的状态使六边形形状的坯料旋转30°后的状态)。而且，这些结果也一并表示在图9、图10中。
如图9、图10所示，在使用层压作为树脂层的聚酯树脂而成的层压钢板的情况下，在以六边形形状的角部处于与槽形成部322相对应的位置的方式被拉深加工模具30和坯料保持件40夹持的状态(即自图6所示的状态使六边形形状的坯料旋转30°后的状态)下进行完拉深加工的试样5中，虽然高度偏差ΔH和厚度偏差Δt多少有所改善，但是与使用不具有树脂层的镀镍钢板的坯料试样4相比较，其改善程度极低。
附图标记说明
10、金属板；20、六边形状的坯料；30、拉深加工模具；32、压边圈面；321、平滑部；322、槽形成部；322a、槽部；40、坯料保持件；50、冲头。
Claims (2)
1.一种圆筒容器的制造方法，其使用在至少一个面的表面露出有金属的金属板制造圆筒容器，该圆筒容器的制造方法的特征在于，
包括以下工序：
自所述金属板得到六边形形状的坯料的工序；以及
在利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部的状态下利用冲头压入所述坯料的中央部从而将所述坯料加工成圆筒形状的工序，
作为所述拉深加工用模具，使用在其表面的与所述坯料的边相对应的部分具有沿着周向形成的多个槽的构件，
所述多个槽均为，槽自身的宽度w1为1mm～5mm，槽间的宽度w2为1mm～5mm，槽的深度d为0.1mm～1mm，
通过以所述坯料的露出了金属的面是与所述多个槽相对的状态，而且所述坯料的边处于与所述多个槽相对应的位置的方式利用拉深加工用模具和坯料保持件夹持所述坯料的周边部，从而使所述坯料陷入多个所述槽，将所述坯料加工为圆筒形状。
2.根据权利要求1所述的圆筒容器的制造方法，其特征在于，
在与所述坯料的边相对应的部分沿着周向形成的多个槽在周向上以形成15°～45°的角度的长度形成。
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