CN107073546A - 用于形成具有再成形底部的杯体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于形成金属杯的装置和方法，该金属杯随后被再成形为容器主体。更具体地说，本发明涉及用于形成具有再成形底部的金属杯的装置和方法，该再成形底部具有朝内的突出部。所述朝内的突出部减小金属杯的高度，但是所利用的金属原料量与具有基本上相同的直径但不具有朝内的突出部的较高杯体所用的原料量相同。因此，朝内的突出部允许利用常规的制罐机和其它罐加工工具将杯体转化为具有优选尺寸和形状的容器主体。

Description

用于形成具有再成形底部的杯体的装置和方法

对相关申请的引用

本专利申请根据35U.S.C§119(e)的规定要求于2014年10月28日提交的美国临时专利申请62/069,623的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明总体涉及从板材制造用于形成容器主体的金属杯。更具体地说，本发明涉及一种用于形成金属杯的方法和装置，该金属杯具有缩减的高度和带有朝内的突出部的再成形底部。所述杯体随后成形为金属容器主体，例如气雾剂容器。

背景技术

金属容器为产品提供最佳保护能力，从而为商家和消费者提供许多益处。例如，金属容器能够防止二氧化碳迁移并阻挡紫外辐射，而紫外辐射对个人护理、药品和食品、以及其它对紫外线敏感的制剂有破坏作用，对产品的成分效用、以及香味、外观、滋味或颜色等有不良影响。金属容器还提供光线、水汽、油脂、氧气和微生物无法穿透的屏障，并使容器的内容物保持新鲜、不受外界影响，从而确保较长的保存期。

金属容器与玻璃容器相比具有更好的耐用性，这能减少在处理和装运过程中损坏的容器的数目，从而进一步节省费用。另外，同等尺寸的金属容器比玻璃容器轻，从而节省运输过程中的能耗。而且，金属容器能够承受很高的爆裂压力，这使得它们在用作容纳有压产品的容器(例如喷雾剂容器)时非常理想并且安全。最后，金属容器一般比玻璃和塑料容器更易回收利用，因为标签和其它标记是直接印刷到金属容器主体上的，而在典型情况下，玻璃和塑料容器上的标签必须在回收利用过程中分离下来。

金属容器可包括独立于罐底在冲拔和罐壁压薄(DWI)过程中成形的容器主体。DWI容器主体的制造始于从金属原料形成杯体，在典型情况下，该金属原料是以成卷的形式运输和储存的。请参考图1，其中示出了现有技术的加工过程，金属原料板4被送入冲拔-再冲拔装置2中。如图1A所示，坯料和冲拔模具6从板4中切出坯料8。坯料8可具有任何所需的形状。在图1A中，为了清晰起见，示出了从装置2分开的裁切坯料8。然后，坯料和冲拔模具6将坯料8冲拔为具有侧壁10和封闭端壁11的杯体9，封闭端壁11具有第一直径，如图1B所示。现在请参考图1C-1D，可选地，再冲拔模具12将杯体9再冲拔为具有封闭端壁14的成形杯体13。本领域技术人员能够理解，在再冲拔操作过程中，杯体14的侧壁15的方向逆转。因此，杯体13的开口端面向基本上与杯体9的开口端方向相反的方向。再冲拔操作一般还会使得侧壁15与杯体9的侧壁10相比变得更长，并减小封闭端壁14的直径。因此，成形杯体13的端壁14具有比第一直径小的第二直径。然后，成形杯体13被从装置2排出，并且板4的另一部分被送入装置2中，如图1E所示。在图1所示的现有技术的装置2中，成形杯体13的横截面具有大致平直的侧壁15，如图1D所示。封闭端壁14也是大致平直的。在对杯体13进行成形后，装置2沿基本上垂直于原料板4的方向排出杯体。然后，通过本领域技术人员熟知的方法利用制罐机将成形的杯体13成形为容器主体。一般来说，容器主体的尺寸与用于形成成形杯体13的坯料8的尺寸直接相关，即，坯料越大，则用于形成成形杯体13的材料就越多，从而随后形成的容器主体就越大。

为了形成较高和较宽的容器主体(例如喷雾剂容器)，现有的制造方法需要较大尺寸的坯料，这导致成形杯体13的高度增大。例如，为了使用图1A-1E所示的方法和装置形成较高和较宽的容器主体，则成形杯体13的侧壁15的高度会增大。但是，随着成形杯体的高度增大，制罐机必须使用更长的冲压行程和更长行程的再冲拔滑架才能将成形杯体13成形为容器主体，这会降低制罐机的速度和效率。

因此，需要一种从具有较大尺寸的坯料形成杯体同时不增大杯体的高度的方法和装置，以便将杯体再成形为较大的容器主体，而不会降低常规制罐机的速度和效率。而且，利用常规的制罐机具，能够减少设备成本，因为不需要在制造厂增加新的机具。本发明特别适合于制造可在制罐机中用于形成喷雾剂容器的金属杯。

发明内容

本发明提供一种用于形成具有再成形封闭端壁的杯体的新方法和装置，所述再成形封闭端壁具有朝内的突出部，以减小杯体的总高度。在形成具有再成形封闭端壁的杯体后，可将该杯体成形为用于任何产品的任何尺寸、形状或类型的容器主体。本发明的一个方面提供一种具有再成形封闭端壁的杯体。所述杯体主要包括(但不局限于)开口端、侧壁、封闭端壁、以及形成在封闭端壁的一部分中的朝内的突出部。在本发明的一种实施方式中，所述杯体与从基本上相同尺寸的坯料形成的类似直径的杯体相比具有缩减的高度。

本发明的另一个方面提供一种具有腔体的模具中心冲头。当在杯体中形成朝内的突出部时，所述模具中心冲头适合于支撑杯体端壁的内表面的一部分。

本发明的另一个方面是一种具有延长部的再成形冲头。所述延长部适合于向杯体端壁的外表面的一部分施加压力，以在杯体中形成朝内的突出部。

本发明的另一个方面是一种可用于形成具有再成形的封闭端壁和缩减的杯体高度的杯体的冲拔-再冲拔装置。在一种实施方式中，所述冲拔-再冲拔装置包括模具中心冲头、再成形冲头和再成形冲拔垫。所述再成形冲拔垫在其中具有腔体，该腔体与再成形冲头的延长部对正。延长部的至少一部分至少部分地穿过再成形冲拔垫的腔体，并向杯体的底面的预定部分施力。杯体的底部的一部分变形为形成在模具中心冲头端部的腔体，在杯体的底部中形成朝内的突出部。

根据本发明的一个方面，提供一种形成具有侧壁和再成形底部的金属杯的新方法。这包括(但不局限于)主要包含下列步骤的方法：(1)提供金属原料板；(2)使用工具剪切所述金属原料板，以形成具有预定尺寸的基本上为圆形的坯料；(3)使用第一工具将坯料的周缘向下推挤，同时使用第二工具支撑坯料的中央部分，从而将坯料冲拔为具有第一直径的杯体，该杯体包括封闭端壁；(4)向杯体的封闭端壁的一部分施加压力以形成朝内的突出部，从而使杯体再成形，所述突出部减小杯体的内部腔体；以及(5)排出金属杯。在一种实施方式中，所述方法还可包括对具有第一直径的杯体进行再冲拔，以形成具有比第一直径小的第二直径的杯体。

在一种实施方式中，对杯体进行再成形以形成朝内的突出部的步骤包括利用其中形成有腔体的模具中心冲头。所述朝内的突出部是通过使用再成形冲头向杯体端壁的外表面施加压力而至少部分地在模具中心冲头的腔体内形成的。在一种实施方式中，所述再成形冲头包括大致为圆筒形的延长部。在另一种实施方式中，所述延长部的水平横截面形状基本上与模具中心冲头的腔体的水平横截面形状相符。

在一种实施方式中，由再成形冲头的延长部在杯体的底部中形成的朝内的突出部具有大致为圆筒形的形状。在另一种实施方式中，杯体的底部中的朝内突出部具有非圆筒形状。例如，在一种实施方式中，所述再成形冲头大致为圆锥形。在另一种实施方式中，所述再成形冲头大致具有锥台形状。

在一种实施方式中，对杯体进行再成形以形成朝内的突出部会减小杯体的高度。具有朝内的突出部的杯体的直径基本上与杯体的第一直径相同。在另一种实施方式中，具有突出部的金属杯的直径比从大约相同直径的坯料形成的大约相同高度但不具有朝内的突出部的杯体的直径至少小大约5％。在另一种实施方式中，突出部使杯体的内腔体减小至少约10％。应理解，改变突出部的尺寸会改变具有突出部的杯体的内部容积。相应地，在另一种实施方式中，与不具有突出部的相同杯体相比，具有突出部的杯体的内部容积减小约15％至约22％。

在另一种实施方式中，杯体的再成形包括延展杯体的封闭端壁的未被支撑的部分。在一种实施方式中，支撑坯料的中央部分的第二工具包括其中形成有腔体的再成形冲拔垫。再成形冲拔垫布置在再成形冲头与模具中心冲头之间。在一种实施方式中，所述腔体在再成形冲拔垫上基本上居中布置。在另一种实施方式中，再成形冲拔垫的腔体具有大致圆形的形状。

在一种实施方式中，坯料具有大致圆形的形状，但是在另一种实施方式中，坯料具有非圆形形状。在另一种实施方式中，坯料具有与椭圆形、方形、长方形、三角形、圆形或这些形状的任意组合之中的一种类似的形状。

在一种实施方式中，金属杯具有大致圆筒状的形状。在另一种实施方式中，金属杯不是圆筒状。

本发明的另一个方面提供一种形成具有朝内的突出部的金属杯的方法。所述方法主要包括(但不局限于)：(1)使用第一工具推挤基本上为圆形的金属坯料的周缘，同时使用第二工具支撑坯料的一部分，从而将该坯料冲拔为具有第一直径的杯体，该杯体包括封闭端壁和侧壁；(2)对杯体进行再冲拔，以形成具有比第一直径小的第二直径的杯体；以及(3)向封闭端壁的一部分施加压力以在杯体的内部中形成突出部，从而使杯体再成形，该突出部减小杯体侧壁的长度。

在一种实施方式中，对杯体进行再成形以形成突出部的步骤基本上不改变杯体的第二直径。在另一种实施方式中，对杯体进行再成形的步骤包括使杯体的封闭端壁的未被支撑的部分延展到位于杯体的内部中的模具中心冲头的腔体中。在另一种实施方式中，在再成形过程中，再成形冲头向杯体的封闭端壁的未被支撑的底面部分施加压力。在一种实施方式中，在再成形过程中，在再成形冲头与杯体的封闭端壁之间布置有再成形冲拔垫。所述再成形冲拔垫包括用于接收冲头的至少一部分的腔体。

根据本发明的另一个方面，公开一种用于形成具有圆锥形底部的金属杯的改进装置，该圆锥形底部具有从带有基本上平坦的底部的杯体向内延伸的突出部。所述改进主要包括(但不局限于)：(1)提供具有基本上平坦的底部和侧壁的金属杯；(2)用于支撑至少靠近侧壁的金属杯底部的内表面的第一工具；以及(3)与第一工具相对的用于向金属杯的底部的外表面施加压力的第二反向工具，该第二工具包括突出部，该突出部至少部分地进入形成在第一工具中的腔体中，以在杯体底部中形成朝内的突出部。

在一种实施方式中，所述第一工具包括其中形成有腔体的模具中心冲头。在另一种实施方式中，所述第二工具包括具有向上延伸的突出部的再成形冲头。

在一种实施方式中，在形成朝内的突出部时，在第一工具和第二工具之间布置有再成形冲拔垫，该再成形冲拔垫具有基本上居中的腔体。在另一种实施方式中，在形成朝内的突出部时，金属杯的侧壁被第三工具支撑。

在一种实施方式中，再成形冲拔垫的腔体具有大致为圆形、椭圆形、方形、长方形、三角形或这些形状的任意组合的形状。在一种实施方式中，再成形冲头的延长部具有大致为球形、圆锥形、圆筒状、长方形、三角形、锥台形或这些形状的任意组合的形状。

上述的实施方式、目的和构造既不是完整的，也不是详尽的。可以理解的是，通过以单独方式或组合方式使用上文所述或下文中详述的一种或多种特征，能够实现本发明的其它实施方式。

本领域技术人员能够理解，本发明的方法和装置可用于形成由任何用于形成金属容器的材料构成的杯体，包括但不局限于铝、锡、钢、以及它们的组合。而且，本发明的方法和装置可用于形成杯体，这种杯体随后成形为可具有任何大小和形状和可用于储存任何行业的任何类型的产品的容器主体或器皿。相应地，由本发明的方法和装置形成的杯体可成形为用于储存或容纳任何类型的液体和气体的容器或器皿，包括消费产品和饮料、以及化工原料和产品。

在此所用的短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作上既具有联合性又具有分离性的开放式表述。例如，“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”、以及“A、B和/或C”表述方式中的每一个指仅有A、仅有B、仅有C、有A和B、有A和C、有B和C、或有A、B和C。

除另有所示外，在说明书和权利要求书中用于表示数量、尺寸、条件等的所有数值应理解为在所有情况下都由术语“大约”修饰。

在此所用的术语“一个”实体指一个或多个实体。因而，术语“一个”、“一个或多个”和“至少一个”在此可互换使用。

“包含”、“包括”或“具有”等词和其变化形式的使用意味着涵盖其后所列的项目和同等项目、以及附加项目。因此，术语“包含”、“包括”或“具有”和其变化形式在此可互换使用。

应理解，在此所用的术语“装置”应按照35U.S.C.第112(f)节规定的尽可能宽泛的解读范围理解。因此，结合有术语“装置”的权利要求应涵盖在此阐述的所有结构、材料或措施，以及其所有等效形式。而且，所述结构、材料或措施以及其等效形式应包括在发明内容、附图说明、具体实施方式、摘要、以及权利要求本身中所述的所有此类事物。

本发明的内容不旨在也不应被视为代表本发明的整个范畴和范围。而且，当在此引用“本发明”或其特征时，应理解为指本发明的特定实施方式，不应理解为所有实施方式都限制于本文的特定说明。在发明内容部分以及本发明的附图和详细说明中，本发明是以不同的详细程度说明的，在此发明内容部分中包含或不包含特定元件或部件不旨在限制本发明的范围。通过阅读详细说明(尤其是结合附图来阅读详细说明)，本发明的附加特征将变得更明显。

附图说明

结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与上文的总体说明和下述的附图详细说明一起用于说明这些实施方式的原理。在某些情况中，可能略去了对于理解本公开所不必要的细节或者使其它细节难以理解的细节。当然，应理解，本发明不限于在此所示的特定实施方式。另外，应理解，附图不一定是按比例绘制的。

图1A-1E示出了一种用于形成金属杯的现有技术方法和装置；

图2A-2F示出了本发明的一种实施方式的用于使用冲拔-再冲拔装置形成杯体的方法和装置，该杯体在封闭端壁部分中具有朝内的突出部，这些附图还说明了一种由所述装置形成的具有朝内的突出部的杯体；和

图3A-3F示出了本发明的另一种实施方式的用于使用冲拔-再冲拔装置形成杯体的方法和装置，该杯体在封闭端壁部分中具有朝内的突出部，这些附图还说明了一种由所述装置形成的具有朝内的突出部的杯体。

相似的部件和/或特征可具有相同的标号。相同类型的部件可按字母加标号的方式区分。若仅使用标号，则相应的说明适用于具有相同标号的类似部件之中的任何一个。

为了便于理解本发明的实施方式，在此提供了下面的部件表和附图中的相应标号：

标号部件

2 冲拔-再冲拔装置；

4 金属原料板

6 坯料和冲拔模具

8 坯料

9 杯体

10 侧壁

11 封闭端壁

12 再冲拔模具

13 成形的杯体

14 封闭端壁

15 侧壁

16 冲拔-再冲拔装置

18 冲切模具

20 切割边

22 坯料和冲拔模具

24 冲拔压垫

26 再冲拔压垫

28 再冲拔模具

29 坯料与冲拔模具-再冲拔模具之间的空隙

30 模具中心冲头

31 模具中心冲头的腔体

32 再成形冲拔垫

33 再成形冲拔垫的腔体

34 再成形冲头

35 再成形冲头的延长部

36 坯料和冲拔模具的前缘面

37 前缘

38 坯料

40 杯体

41 封闭端壁

42 再冲拔的杯体

43 侧壁

44 突出部

45 开口端

46 具有再成形封闭端壁的成品杯体

48 坯料的直径

50 第一侧壁高度

52 端壁的第一直径

54 第二侧壁高度

56 端壁的第二直径

58 第三侧壁高度

60 端壁的第三直径

62 突出部高度

64 突出部直径

具体实施方式

本发明在许多方面有显著优点。虽然在参照所揭示的具体例子进行说明时所用的语言可能有所限制，但是本申请人的意图是使本说明书和所附权利要求书与本发明的范围和精神相符。为了便于与本发明最相关的领域中的技术人员理解本发明，在此参照构成本说明书的一部分的附图来说明本发明的一种优选实施方式，该优选实施方式示出了到目前为止所考虑过的实施本发明的最佳方式。在此详细说明一种示例性实施方式，而不是说明能够实施本发明的所有不同的形式和修改。因而，在此所述的实施方式是示例性的，并且，对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，可在本发明的精神和范围内按许多方式进行修改。

虽然下文给出了多种不同实施方式的详细说明，但是应理解，该详细说明仅是示例性的，而不是说明所有可能的实施方式，因为对所有可能的实施方式都进行说明即使是可能的，也是不切实际的。利用现有技术或在本专利的提交日期之后开发的技术可实现许多可替代的实施方式，但这些实施方式仍属于所述权利要求的范围之内。当在本专利的末尾处的权利要求书中所述的任何术语在本专利中以单数含义的形式引用时，仅是为了清晰和避免使读者混淆的目的，不意味着暗含地或以其它方式将权利要求中的这种术语限制于该单数含义。

现在请参考图2A-2F，其中提供了本发明的一种实施方式的具有一套新型模具的冲拔-再冲拔装置16。装置16主要包括具有切割边20的冲切模具18、坯料和冲拔模具22、冲拔压垫24、再冲拔压垫26、再冲拔模具28、模具中心冲头30、再成形冲拔垫32和再成形冲头34。可操作装置16通过冲拔和罐壁压薄(DWI)过程从金属原料板4形成多个杯体。可选地，装置16可对杯体进行再冲拔。成品杯体46由具有增大的直径48的坯料38构成，并在封闭端壁部分中具有朝内的突出部44，与如图1所示的使用现有技术工艺从相似尺寸的坯料形成的杯体相比，该突出部44减小杯体的高度。然后，可通过其它成形操作形成用于任何类别的产品(包括气溶胶容器)的任何形状的容器主体。

如图2A所示，金属原料板4被送入装置16中。然后，坯料和冲拔模具22沿第一方向朝冲切模具18和冲拔压垫24移动，直到坯料和冲拔模具22的前缘面36与板4的上表面接触并向该上表面施加压力。板4被压向冲切模具18的切割边20，如图2B所示。板4被剪切，形成具有预定尺寸和形状的坯料38。为了清晰起见，在图2B中还示出了从装置16分开的坯料38。在一种实施方式中，坯料38具有大致圆形的形状，具有在大约5英寸和大约10英寸之间的预定直径48，在一些实施方式中，该直径更优选在大约7英寸和大约8英寸之间。在其它实施方式中，坯料的直径在大约6.75英寸和大约8.25英寸之间，以形成尺寸较小的杯体。但是，本领域技术人员应理解，坯料38可具有任何所需的直径，这取决于所需的成品容器的尺寸。而且，坯料可具有任何形状，包括椭圆形、方形、长方形、三角形、圆形和/或它们的组合。

随着坯料和冲拔模具22以及冲拔压垫24的移动，再冲拔压垫26和模具中心冲头30朝再冲拔模具28移动。然后，坯料38的底面与再冲拔模具28接触。坯料38的周缘被沿第一方向推挤，同时坯料的中央部分被支撑。坯料38在压力下变形或被冲拔，并遵循坯料和冲拔模具22的中空内部的内表面，形成具有预定的大致圆筒状形状的杯体40。在一种可替代实施方式中，可在此阶段或如下所述的后续阶段在杯体中形成突出部44。杯体40主要包括开口端45、具有第一高度50的侧壁43、以及具有第一直径52的封闭端壁41，如图2C所示。在一种实施方式中，杯体40具有大致圆筒状的形状，但是本领域技术人员能理解，杯体40可具有任何所需的形状，包括非圆筒形状。再冲拔模具28的外表面包括比坯料和冲拔模具22的中空内部的内径小的外径，该外表面嵌套在坯料和冲拔模具22的中空内部中。随着坯料38的变形，坯料38从坯料和冲拔模具22和冲拔压垫24之间的空间移出。

现在请参考图2D，杯体40的上表面的一部分与模具中心冲头30接触。可选地，随着模具中心冲头30继续沿第一方向移动并使杯体40的一部分在压力下遵循再冲拔模具28的内部形状而变形，杯体40可再成形(或被部分地再冲拔)以形成再冲拔杯体42。如图2D所示，杯体40的材料从坯料和冲拔模具22与再冲拔模具28之间的空间29中移出。在杯体被再冲拔时，杯体40也从再冲拔压垫26和再冲拔模具28之间的空间中移出。图2D中的再冲拔杯体42具有封闭端壁41，该封闭端壁41具有比图2C中所示的杯体40的端壁直径52小的第二直径56。在一种实施方式中，再冲拔杯体42具有在大约2.5英寸和大约5.0英寸之间的直径，在另一种实施方式中，再冲拔杯体42具有在大约3.5英寸和大约4.25英寸之间的直径。对于较小的杯体，再冲拔杯体的直径在大约2.75英寸和3.50英寸之间。图2D中所示的再冲拔杯体42具有侧壁43，侧壁43的高度54可与杯体40的侧壁43的高度50相同或者不同。本领域技术人员能理解，杯体40可被再成形任意次数，包括零次。杯体在每次再成形时，封闭端壁的直径都会减小预定量。

随着模具中心冲头30继续沿第一方向移动，再成形的再冲拔杯体42的封闭端壁部与再成形冲拔垫32接触，并使再成形冲拔垫32沿第一方向朝再成形冲头34移动，形成可选的再冲拔杯体42。再成形冲头34的延长部35基本上与通过再成形冲拔垫32形成的腔体33同心。在一种实施方式中，延长部35具有大致圆筒状的形状，带有锥形或圆形上缘37。但是，本领域技术人员应理解，延长部35可具有任何所需的形状。在一种实施方式中，延长部的横截面具有圆形形状、椭圆形状、方形形状、长方形形状、三角形形状、锥台形状和/或这些形状的组合。再成形冲拔垫32的腔体33具有适合于至少部分地接收再成形冲头34的延长部35的形状。在一种实施方式中，腔体33具有大致圆形的形状，其内径在大约2.0英寸和大约2.75英寸之间，更优选在大约1.5英寸和大约3.0英寸之间，大于延长部35的外径。因此，腔体33的内径在冲拔垫32的直径的大约40％和大约75％之间，在其它一些实施方式中，腔体33的内径在腔体33的直径的大约50％和大约65％之间。本领域技术人员能理解，腔体33可具有适合于至少部分地接收延长部35的任何所需的形状。在一种实施方式中，腔体33在再成形冲拔垫32上基本上居中布置。在另一种实施方式中，腔体具有不同于延长部的横截面形状的形状。

现在请参考图2E，随着模具中心冲头30继续沿第一方向移动以形成再冲拔杯体42，再成形冲拔垫32也继续沿第一方向移动。再成形冲头34的延长部35至少部分穿过腔体33并与再冲拔杯体42的封闭端壁部分41接触。延长部35向封闭端壁41施力，并对封闭端壁进行再成形，使封闭端壁至少部分地移入模具中心冲头30的腔体31中。腔体31适合于至少部分地接收延长部35和再冲拔杯体42的封闭端壁的一部分。在一种实施方式中，腔体31具有大致圆筒状的形状，并且基本上与再成形冲拔垫32的腔体33同心。腔体31具有至少等于冲头延长部35的外径的直径。因此，延长部35推挤杯体42的封闭端壁41的未被支撑的部分。在延长部35推挤端壁的外表面的同时，封闭端壁的内表面的一部分被支撑。

在一种实施方式中，腔体31的内径至少等于再成形冲拔垫32的腔体33的内径。在一种实施方式中，腔体31具有在大约1.5英寸和大约3.0英寸之间的直径，可替代地，腔体31具有在大约2.0英寸和大约2.75英寸之间的直径。随着延长部35向再冲拔杯体42的封闭端壁部分施力，再冲拔杯体42的封闭端壁部分被再成形，在成品杯体46的封闭端壁41的一部分中形成朝内的突出部44。虽然在附图中所示的朝内的突出部44是形成在再冲拔杯体42上的，但是应理解，使用本发明的方法和装置，也可在未被再成形的杯体40中形成朝内的突出部44。

图2E中示出的成品杯体46具有封闭端壁41，封闭端壁41具有在大约2.5英寸和大约5.0英寸之间的预定直径60，优选具有在大约3.5英寸和大约4.25英寸之间的预定直径60。在一种实施方式中，直径60基本上与图2D中所示的再冲拔杯体42的直径56相同。杯体46的侧壁43具有在大约2.0英寸和大约5.0英寸之间的预定高度58，更优选具有在大约2.5英寸和大约4.5英寸之间的预定高度58。突出部44具有在大约0.25英寸和大约1.5英寸之间的预定高度62，更优选具有在大约0.5英寸和大约1.25英寸之间的预定高度62。突出部44的直径64在大约1.5英寸和大约3.0英寸之间。在一种更优选的实施方式中，该直径在大约2.0英寸和大约2.75英寸之间。朝内的突出部44可具有任何所需的尺寸或形状。在一种实施方式中，突出部44的横截面为截锥形或锥台形，其邻近成品杯体46的封闭端壁表面41的第一直径64大于突出部44的顶部处的第二直径。在另一种实施方式中，突出部具有大致圆筒状的形状，具有基本上恒定的直径。因此，与图2E中所示的杯体46相比，图2C中所示的杯体40的体积减小大约15％至大约50％。更优选地，内部容积减少大约20％至大约45％。当然，应理解，突出部44的尺寸(或体积)是可以改变的。相应地，杯体46的内部容积也可改变。在一种实施方式中，在形成突出部44以产生杯体46时，杯体40的内部容积减小大约5％至大约15％。在一种更优选的实施方式中，杯体46的内部容积比杯体40大约小10％。在另一种实施方式中，杯体46的内部容积比杯体40至少小7％。

在形成突出部44后，将工具分离或和/或抽出，并且排出具有再成形底部的成品杯体46，如图2F所示。在一种实施方式中，模具中心冲头30、再成形冲拔垫32、和再冲拔压垫26分别沿第二方向朝图2A中所示的起始位置移动。随着再成形冲拔垫32沿第二方向移动，成品杯体46从再冲拔模具28中移出，直到成品杯体46的底面基本上与冲切模具18的上表面齐平。然后，成品杯体46被从装置16排出，并且金属原料板4的另一部分被送入装置16中，如图2A所示。在一种实施方式中，成品杯体46被从装置16沿侧向排出。

现在请参考图3A-3F，其中示出了本发明的另一种实施方式的冲拔-再冲拔装置16A。装置16A用于按照与图2A-2F中所示的方法类似的方式通过若干顺次步骤形成具有朝内的突出部44的成品杯体46。在装置16A中，与参照图2所述的本发明的实施方式的再成形冲头34的位置相比，再成形冲头34A布置在相对于再冲拔模具28远离金属原料板4的位置。因此，图3D中所示的可选的对杯体40进行再冲拔以形成再冲拔杯体42的步骤基本上是在图3E中所示的再成形冲头34A对再冲拔杯体42的封闭端壁部分进行再成形的步骤之前完成的。在一种实施方式中，再成形冲头34A具有基本上与再成形冲头34A相同的尺寸和形状。

现在请参考图3A，金属原料板4被送入装置16A中。如图3B所示，从板4上剪切出具有直径48的坯料38。图3B中所示的坯料38可与图2B中所示的坯料38相同，或者与之类似。类似地，如上文中参照图2B所述，直径48可以具有相同或类似的尺寸。

现在请参考图3C，装置16A将坯料38成形为具有预定形状的杯体40。杯体40可具有与图2C中所示的杯体40相同的形状、端壁直径52和侧壁高度50。可选地，可对杯体40进行再冲拔，以形成再冲拔杯体42，如图3D所示。图3D中所示的再冲拔杯体42可具有与图2D中所示的再冲拔杯体42相同的端壁直径56。但是，在本发明的这个实施方式中，侧壁43基本上是在封闭端壁41再成形之前完全再冲拔出的。相应地，图3D中所示的再冲拔杯体42的侧壁具有大致直线的截面高度54，这不同于图2D中所示的实施方式的杯体42的侧壁形状和尺寸。在一种实施方式中，图3D中所示的杯体42的高度54在大约2.0英寸和大约4.5英寸之间。更优选地，该高度54在大约2.5英寸和大约3.75英寸之间。本领域技术人员能够理解，在一种实施方式中，图3D中所示的杯体42可从装置16A中排出，并用于形成容器。因此，在一种实施方式中，图3D中所示的杯体42可用于形成具有预定形状和尺寸的容器，在杯体的封闭端壁中不形成突出部。

再冲拔杯体42的封闭端壁41通过再成形冲头34A再成形，以形成具有再成形的封闭端壁的成品杯体46，该再成形的封闭端壁包括朝内的突出部44，如图3E所示。在形成朝内的突出部44后，杯体46的高度58比图3D中所示的杯体42的高度54小。因此，杯体42的总内部容积(或满溢容积)减小。更具体地说，图3E中所示的杯体46的容积相对于图3D中所示的杯体42的容积减小大约5％至大约40％。在一种更优选的实施方式中，杯体46的容积比图3D中所示的杯体42的内部容积小大约10％至大约30％。在另一种实施方式中，杯体46的容积比图3D中所示的杯体42的内部容积小大约15％至大约21％。在一种更优选的实施方式中，杯体46的容积比图3D中的杯体42的容积小大约18％。本领域技术人员能够理解，改变突出部44的尺寸或形状会改变杯体42和46的相对容积。因此，在本发明的另一种实施方式中，当形成突出部44以产生杯体46时，图3D中的杯体42的容积减少至少10％。图3E中所示的杯体46和突出部44一般可具有与上文中参照图2E示出和说明的杯体46和突出部44相同的形状和尺寸。因此，在一种实施方式中，杯体46具有与图2E中所示的本发明的实施方式的杯体46相同的端壁直径60、侧壁高度58、突出部直径64和突出部高度62。

现在请参考图3F，成品杯体46被从装置16A排出。在一种实施方式中，成品杯体46被从装置16沿侧向排出。然后，可使用制罐机通过本领域技术人员熟知的任何方法将成品杯体46成形为容器主体。

在多种实施方式中，气动压缩空气装置或其它装置向在此所述的冲拔-再冲拔装置16的一个或多个工具部件提供动力。例如，在一种实施方式中，工具部件(例如再冲拔压垫26)获得“内部”气压，该气压施加夹持力，如图2B-2D和3B-3D所示，另一个工具部件(例如冲拔压垫24)获得“外部”气压，在图2B和3B中，该“外部”气压以夹紧力示出。

通过将成品杯体46的封闭端壁部分41再成形为具有突出部44，与通过现有技术方法形成的杯体13的高度相比，成品杯体46的高度58被减小。相应地，可使用现有的工具和制罐机将杯体46成形为较大的容器主体。通过这种方式，可形成高度和/或直径增大的容器主体。虽然用于形成杯体13、46的坯料8、38的直径48基本上相等，但是成品杯体46的高度58比使用现有技术方法和装置形成的成形杯体13的高度小。

而且，对成品杯体46的封闭端壁部分进行再成形能够使得在形成容器主体时所用的制罐机的滑枕的行程和再冲拔滑架的行程缩短。因此，与从再成形的封闭端壁没有朝内的突出部的杯体13形成容器主体的情况相比，制罐机能够以更高的速度工作。本领域技术人员能够理解，在后续的再冲拔步骤中可被制罐机减小的杯体直径的最大量称为“冲拔比”。通过在具有与制罐机的冲拔比对应的直径的成品杯体46的封闭端壁部分上形成朝内的突出部44，能够增加成品杯体46的材料量，同时减小成品杯体46的高度58。因此，可利用常规的制罐机将成品杯体46成形为容器主体。

对成品杯体46的封闭端壁部分41进行再成形的另一个优点是，与不这样做的情况相比，具有预定坯料尺寸和最大高度的成品杯体46的纵向截面的横向尺寸可以更小。例如，与由相同尺寸的坯料制成的相同高度的圆筒状杯体相比，具有再成形的封闭端壁和规定的最大高度的圆筒状杯体可具有较小的直径。在本发明的一种实施方式中，与不具有朝内的突出部44的相同高度的圆筒状杯体13相比，具有再成形的封闭端壁的圆筒状成形杯体46的直径60大约小5％，虽然这两种杯体13、46是由基本上相同尺寸的坯料8、38形成的。成品杯体46的横向尺寸的减小有利于制罐机中的再冲拔操作。制罐机中的再冲拔操作必须将圆筒状杯体的内径减小为成品容器主体的直径。在杯体直径的缩减量很小时，能够最可靠地完成将杯体直径减小为成品容器主体直径的过程。若企图实现的直径缩减量过大，则再冲拔操作会由于多种原因而失败，包括杯体材料起皱或破裂。在一种实施方式中，从杯体直径减小为容器主体直径的缩减量与杯体直径的比值限制于不超过40％。在另一种实施方式中，该缩减量限制于不超过35％。

上文中的本发明的说明仅是示例性和描述性的，而不是详尽的，也不旨在将本发明限制于所公开的形式。对本领域技术人员来说显而易见的是，能够做出多种修改和变化。附图中所述和所示的实施方式是为了更好地解释本发明的原理和实际应用以及帮助本领域普通技术人员更好地理解本发明而选择和说明的。

虽然在上文中详细说明了本发明的多种实施方式，但是显而易见的是，本领域技术人员能够对这些实施方式做出各种修改和变化。而且，在本文中对“本发明”或其方面的引用应理解为指本发明的特定实施方式，不应理解为所有实施方式都限制于本文的特定说明。应明确理解的是，这种修改和变化在下文的权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。

Claims (20)

1.一种用于形成具有侧壁和再成形底部的金属杯的方法，包括：

提供金属原料板；

使用工具剪切所述金属原料板，以形成具有预定尺寸的基本上为圆形的坯料；

使用第一工具将坯料的周缘向下推挤，同时使用第二工具支撑坯料的中央部分，从而将坯料冲拔为具有第一直径的杯体，该杯体包括封闭端壁；

向杯体的封闭端壁的一部分施加压力以形成朝内的突出部，从而使杯体再成形，其中，杯体的内部腔体减小；和

排出金属杯。

2.如权利要求1所述的方法，还包括对具有第一直径的杯体进行再冲拔，以形成具有比所述第一直径小的第二直径的杯体。

3.如权利要求1所述的方法，其中，对杯体进行再成形以形成朝内的突出部减小了杯体的高度。

4.如权利要求3所述的方法，其中，具有朝内的突出部的杯体的直径基本上与杯体的第一直径相同。

5.如权利要求1所述的方法，其中，杯体的再成形包括延展杯体的封闭端壁的未被支撑的部分。

6.如权利要求1所述的方法，其中，具有突出部的金属杯的直径比从大约相同直径的坯料形成的大约相同高度且不具有朝内的突出部的杯体的直径至少小大约5%。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二工具包括其中形成有腔体的再成形冲拔垫。

8.如权利要求1所述的方法，其中，对杯体进行再成形以形成朝内的突出部的步骤包括利用其中形成有腔体的模具中心冲头。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述朝内的突出部是通过使用再成形冲头向杯体端壁的外表面施加压力而在所述模具中心冲头内形成的。

10.一种形成具有朝内的突出部的金属杯的方法，包括：

使用第一工具推挤基本上为圆形的金属坯料的周缘，同时使用第二工具支撑坯料的一部分，从而将该坯料冲拔为具有第一直径的杯体，该杯体包括封闭端壁和侧壁；

对杯体进行再冲拔，以形成具有比所述第一直径小的第二直径的杯体；和

向封闭端壁的一部分施加压力以在杯体的内部中形成突出部，从而使杯体再成形，该突出部减小杯体侧壁的长度。

11.如权利要求10所述的方法，其中，对杯体进行再成形以形成突出部的步骤基本上不改变杯体的第二直径。

12.如权利要求10所述的方法，其中，对杯体进行再成形的步骤包括使杯体的封闭端壁的未被支撑的部分延展到位于杯体的内部中的模具中心冲头的腔体中。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在再成形过程中，再成形冲头向杯体的封闭端壁的未被支撑的底面部分施加压力。

14.如权利要求13所述的方法，其中，在再成形过程中，在再成形冲头与杯体的封闭端壁之间布置有再成形冲拔垫。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述再成形冲拔垫包括用于接收冲头的一部分的腔体。

16.一种用于形成具有圆锥形底部的金属杯的装置，该圆锥形底部具有从带有基本上平坦的底部的杯体向内延伸的突出部，所述改进包括：

提供具有基本上平坦的底部和侧壁的金属杯；

用于支撑至少靠近侧壁的金属杯所述底部的内表面的第一工具；和

与所述第一工具相对的用于向金属杯所述底部的外表面施加压力的第二反向工具，所述第二工具包括突出部，该突出部进入形成在所述第一工具中的腔体中，以在杯体底部中形成朝内的突出部。

17.如权利要求16所述的装置，其中，所述第一工具包括其中形成有腔体的模具中心冲头。

18.如权利要求16所述的装置，其中，所述第二工具包括具有向上延伸的突出部的再成形冲头。

19.如权利要求16所述的装置，其中，在形成朝内的突出部时，在第一工具和第二工具之间布置有再成形冲拔垫，该再成形冲拔垫具有基本上居中的腔体。

20.如权利要求16所述的装置，其中，在形成朝内的突出部时，金属杯的侧壁被第三工具支撑。