DE2508828A1

DE2508828A1 - Verfahren und vorrichtung zum tiefziehen eines becherfoermigen gegenstandes

Info

Publication number: DE2508828A1
Application number: DE19752508828
Authority: DE
Inventors: Kazunaga Misonoo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1975-10-02
Also published as: DE2508828B2; JPS588924B2; US3972217A; JPS50125961A

Description

Mt. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Kozo Yoshizaki, Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Tiefziehen eines becherförmigen Gegenstandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tiefziehen eines becherförmigen Gegenstandes, bei welchem ein Rohling auf einem Stempel angeordnet wird und der Stempel durch eine Reihe von Ziehringen hindurchgeführt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

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Bei der Herstellung eines becherförmigen Gegenstandes, der aus Weißblech, Aluminium oder anderem Material durch Tiefziehen gefertigt ist, wird ein Rohling zu einem flachen, schalenform! gen Gegenstand verformt,und dann wird der schalenförmige Gegenstand durch Strecken der Wand zu einem tiefen, becherförmigen Gegenstand gezogen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Verteilung der Wanddicke über die Länge nicht gleichmäßig.

Die Kraft zum Abnehmen oder Abstreifen des so geformten becherförmigen Gegenstandes von einem Stempel ändert sich entsprechend dem Betrag der Verringerung der Wanddicke, der Verformungsgeschwindigkeit, der Verteilung der Wanddicke, der Höhe des becherförmigen Gegenstandes, usw. Die genannte Kraft wird groß, wenn der becherförmige Gegenstand aus Stahlblech hergestellt wird.

Das übliche Verfahren, den becherförmigen Gegenstand durch Verwendung eines Ausschlagringes oder Hakens, der das offene Ende des becherförmigen Gegenstandes hält, während der Stempel herausgezogen wird, abzustreifen, verursacht häufig eine Verformung der Wand am offenendigen Teil, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Je geringer die Wanddicke ist, desto leichter kann dieses eintreten. Die Wanddicke eines aus Stahl hergestellten, becherförmigen Gegenstandes ist geringer als die eines aus Aluminium hergestellten,und daher ist es noch schwieriger, einen aus Stahl hergestellten, becherförmigen Gegenstand vom Stempel nur unter Verwendung des Ausschlagringes abzustreifen.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde ein Verfahren unter Verwendung eines inneren Ausschlagstiftes entwickelt, der innerhalb des Stempels vorgesehen ist, um den Boden des becherförmigen Gegenstandes vom Ende des Stempels wegzudrükken, wie es z.B. in den US-Patentschriften 3 270 544 und

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3 390 565 beschrieben ist. Jedoch ist der Mechanismus zum Herstellen des becherförmigen Gegenstandes, welcher einen solchen Ausschlagstift enthält, komplex.

Darüber hinaus ist die Verformungsgeschwindigkeit durch den inneren Ausschlagstift begrenzt, der sich schneller als der Stempel bewegt und durch den Stoß auf den Gegenstand, welcher die Wirkung des Stiftes begleitet. Ein weiterer Nachteil des innen angeordneten Ausschlagstiftes besteht darin, daß die Form des Bodens des becherförmigen Gegenstandes aufgrund des Vorhandenseins des inneren Ausschlagstiftes begrenzt ist, welcher sich in das und aus dem Ende des Stempels bewegt.

Ein weiteres übliches Vorgehen bestand darin, den zum Formen der becherförmigen Gegenstände verwendeten Stempel abzuschrägen, so daß er am Ende einen.kleineren Durchmesser hat, um den auf dem Stempel hergestellten, becherförmigen Gegenstand leicht abstreifen zu können. Jedoch werden Dosen für Bier oder ähnliche Getränke am offenen Ende etwas eingezogen und mit einem Flansch versehen, nachdem die becherförmige Dose geformt ist, so daß es bei diesen Dosen notwendig ist, am oberen oder offenen Ende eine dickere Wand zu haben, damit sie einer solchen Verformung standhalten kann. Daher ist es fast unmöglich, bei der Herstellung eines Stempels für diese Dosen am Ende eine Abschrägung vorzusehen, um die mit ihm geformte, becherförmige Dose leicht von ihm abstreifen zu können.

Je geringer die Wanddicke einer Dose ist, desto wirtschaftlicher ist sie herzustellen. Jedoch muß der obere Endabschnitt der Wand eine minimale Dicke haben, um der Bearbeitung des Randes während des Einziehens und der Flanschbildung standhalten zu können. Der Durchmesser des Stempels, welcher dem oberen Endabschnitt der Dose entspricht, muß daher kleiner als der des übrigen Stempels sein, wenn die untere Wand des

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fertigen, becherförmigen Teiles eine geringere Dicke als das obere Ende der Wand hat. Dadurch wird das Abstreifen des becherförmigen Gegenstandes vom Stempel noch schwieriger.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tiefziehen eines becherförmigen Gegenstandes anzugeben, mit welchen er leicht ohne Beschädigung oder Verformung des oberen Endabschnittes von einem Stempel abgestreift werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der becherförmige Gegenstand nach Beendigung des Tiefziehens durch einen weiteren Ziehvorgang noch ein wenig weiter bis auf die gewünschten Endabmessungen gezogen wird, wobei die Wanddicke des Gegenstandes um nicht mehr als 10% verringert wird.

Durch dieses Vorgehen wird die bleibende Spannung, die während des letzten Zuges erzeugt wird, verringert, und die Kontaktspannung zwischen dem becherförmigen Gegenstand und dem Stempel wird verringert.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß so aufgebaut, daß jeder der Ziehringe eine Größe aufweist, durch welche die Wanddicke des Rohlings um mindestens 30% verringerbar ist, und daß ein nur wenig ziehender Ring (Glättring) mit Abstand zum letzten der Reihe der Ziehringe angeordnet ist und eine solche Größe aufweist, daß der Rohling auf die Endabmessungen gezogen wird, wobei die Wanddicke des Rohlings um weniger als 10% verringerbar ist.

Die zum Abstreifen des becherförmigen Gegenstandes vom Stempel erforderliche Kraft entspricht der Reibkraft, die zwischen

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dem Stempel und dem becherförmigen Gegenstand auftritt, wenn sie relativ zueinander bewegt werden. Die Reibkraft zwischen der Innenseite des becherförmigen Gegenstandes und dem Stempel beeinflussende Faktoren sind die thermische Druckbeanspruchung, die hervorgerufen wird, wenn sich der becherförmige Gegenstand zusammenzieht, nachdem die beim Ziehen erzeugte Wärme abgeführt ist (im allgemeinen wird lösliches Öl auf den becherförmigen Gegenstand gesprüht, um ihn abzukühlen und die Ziehringe zu schmieren), der Kontaktdruck, der durch elastische Rückverformung des Stempels nach dem Ziehen verursacht wird, und der Kontaktdruck zwischen dem becherförmigen Gegenstand und dem Stempel, der durch den dickeren, offenen Endabschnitt des becherförmigen Gegenstandes hervorgerufen wird, welcher über den Teil des Stempels mit dem größeren Durchmesser gleitet. Außerdem erhöht die durch das Ziehen verursachte restliche Umfangsspannung den Kontaktdruck zwischen dem becherförmigen Gegenstand und dem Stempel.

Daher kann durch Verringern dieser bleibenden Spannung der Kontaktdruck zwischen dem becherförmigen Gegenstand und dem Stempel verringert werden, so daß der becherförmige Gegenstand leichter auf der Außenseite des Stempels gleitet und im Vergleich zur Situation, in welcher die bleibende Spannung groß ist, leicht vom Stempel abgestreift werden kann.

Durch Anwendung dieses Verfahrens ist es nicht notwendig, einen komplexen, inneren Ausstoßmechanismus vorzusehen. Der becherförmige Gegenstand kann leicht mittels des herkömmlichen Hakens oder Abstreifringes ohne Beschädigung des becherförmigen Gegenstandes abgezogen werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1- einen Schnitt, welcher die Form eines becherförmigen Gegenstandes und einen Stempel darstellt,

Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung der Verformung des oberen Endabschnittes eines becherförmigen Gegenstandes, die durch Abstreifen desselben gemäß dem Stande der Technik verursacht wird,

Fig. 3 einen Schnitt einer Stempel- und Ziehringanordnung unter Verwendung eines herkömmlichen Abstreifringes,

Fig. 4 einen Schnitt eines Mechanismus mit einem inneren Ausstoßstift, und

Fig. 5 einen Schnitt einer Stempel- und Ziehringanordnung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist der becherförmige Gegenstand 10, bestehend aus einer Seitenwand 11 und einem Boden 12, dargestellt. Die Seitenwand ist in einen Wandteil 11a mit einer Dicke tw und einen oberen Endabschnitt 11b mit einer Dicke tf unterteilt. Die Dicke tf des oberen Endabschnittes ist größer als die Dicke tw des Wandteiles, um das Beulen des oberen Endabschnitts während der Bildung eines Halses und eines Flansches zu verhindern. Daher ist der Durchmesser des Abschnittes des Stempels 20, welcher dem oberen Endabschnitt des becherförmigen Gegenstandes entspricht, ein wenig kleiner als der Durchmesser des dem Wandteil entsprechenden Teiles.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung des Stempels 20 und von Ziehringen 30a, 30b und 30c, eines Gegenstückes 40 zur Bildung eines nach innen gewölbten Bodens und einen Abstreifring 35, die zur Durchführung eines herkömmlichen Ziehvorganges angeordnet sind.

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Die Wand 11 des becherförmigen Gegenstandes wird gezogen, um die Wanddicke an jedem Ziehring 30a, 30b und 30c um 30% zu verringern.

Fig. 4 zeigt den komplexen Mechanismus eines inneren Ausstoßstiftes 25, der im Stempel 20 angeordnet ist, um eine Verformung 19 der Wand 11b des becherförmigen Gegenstandes 10 zu vermeiden, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wenn der becherförmige Gegenstand einfach durch den Abstreifring 35 abgestreift wird. Dieser innere Ausstoßstift 25 innerhalb des Stempels 20 wird über eine bestimmte Entfernung relativ zum Stempel 20 durch einen Antriebsmechanismus 26 bewegt und schiebt den Boden 12 des becherförmigen Gegenstandes 10 vom Stempel weg, um den Gegenstand vom Stempel zu entfernen. Die Bewegung dieses komplexen Mechanismus verursacht bestimmte Beschränkungen der Verformungsgeschwindigkeit bei dieser Anordnung.

Ferner wirken das freie Ende 25a des inneren Ausstoßstiftes und das Gegenstück 40 zusammen, um den Boden 12 des becherförmigen Gegenstandes 10 zu formen, so daß dort offensichtlich Beschränkungen für die Auslegung der Bodenform vorhanden sind.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung besteht aus einem Stempel 20, Ziehringen 30a, 30b und 30c, einem wenig verformenden Glättring 31, der nur ein geringes Ziehen herbeiführt, einem Abstreifring 35 und einem Gegenstück 40 zur Bildung eines nach innen gewölbten Bodens.

Der Betrag der Verringerung der Wanddicke in jedem Ziehring 30a, 30b und 30c ist größer als 30%, und die Verringerung der Wanddicke im Glättring 31 ist kleiner als 10%.

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Sogar wenn die Entfernung 1 zwischen dem Ziehring 30c und dem Glättring 31 so ist, daß durch beide Ziehringe gleichzeitig auf den becherförmigen Gegenstand eingewirkt wird, wird die Wand 11 eines becherförmigen Gegenstandes bei diesem Verfahren nicht gebrochen, weil der Betrag des Ziehens im Glättring 31 klein ist, d.h. unter 10% liegt.

Die reine Kraft der Spannung in der Wand 11 des becherförmigen Gegenstandes 10 zwischen dem Ende 20a des Stempels 20 und dem wenig ziehenden Glättring 31 ist relativ klein. Aber die zum Ziehen von mehr als 30% im Ziehring 30c erforderliche Kraft tritt zu dieser reinen Spannungskraft hinzu, so daß die Spannung beim wenigen Ziehen größer als die bei diesem Ziehvorgang mit dem Glättring selbst auftretende Kraft wird. Dadurch ist die bleibende Spannung am Umfang größer,als wenn der Glättring 31 selbst benutzt würde, und so wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgäbe,insbesondere die wesentliche Verringerung der Restspannung und der zum Abnehmen des becherförmigen Gegenstandes erforderlichen Kraft,nicht vollständig erfüllt.

Daher wird es vorgezogen, die Entfernung 1 größer als die Höhe L des fertigen, becherförmigen Gegenstandes (Fig. 1) zu wählen. Es werden jedoch auch sehr gute Ergebnisse bei der Verringerung der zum Abnehmen des becherförmigen Gegenstandes 10 erforderlichen Kraft erzielt, wenn 1 größer als die Hälfte von L ist. Dieses ist sehr nützlich bei der Auslegung der Vorrichtung, so daß sie minimalen Platz beansprucht.

Ein in Fig. 1 gezeigter, becherförmiger Gegenstand 10 aus Weißblech mit den Abmessungen tw = 0,11 mm, tf = 0,18 mm und einem Innendurchmesser von 65,40 mm wurde aus einem tiefgezogenen Becher mit einem Innendurchmesser von 65,60 mm gezogen und dann von dem Stempel 20 abgenommen.

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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrug die Entfernung 1 gemäß Fig. 5 65 mm,und die Höhe des fertigen, becherförmigen Gegenstandes betrug 130 mm. Der Wert der zum Abstreifen des becherförmigen Gegenstandes erforderlichen Abstreifkraft wurde mit einem Spannungsmesser am Stempel 20 gemessen. Die Ergebnisse des gewöhnlichen Verfahrens im Vergleich zum erfindungsgemäßen Verfahren sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Tabelle

	Versuch	Verringerung	Verringe	Abstreif	Verformung am
		im 3. Zieh	rung im	kraft	oberen Ende
Verfahren		ring	Glättring		des Bechers
	A	(Ziehring 30c)	(31)		(19 in Fig.2)
übliches	B	42%		413 kg	90%
Verfahren	A	35		407	85
erfin	B	35%	10,0%	235 kg	4%
dungs gemäßes	C	37	8,5	200	1
Verfahren	D	39	5,0	206	1
	40	2,7	240	5

Aus den obigen Daten ist zu erkennen, daß durch das zusätzliche geringe Ziehen im Glättring die zum Abstreifen des becherförmigen Gegenstandes 10 erforderliche Kraft auf ungefähr die Hälfte der beim gewöhnlichen Verfahren erforderlichen verringert werden kann, und daß der becherförmige Gegenstand leicht abgestreift werden kann, ohne daß ein innerer Ausstoßstift 25 innerhalb des Stempels 20 notwendig ist. Darüber hinaus wird die Größe des Abriebs am Stempel 20 im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren verringert. Die Verringerung der

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Kraft ist sogar noch größer, wenn der wenig ziehende Glättring in einer Entfernung von etwas mehr als der Hälfte der Höhe des fertigen,becherförmigen Gegenstandes entfernt angeordnet ist.

Kurz zusammengefaßt werden durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tiefziehen eines becherförmigen Gegenstandes geschaffen, bei welchen ein Rohling auf einem Stempel angeordnet und der Stempel durch eine Reihe von Ziehringen hxndurchgetrxeben werden, so daß die zum Abstreifen des gezogenen, becherförmigen Gegenstandes vom Stempel erforderliche Kraft wesentlich geringer als bei einem herkömmlichen Verfahren ist. Nach Beendigung des Tiefziehens wird der becherförmige Gegenstand durch einen Ziehvorgang auf die gewünschten Fertigabmessungen gezogen, wobei die Wanddicke des Gegenstandes um nicht mehr als 10% verringert wird. Dieses wird mittels eines wenig ziehenden Glättringes durchgeführt, der von dem letzten der Reihe der Ziehringe vorzugsweise mehr als die Hälfte der Höhe des fertigen, tiefgezogenen Gegenstandes entfernt ist.

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Claims

Patentansprüche

1. J Verfahren zum Tiefziehen eines becherförmigen genstandes, bei welchem ein Rohling auf einem Stempel angeordnet wird und der Stempel durch eine Reihe von Ziehringen hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet daß der becherförmige Gegenstand nach Beendigung des Tiefziehens durch einen weiteren Ziehvorgang noch ein wenig weiter bis auf die gewünschten Endabmessungen gezogen wird, wobei die Wanddicke des Gegenstandes um nicht mehr als 10% verringert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem, in einen becherförmigen Rohling, aus welchem der fertige Gegenstand gezogen werden soll, einsetzbaren Stempel und einer,Reihe von miteinander ausgerichteten Ziehringen, durch welche der Stempel bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Ziehringe (30a, 30b, 30c) eine Größe aufweist, durch welche die Wanddicke des Rohlings um mindestens 30% verringerbar ist, und daß ein nur wenig ziehender Ring (Glättring 31) mit Abstand zum letzten der Reihe der Ziehringe (30a, 30b, 30c) angeordnet ist und eine solche Größe aufweist, daß der Rohling auf die Endabmessungen gezogen wird, wobei die Wanddicke des Rohlings um weniger als 10% verringerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der nur wenig ziehende Ring (Glättring 31) in einer Entfernung (1) vom letzten Ziehring (30c) angeordnet ist, die mindestens die Hälfte der Höhe (L) des fertigen, tiefgezogenen, becherförmigen Gegenstandes (10) beträgt.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der nur wenig ziehende Ring (Glättring 31) in einer Entfernung (1) vom letzten Ziehring (3Oc) angeordnet ist, die größer als die Höhe (L) des fertigen, tiefgezogenen, becherförmigen Gegenstandes (10) ist.

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