DE2927755C2

DE2927755C2 - Verfahren zum Ziehen eines dünnwandigen konischen Behälters sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE2927755C2
Application number: DE2927755A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. 4005 Meerbusch Herten
Original assignee: Blechwarenfabrik Gustav Gruss & Co 4010 Hilden De
Current assignee: Blechwarenfabrik Gustav Gruss & Co 4010 Hilden De
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2927755A1; DK295480A; EP0022211A1; US4386514A; JPS5619932A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen eines dünnwandigen konischen Napfes aus einem ebenen oder napfförmigen Rohling aus Blech, mit einer UmfangswanO, die mit der Mittelachse des Napfes einen Winkel kleiner als 60° vorzugsweise einen Winkel von 3° einschließt, unter Verwendung eines starren Ziehringes (Matrize), eines das Material des Rollings gegen den Ziehrhg andrückenden starren Niederhalters und eines starren Ziehstempels, der das Material des Rohlings in die Öffnung des Ziehringes drückt, wobei das aus dem Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring (Niederhalterbereich) nachfließende Material des Rohlings in einer den Stempel umgebenden ersten Verformungszone durch Gleitziehen verformt wird und über die sich an den Niederhalterbereich anschließende Innenkante des Ziehringes in einen als zweite Verformungszone dienenden und zwischen Stempel und Ziehring gebildeten freien Hohlraum hineinfließt und dort zu dem konischen Napf verformt wird.

In Weiterbildung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, wie sie zum Durchführen dieses Verfahrens bevorzugt verwendet werden kann.

Ein sehr verbreitetes und wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen von Näpfen bzw. Behältern ist die spanlose Verformung durch Tiefziehen unter Zug-Druck-Formen eines Blechzuschnittes zur Napfform, wobei dieses Tiefziehen in einem an die Blechdicke angepaßten, eng begrenzten Ziehspalt erfolgi, der bereits bei

Beginn des Ziehprozesses zwischen der Öffnungswandung des Ziehringes und der äußeren Mantelfläche des in den Ziehring eintauchenden Ziehstempels gebildet wird.
Bei Beachtung und richtiger Bemessung sämtlicher sich teilweise gegenseitig beeinflussender Ziehparameter, wie beispielsweise Zug- und Druckkräfte sowie bei richtiger Ausbildung des Ziehringradius, über den das Blech in einem unveränderlichen Umlenkwinkel von 90° in den Ziehspalt gezogen wird, lassen sich mit diesem bekannten Verfahren Näpfe mit rein kreiszylindrischer Form herstellen, wobei die Formbildung nach dem Umlenken des Materials über den Ziehringradius bzw. über die Innenkante des Ziehringes beendet ist.

Es wurde nun bereits vorgeschlagen (DE-OS 27 04 117/FR-PS 23 40 151), dieses bei der Hersteilung von kreiszylinderförmigen Näpfen bzw. Behältern benutzte Verfahren auch bei der Herstellung von konischen Näpfen zu verwenden, wobei die öffnung des

Ziehringes sowie der Ziehstempel jeweils konisch ausgeführt sind. Bei diesem bekannten Verfahren ist der Rohling aus Blech während des Ziehvorganges zwischen einer ebenen Fläche des Ziehringes und einer ebenen Fläche eines den Ziehstempel umgebenden ringförmigen Niederhalters eingespannt, wobei die Niederhalterkraft, d. h. die Kraft mit der der Niederhalter gegen den Blechrohling anliegt, von auf den Niederhalter einwirkenden Druckfedern erzeugt vird. Das Ziehen des Rohlings in den konischen Napf erfolgt auch bei diesem bekannten Verfahren grundsätzlich so, daß der Ziehstempel das Material des Rohlings in die Öffnung des Ziehringfs drückt, wobei das aus dem Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring (Niederhalterbereich) nachfließende Material des Rohlings in einer den Ziehstempel umgebenden ersten Verformungszone durch Gleitziehen verformt wird und dann über die sich an den Niederhalterbereich anschließende Innenkante des Ziehringes in einen als zweite Verformungszone dienenden und zwischen Ziehstempel und Ziehring gebildeten freien Hohlraum bzw. Spalt hineinfließt, um dort zu dem konischen Napf verformt zu werden. Wegen der konischen AusbiJdung des Ziehstempefs sowie der Öffnung im Ziehring entsteht am Beginn des Ziehvorganges im Werkzeug zwischen Ziehstempel und Ziehring ein entsprechend breiter Spalt, der zu einem sog. »freien Materialring« beim verwendeten Rohling bzw. Blech führt und der von dem Niederhalter nicht erfaßt wird. Da sich außerdem der Umlenkwinkel für das Blech an der Innenkante des Ziehringes mit zunehmend in die Öffnung dieses Ziehringes eintretendem Ziehstempel ständig verändert, hat das Blech die Tendenz, in der Umfangswandung des entstehenden konischen Napfes unerwünschte Längsfalten, d. h. sogenanntes »Falten zweiler Art« zu bilden, die auch in der endgültigen Schließstellung des Werkzeuges nicht mehr beseitigt werden können. Außerdem tritt mit zunehmender Ziehtiefe auch eine sich ständig vergrößernde, material- und werkzeugbedingte Zipfelbildung im Flanschbereich des Naples ein, die die nachteilige Faltenbildung noch fördert und darüber hinaus einen unerwünschten Mehrverbrauch an Material verursacht.

Bei dem bekannten Verfahren wird nun versucht, vor allem die »Falten zweiter Art« dadurch zu vermeiden, daß die Innenfläche des Ziehringes im Anschluß an die Innenkante dieses Ringes einen stufenförmigen Abschnitt aufweist, und daß zwischen Ziehstempel und Niederhalter ein den Ziehstempel umgebender zusätzlicher Ring vorgesehen ist, der in diesen stufenförmigen Abschnitt hineinbewegbar ist, und zwar unter Verwendung von Druckfedern, die auf den zusätzlichen Ring einwirken. Die Faltenbildung soll nun bei dem bekannten Verfahren speziell dadurch vermieden werden, daß das in die öffnung des Ziehringes fließende Material des Rohlings über drei Kanten bzw. Radien des Ziehwerkzeuges fließt, nämlich über die Innenkante des Ziehringes sowie über zwei weitere Kanten, von denen eine von dem teilweise in den stufenförmigen Abschnitt hineinreichenden zusätzlichen Ring und eine weitere Kante von dem stufenförmigen Abschnitt gebildet sind. Am Ende des Ziehvorganges wird bei dem bekannten Verfahren der zusätzliche Ring vollständig in den stufenförmigen Abschnitt hineinbewegt, um so zusätzlich noch eine Stufe in den oberen Rand des hergestellten Napfes einzudrücken.

Es ist ernsthaft zu bezweifeln, daß mit diesem bekannten Verfahren konische Näpfe ohne die unerwünschten Längsfalten (Falten zweiter Art) in der Umfangswand hergestellt werden können. Hier ist vor allem auch zu berücksichtigen, daß zu den Spannungen im Material des Rohlings, die in der zweiten Verformungszone durch das konische Verformen auftreten und zu den »Falten zweiter Art« führen, Restspannupgen sowie möglicherweise sogenannte »Falten erster Art« hinzukommen, die im Material des Rohlings entstehen, bevor dieses Material über die Innenkante des Ziehringes fließt. Da bei dem bekannten Verfahren der Niederhalter durch Federkraft gegen den Rohling angedrückt anliegt, ist nicht auszuschließen, daß sich die Dicke des Materials während des Ziehvorganges in einem Teil des Niederhalterbereichs bzw. im Spalt zwischen Ziehring und Niederhalter verändert. Der Abstand zwischen Ziehring und Niederhalter wird dann durch die größte Materialdicke bestimmt, so daß beim Ziehvorgang schließlich Zonen auftreten können, in denen weder der Niederhalter noch der Ziehring genügend fest am Rohling angepreßt anliegen, wodurch das Material des Rohlings die Möglichkeit zum Ausbeulen sowie zur Einleitung der »Falten erster Art« erhält, wodurch die Tendenz zur Bildung von »Falten zweiter Art« in der Umfangswand des hergestellten Napfes noch verstärkt wird.

Im übrigen benötigt das bekannte Verfahren ein relativ aufwendiges Werkzeug, da hier praktisch ein zweiteiliger Ziehstempel erforderlich ist. der aus dem eigentlichen konischen Ziehstempel und aus dem zusätzlichen Ring besteht.

Da sich dünnwandige konische Näpfe in einem einzigen Arbeitsgang bzw. in einem einzigen, abschließenden Zug aus einem Rohling aus Blech nach dem beschriebenen bekannten Verfahren nicht einwandfrei herstellen lassen, wurden auch bereits sogenannte abgestufte Ziehverfahren vorgeschlagen, bei denen beim Ziehen von konischen Näpfen zunächst durch Tiefziehen ein Rohling erzeugt wird, der sich aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden kreiszylindrischen Abschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser zusammensetzt und der dann in einem besonderen Werkzeug, einem sogenannten »Fertigschlagwerkzeug«, in die endgültige konische Form gebracht wird. Zur Herstellung konischer Näpfe, deren Umfangswand mit der Achse des Napfes einen Winkel kleiner als 60° einschließt, können je nach Napftiefe bzw. Ziehtiefe mitunter zehn oder mehr Einzelzüge notwendig sein, um den Rohling mit den kreiszylinderförmigen Abschnitten herzustellen. Diese bekannten abgestuften Ziehverfahren bedingen einen erheblichen Aufwand an Werkzeugen und Umformmaschinen.

Weiterhin ist ein nach einem ähnlichen Prinzip arbeitendes Kompaktwerkzeug bekannt (DE-OS 24 51 511). Bei diesem Werkzeug wird der Rohling bzw. die aus mehreren aufeinanderfolgenden und im Durchmesser jeweils abnehmenden kreiszylindrischen Abschnitten zusammengesetzte Vorform in einem Ziehwerkzeug nach und nach durch eine entsprechende Anzahl gesteuerter und teleskopartig ineinandergreifender Zieh- und Gegendruckringe erzeugt.

Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen die kreiskonische Endform unmittelbar in einem Ziehwerkzeug erzeugt wird, und zwar dadurch, daß der nicht erfaßte sogenannte »freie Matenalring« des verwendeten Rohlings bzw. Blechzuschnitts, d. h. der effektive Abstand zwischen Niederhalter und Ziehstempel während des Ziehvorgangs durch zusätzliche bewegliche Werkzeughilfselemente verringert wird, um so durch mehrere kleine und aufeinanderfolgende Einzelziehstufen zu besseren Ziehverhältnissen und Fr?ehnisRpn 711

gelangen. Hierbei werden beispielsweise zusätzliche Ringelemente verschiedenster Ausbildung mit oder ohne Steuerung im Werkzeugraum bzw. am Ziehstempel verwendet Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden beispielsweise zur Herstellung flacher konischer Näpfe mehrere gegen die Wirkung von Abstützfedern verschiebbare Unterstützungsringe mit konischen Endflächen eingesetzt (DE-PS 39 23 48). Mit Hilfe des Federdrucks sollen diese während des Ziehvorganges nach und nach abstützend den Abstand zwischen Ziehstempel und Niederhalter den »freien Materialring« des Rohlings verkleinern und durch ihren Gegendruck die Entstehung von Falten in der Wandung des hergestellten Napfes bzw. Behälters verhindern.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (US-PS 33 02 441) wird ein Ziehstempel verwendet, auf dem mehrere Ringe konzentrisch übereinander angeordnet sind, die ebenfalls Ziehstempelfunktion haben und eine konische Endfläche besitzen. Schon wegen des Platzbedarfs für die zusätzlichen Ringe ist dieses bekannte Verfahren bzw. das hierbei verwendete Werkzeug nicht zum Tiefziehen von hohen konischen Näpfen geeignet, deren Wandung mit der Napfachse einen sehr kleinen Winkel einschließt Im übrigen bedingt auch dieses bekannte Verfahren bzw. die hierbei verwendete Vorrichtung einen komplizierten Werkzeugaufbau und damit hohe Werkzeugkosten.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren (DE-OS 24 50 624) zum Pressen von kugelkalottenartig gewölbten Behälterboden, wobei diese Böden eine Dicke von vier bis zehn Millimetern aufweisen. Zum Ziehen von dünnwandigen konischen Näpfen, die als Verpackungsbehälter bzw. -dosen dienen und deren Wandstärke in der Größenordnung von 035 mm liegt ist dieses bekannte Verfahren weder bestimmt noch geeignet Im * übrigen erfolgt auch dieses bekannte Verfahren in zwei Stufen mit Hilfe eines Stempels, der aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten und relativ zueinander bewegbaren Teilen besteht

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Tiefziehen von Karosserieteilen auf Karosseriepressen (»Werkstatt und Betrieb« - 104/1971, Heft 10,S. 740-744),bei dem in bestimmten Grenzbereichen die Blechhalterkraft unter Umständen größer ist als die Ziehkraft. Zum Herstellen von dünnwandigen konischen Näpfen ist auch dieses bekannte Verfahren weder bestimmt noch geeignet wobei speziell auch die Probleme, die mit der Herstellung von dünnwandigen konischen Näpfen verbunden sind, beim Herstellen von Karosserieteilen überhaupt nicht auftreten.

Bekannt ist weiterhin (VDI-Richtlinien 3141) bei Ziehwerkzeugen im Bereich der Innenkante des Ziehringes Wülste vorzusehen, um so eine Vorumformung des Materials vor dem Einfließen in die Öffnung des Ziehringes zu erreichen und damit die Gefahr einer Faltenbildung sowie die Gefahr einer Rißbildung im Material zu vermindern.

Grundsätzlich war es auch bekannt (US-PS 34 52 566) beim Ziehen von kreiszylinderförmigen Hülsen aus Kunststoff einen plattenförmigen Rohling aus festem Kunststoff zwischen zwei plattenförmigen Werkzeugteilen einzuspannen, von denen der eine die Funktion eines Ziehringes aufweist und mit einer Bohrung bzw. öffnung versehen ist und der andere die Funktion eines Niederhalters besitzt und mit einem verschiebbaren Stempel versehen ist Um sicherzustellen, daß der Kunststoff-Rohling nur im Bereich um die Öffnung zwischen den beiden plattenförmigen Werkzeugteilen eingespannt ist, weisen die beiden einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten der plattenförmigen Werkzeugteile um die öffnung bzw. um den Stempel jeweils einen vorstehenden ringförmigen Wulst auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zum Ziehen von dünnwandigen konischen Näpfen aus Blech aufzuzeigen, welches die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet und mit welchem es möglich ist, bei einfacher Ausbildung des Werkzeugs dünnwandige konische Näpfe ohne die Gefahr von Faltenbildungen im wesentlichen in einem einzigen, abschließenden Zug aus einem Rohling zu formen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß die auf den Rohling einwirkende Niederhaltcrkraft die durch den Z'ehstempel auf das Material des Rohlings ausgeübte iCraft um ein Vielfaches soweit übersteigt daß in der zweiten Verformungszone ein Streckziehen unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke stattfindet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das eigentliche Formen bzw. Formtiefen des Rohlings zu der gewünschten Napfform in der zweiten Verformungszone durch Streckziehen des Bleches bzw. Materials zwischen der Ziehstempelbodenkante und der Innenkante des Ziehringes unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke, und zwar in einem völlig freien Hohlraum, insbesondere auch ohne zusätzliche Hilfselemente, gegen die sich das Material des Rohlings abstützen könnte, welches dabei fortwährend aus der gleitenden Einspannung im Niederhalterbereich nachgezogen wird.

Das »Gleitziehen in der ersten Verformungszone« bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Vefahren vor allem, daß das Material des Rohlings insbesondere durch den Niederhalter eine so starke Einspannung erfährt daß es aufgrund der Einwirkung des Ziehstempels zwar in die erste Verformungszone, d. h. in den Niederhalterbereich radial nach innen zufließen kann, hierbei jedoch mit radialen Zugspannungen beaufschlagt wird.

Die »starre Ausbildung« des Ziehringes (Matrize), des Niederhalters sowie des Ziehsempels bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem daß diese Werkzeugteile nicht aus mehreren relativ zueinander beweglichen Einzelteilen oder Hilfselementen bestehen, bedeutet vornehmlich jedoch auch, daß insbesondere der Niederhalter keine elastischen Mittel, wie beispielsweise Druckfedern aufweist die verhindern, daß die vom Niederhalter zum Einspannen des Rohlings im Niederhalierbercich auf den Rohling ausgeübte Kraft des Ziehstempels um ein Vielfaches soweit übersteigt daß das in der zweiten Verformungszone erforderliche Streckziehen erfolgt welches bei einer bevorzugten Ausführungsform zu einer Streckung des Materials von etwa 30% — bezogen auf das Material des Rohlings — führt

Im Gegensatz zum normalen Streckziehen, bei dem der Rohling zwischen den Werkzeugteilen unverrückbar fest eingespannt ist erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ziehen des Napfes aus einer zwar sehr kraftschlüssigen, jedoch noch geringfügig gleitenden Einspannung in der ersten Verformungszone. Durch dieses überhöhte Einspannen ergibt sich das die Erfindung auszeichnende Verformen des Rohlings durch Gleit-Streckziehen zur konischen Napfform.
Die für diese Gleit-Streckziehen erforderliche Ein-

spannung des Rohlings erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in dem Spalt, der zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring gebildet wird, d. h. die für das Gleit-Streckziehen erforderliche Einspannkraft des Rohlings wird beispielsweise durch eine stark überhöhte, regelbare Niederhaltekraft erreicht, die die Ziehstempelkraft um ein Mehrfaches übersteigt. Um diese Kraft wirkungsvoller und auch regulierbarer auf das durchfließende Blech aufzubringen und somit die Einspannung des Bleches noch kraftvoller zu halten, ist es beispielsweise zweckmäßig, die auf den Rohling einwirkende Fläche des Niederhalters und die entsprechende Fläche des Ziehringes so auszugestalten, daß der Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring einen um einige hundertstel Millimeter verringerten kreisringförmigen Abschnitt aufweist, der dann vorzugsweise an dem der Ziehringöffnung bzw. der Ziehringkante benachbarten inneren Rand des Niederhaltebereichs (Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring) vorgesehen ist. Durch diesen verengten Bereich des Spaltes wird ein sehr hoher spezifischer Flächendruck auf das durchfließende Blech ausgeübt, wodurch dieses dann gleichzeitig auch eine gewisse Abstreckung erfährt.

Die auf das durchfließende Blech ausgeübte sehr hohe Halte- bzw. Einspannkraft ist Voraussetzung dafür, um für das Gleit-Streckziehen genügend große radiale Zugspannungen im Blech zu erzeugen, durch die dann die bei der konischen Formbildung infolge der Durchmesserreduktion entstehenden tangentialen Druckspannungen in tangentiale Zugspannungen umgewandelt werden, wodurch die aus dem Materialüberschuß herrührende »Faltenbildung zweiter Art« eliminiert wird.

Die konische Formbildung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter laufender Veränderung des Neigungswinkels der Napfwandung sowie unter ständiger Reduzierung des Durchmessers der gesamten, sich bildenden Wandfläche, und zwar ohne jede Zwangsführung einer formschlüssigen Abstützung bzw. ohne Zuhilfenahme sonstiger zusätzlicher Werkzeughilfseleinente. Mit der Vergrößerung der Blechoberfläche sowie mit der gleichzeitigen Verringerung der Blechdicke bei diesem Formtiefen tritt entsprechend auch eine zunehmende Materialverfestigung auf, die sich auf die konische Formbildung stabilisierend auswirkt

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt eine Blechdickenänderung in der Form auf, daß der hergestellte Napf eine Blechdicke besitzt, die sich ausgehend vom Bodenmittelpunkt des Napfes radial nach außen und entlang einer Mantellinie des Napfes vom Boden zum oberen Öffnungsrand entsprechend einer Kurve bzw. Rcduktionskurvc ändert, die in ihrer Formgebung in etwa einer Handsichel entspricht Im Bodenbereich ist dabei die Blechdicke im wesentlichen konstant, liegt jedoch deutlich unterhalb der Blechdicke des verwendeten Ausgangsmaterials bzw. Rohlings. Im Wandbereich nimmt die Blechdicke in Richtung »Napfboden-Napföffnung« zunächst ab und dann wieder zu, wobei sich die Blechdicke am oberen Rand des Napfes der Blechdicke des Ausgangsmaterials annähert bzw. die Blechdicke des Rastflansches wesentlich über der Blechdicke des Ausgangsmaterials liegt Die maximale Schwächung des Bleches liegt bei Näpfen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, am Übergang vom unteren zum mittleren Drittel der Napfwandhöhe. Mit gleicher Tendenz, jedoch spiegelbildlich, verläuft die Härtekurve, die jedoch dann insgesamt oberhalb der Härte des Ausgangsmaterials liegt

IDa bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hohe Druckkräfte auf den Rohling aufgebracht werden müssen, um das Gleitstreckziehen zu erreichen, und dementsprechend hohe Reibungskräfte am Blech auftreten, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßig, eine entsprechende Schmierung vorzusehen, um ein Reißen des Bleches beim Durchziehen zu vermeiden. Für diese Schmierung können beispielsweise beide Oberflächenseiten des Blechrohlings mit einem Gleitlack auf Phenol-Epoxyharz-Basis beschichtet werden. Dieser Auftrag, der beispielsweise nur einige tausendstel Millimeter dick ist und sehr gleichmäßig erfolgen kann, eignet sich besonders gut als Schmierung, da er sich am Blech fest verankert und außerdem äußerst elastisch ist. Ein Elementenschutz für den Gleitlack wird nicht beansprucht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Rohling ein kreiszylinderförmiger Napf verwendet, dessen Durchmesser etwas größer ist als der maximale Durchmesser des herzustellenden kreiskonischen Napfes. Dieser kreiszylinderförmige Rohling wird dann entweder durch Weiterziehen oder aber vorzugsweise durch Stülpziehen und unter Verwendung der besonderen Merkmale der Erfindung in die gewünschte Napfform umgeformt. Die erste Verformungszone liegt dabei im Budenbereich des kreiszylinderförmigen Rohlings.

In Weiterbildung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die zum Ziehen kreiskonischer Näpfe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet ist, mit einem starren Ziehring, mit einem starren Ziehstempel, mit einem starren Niederhalter sowie mit wenigstens einem konzentrisch zur Achse des Ziehstempels und außerhalb der öffnung des Ziehringes liegenden, vorzugsweise zwischen Niederhalter und Ziehring gebildeten Spalt, in dem das Material des Rohlings geführt ist. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt als Abstreckspalt ausgebildet ist.
Dieser Abstreckspalt ist dabei beispielsweise zwisehen der Stirnfläche des Niederhalters und der Stirnfläche des Ziehringes gebildet. Es ist jedoch auch möglich, anstelle von oder aber zusätzlich zu dem Abstreckspalt zwischen der Stirnfläche des Niederhalters und der Stirnfläche des Ziehringes einen Abstreckspalt vorzusehen, der den Ziehring oder aber den Niederhalter umgibt In beiden Fällen erfolgt durch diesen Abstreckspalt eine Verminderung der Blechdicke der Wandung eines Rohlings in Form eines kreiszylinderförmigen Napfes, wobei der Rohling sowohl im Stülpzug als auch im Weiten:ug in die gewünschte kreiskonische Napfform verformt wird.

Das crfindungserr.äße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich durch eine besonders einfache Ausgestaltung der Ziehwerkzeuge (Ziehring und Ziehstempel) sowie durch eine optimale Materialausnutzung aus. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten kreiskonischen Näpfen sind frei von unerwünschten Falten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspiriichen beschrieben.

E'ie Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt
Fig. la und Ib in schematischer Darstellung den Ziehring, den Niederhalter, den Ziehstempel sowie den Blechrohling bzw. den fertiggestellten Napf in verschiedenen Phasen des Formprozesses bei einer ersten Ausführangsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw.

der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch bei einer abgewandelten Ausbildung des Ziehringes sowie des mit dem Ziehring zusammenwirkenden Niederhalters,

Fig.3 eine ähnliche Darstellung wie Fig.2, jedoch bei zylinderförmig ausgebildetem Ziehstempel und Ziehring,

Fig.4a und 4b eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, wobei zusätzlich zu dem Ziehring, Niederhalter und Zugstempel ein weiterer, eine zusätzliche Abstrekkung des Materials erzeugender Abstreckring vorgesehen ist,

F i g. 5 eine Abwandlung des Werkzeugs gemäß F i g. 4, wobei der Niederhalter sowie der Abstreckring zu einem einzigen Teil zusammengefaßt sind,

F i g. 6 eine ähnliche Ausführung wie F i g. 5,

Fig.7 eine Abwandlung des Werkzeugs gemäß F i g. 4, wobei Ziehring und Abstreckring ortsfest gehalten und Ziehstempel und Niederhalter bewegbar sind,

F i g. 8 eine graphische Darstellung, die den Verlauf der Wanddicke eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Napfes zeigt.

In den Fig. la und Ib ist im Schnitt ein Ziehring 1 dargestellt, der eine innere, sich nach unten konisch verjüngende öffnung 2 besitzt. In diese öffnung 2 ist von oben her ein Ziehstempel 3 einführbar, der sich zu seiner Bodenfläche 3' hin ebenfalls konisch bzw. kegelstumpfförmig verjüngt. Die Innenwandung der öffnung 2 und die kegelstumpfförmige Mantelwandung des Ziehstempels 3 sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß beide die gleiche Neigung gegenüber der Achse des Ziehstempels 3 bzw. der öffnung 2 aufweisen.

Konzentrisch zum Ziehstempel ist ein Niederhalter 4 in Form eines Ringes angeordnet, wobei dieser Niederhalter, der ebenso wie der Ziehstempel 3 relativ zum Ziehring auf- und abbewegbar ist, mit seiner unteren Stirnseite 4' zur Anlage mit dem oberen Rand des Ziehringes 1 bzw. mit der Oberseite des auf dem oberen Rand des Ziehringes 1 liegenden Rohlings 5 gebracht werden kann. Der Rohling 5, der aus Metallblech hergestellt ist, weist bei der dargestellten Ausführungsform die Form eines flachen (niedrigen) kreiszylinderförmigen Napfes auf. Der Durchmesser dieses kreiszylinderförmigen Napfes ist größer als der maximale Durchmesser des fertiggestellten kreiskonischen Napfes 6, wobei im übrigen der Innendurchmesser des Rohlings 5 so gewählt ist, daß dieser Rohling mit seiner zylinderförmigen Umfangswandung 5' an der äußeren Umfangswandung des Ziehringes anliegt Die Umfangswandung 5' erstreckt sich vom oberen Rand des Ziehringes 1 nach unten.

Die Fig. la zeigt links die Ausgangsform, in der sich die Werkzeugteile sowie der Rohling bei Beginn des Ziehvorganges befinden. Am Beginn des Ziehvorgangs wird zunächst der Niederhalter entsprechend dem Pfeil A mit seiner unteren Stirnfläche 4' gegen den Boden des kreiszylinderförmigen Rohlings 5 angepreßt, wodurch der Rohling im äußeren Bodenbereich zwischen der unteren Stirnfläche 4' des Niederhalters 4 und c"em oberen Rand des Ziehringes 1 eingespannt ist Die Einspannung erfolgt dabei jedoch in der Weise bzw. mit einer solchen Kraft, daß beim Niederbewegen des Ziehstempels 3 in Richtung des Pfeiles B das Material des Rohlings unter Abstreckung in dem Spalt zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 1 über die innere Kante 7 des Ziehringes 1 in die Öffnung 2 dieses Ziehringes hineingezogen wird. Hierdurch tritt zunächst ein Vorverformen des Materials im Niederhaltebereich, d. h. im Bereich des Spaltes zwischen dem Niederhalter 4 und dem Ziehring 1 durch Gleitziehen auf, während das endgültige Formtiefen durch Gleitstreckziehen des Rohlings 5 unter Vegrößerung der Blechoberfläche sowie gleichzeitig unter Verringerung der Blechdicke in der öffnung 2 des Ziehringes 1 bzw. im Bereich zwischen der Innenwandung dieser öffnung und dem Ziehstempel sowie im Bereich der Bodenfläche 3' des Ziehstempels erfolgt. Die Fig. la

ίο und Ib zeigen rechts bzw. links jeweils verschiedene Zwischenformen, die die Werkzeugteile sowie der Rohling 5 beim Ziehen bzw. beim Eindringen des Ziehstempels 3 in den Ziehring 1 aufweisen, bis der Ziehstempel 3 vollständig in die öffnung 2 des Ziehringes 1 eingetreten ist und die Werkzeugteile somit die in der F i g. 2b rechts von der Mittellinie dargestellte Endstellung aufweisen. In dieser Endstellung liegt der Ziehstempel 3 mit seiner kegelstumpfförmigen Mantelfläche gegen die Innenfläche des fertiggestellten Napfes 6 an, während die Außenfläche des Napfes gegen die Wandung der öffnung 2 anliegt.

Nach dem Fertigstellen des Napfes 6 werden der Ziehstempel 3 sowie der Niederhalter 4 zurückgezogen, so daß der Napf 6 dann aus dem Ziehring 1 entnommen werden kann.

Die F i g. la und Ib zeigen insbesondere auch, daß das eigentliche Formtiefen des Rohlings 5 zum Napf 6 in einem freien Hohlraum zwischen Ziehstempel 3 und Ziehring 1 ohne zwangsläufige Führung des Materials erfolgt, und daß sich außerdem der Winkel, den die konische Umfangswandung des Rohlings während des Ziehvorgangs mit der Achse des Ziehstempels 3 bzw. mit der Symmetrieachse des fertiggestellten Napfes 6 einschließt, ständig ändert. Außerdem zeigen die F i g. 1 a und Ib, daß das Material des Rohlings 5 bzw. das Material der zylinderförmigen Umfangswand 5' dieses Rohlings beim Formtiefen des Napfes 6 ständig durch den Spalt zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 1 nachfließt. Weiterhin ist den F i g. la und Ib zu entnehmen, daß das Formtiefen des Napfes 6 aus dem Rohling 5 in einer Weise erfolgt die auch als »Stülpzug« bezeichnet werden kann, d. h. beim Ziehen bzw. Formtiefen wird durch den Ziehstempel 3 die Bodenfläche des kreiszylinderförmigen Rohlings 5 nach innen, d. h. in den von der Umfangswandung 5' umschlossenen Raum hineingedrückt

Obwohl das Ziehwerkzeug bei der in den F i g. 1 a und Ib dargestellten Ausführungsform aus einem Ziehring mit kegelförmiger öffnung und aus einem Ziehstempel mit kegelförmiger Mantelfläche besteht, wäre es bei dem beschriebenen Verfahren auch möglich, einen Ziehstempel mit kreiszylindrischer Mantelfläche und mit einem Durchmesser zu verwenden_; der dem kleinsten Durchmesser des Napfes 6 bzw. dem Durchmesser des geschlossenen Bodens des Napfes 6 entspricht Grundsätzlich wäre es weiterhin auch möglich, anstelle eines Ziehringes mit einer sich nach unten hin kegelförmig verengenden öffnung einen solchen Ziehring zu verwenden, dessen öffnung über die gesamte Höhe des Ziehringes einen im wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist

Fig.2 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung bzw. ein Ziehwerkzeug zum Ziehen des Napfes 6 aus dem Rohling 5, wobei dieses Ziehwerkzeug wiederum aus dem Ziehring 1, aus dem Ziehstempel 3 sowie aus dem ringförmigen Niederhalter 4 besteht In der F i g. 2 ist links von der Mittel- bzw. Symmetrieachse wiederum die Ausgangsfnrm, d. h. derjenige Zustand dargestellt, den die Teile am Beginn des Ziehvorgangs einnehmen, wäh-

rend rechts von der Mittellinie die Endform bzw. der Zustand dargestellt ist, den die Teile am Ende des Ziehvorgangs einnehmen.

Hinsichtlich der Form des Rohlings 5, der Ausbildung des Ziehstempels 3 sowie der Öffnung 2 im Ziehring 1 bestehen keine Unterschiede zur Ausführungsform gemäß den F i g. la und Ib. Allerdings sind bei dem in der F i g. 2 dargestellten Werkzeug die untere Stirnfläche des Niederhalters 4 sowie die obere Stirnfläche des Ziehringes nicht eben, sondern stufenförmig ausgebildet, und zwar in der Weise, daß an der inneren Kante 7 der Öffnung 2 ein über die obere Stirnfläche vorstehender Ringwulst 8 vorgesehen ist, dem an der unteren Stirnfläche des ringförmigen Niederhalters 4 eine ringförmige Vertiefung 9 zugeordnet ist. Die Höhe des Ringwulstes 8 und/oder die Tiefe der ringförmigen Vertiefung 9 sind dabei so gewählt, daß bei gegen den Rohling 5 angepreßtem Niederhalter 4 die Breite des Spaltes zwischen dem Niederhalter 4 und dem Ziehring seitlich von dem Ringwulst bzw. der ringförmigen Vertiefung der Dicke des Materials des Rohlings 5 entspricht, während die Breite des Spaltes zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 1 im Bereich des Ringwulstes 8 bzw. im Bereich der ringförmigen Vertiefung 9 geringfügig kleiner ist als die Dicke des Materials des Rohlinges 5. Durch den Ringwulst 8 entsteht somit bei niedergedrücktem Niederhalter 4 zwischen diesem Niederhalter und dem Ziehring 1 ein sich radial nach innen, d. h. zur Öffnung 2 hin verengender ringlinienförmiger Spalt bzw. Abstreckspalt, der das das erfindungsgemäße Verfahren auszeichnende Gleitziel des Materials im Niederhaltebereich, d. h. im Bereich zwischen Ziehring und Niederhalter wesentlich begünstigt bzw. bei gegenüber der Ausführungsform nach den Fi g. la und Ib verminderter Anpreßkraft für den Niederhalter 4 gestattet.

Wie die F i g. 2 weiterhin zeigt, weist der Spalt zwischen Ziehring 1 und Niederhalter 4 durch den Ringwulst 8 bzw. durch die ringförmige Vertiefung im Schnitt einen in etwa S-förmigen Verlauf auf. Dies bedeutet, daß am Beginn des Ziehvorganges bzw. beim Anpressen des Niederhalters 4 gegen den Rohling 5 der Boden dieses Rohlings zumindest in einem Teilbereich in einem sogenannten »verkürzten Erstzug« nach oben bzw. der Wirkungsrichtur.g des Ziehstempels 3 entgegengesetzt verformt wird.

Auch bei der in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsform ist das Formtiefen des Rohlings 5 zum Napf 6 dann abgeschlossen, wenn die Mantelflächen des Ziehstempels 3 gegen die Innenfläche und die Umfangswandung der Öffnung 2 gegen die Außenfläche des fertiggestellten Napfes 6 anliegen. Im Spalt zwischen Niederhalter 4 und Zieririn*¹1 verbleibt bsi f£j*ti^iTrrez^r*^rre"^orrt κτο«ί <* <*!« Die Fig.4a und 4b zeigen eine Weiterbildung des Werkzeugs gemäß F i g. 2 in verschiedenen Arbeitsphasen, und zwar in der F i g. 4a, links von der Mittellinie in der Ausgangsform und in der F i g. 4b, rechts von der Mittellinie in der Endform, während die F i g. 4a und 4b rechts von der Mittellinie bzw. links von der Mittellinie 2 Zwischenformen wiedergeben.

Das in den Fig.4a und 4b dargestellte Werkzeug entspricht hinsichtlich der förmlichen Ausgestaltung des Ziehringes 1, des Ziehstempels 3 sowie des Niederhalters 4 dem Werkzeug gemäß F i g. 2, allerdings weist das Werkzeug gemäß den F i g. 4a und 4b zusätzlich zu diesen Werkzeugteilen noch einen Abstreckring 13 auf, der konzentrisch zum Ziehstempel 3 und Niederhalter 4 angeordnet ist, und letzten umgibt. Der Absteckring 13 ist entsprechend dem Pfeil Caxial nach unten verschiebbar, und zwar aus einer Ausgangsstellung, in der die untere ringförmige Stirnkante des Absteckringes 13 oberhalb der oberen ringförmigen Stirnkante des Ziehringes 1 liegt, in eine untere Endstellung, in der die untere Stirnkante des Absteckringes 13 sich seitlich von der Umfangswandung des Ziehringes 1 befindet. Der ansonsten hohlkreiszylinderförmige bzw. hülsenförmige Abstreckring 13 besitzt in der Nähe seiner unteren Stirnkante einen in den Innenraum des Ringes vorspringenden ringförmigen Wulst 14, der zur unteren Stirnseite hin eine schräg zur Achse des Abstreckringes 13 verlaufende Flanke 15 aufweist. Der Innendurchmeser des Absteckringes 13 ist so gewählt, daß bei niedergedrücktem Abstreckring 13 der Abstand zwischen dem Wulst 14 und der Außenfläche des Ziehringes 1 kleiner ist als die Dicke des Materials des Rohlings 5.

Durch den Abstreckring 13 bzw. durch das Bewegen des Abstreckringes 13 in Richtung des Pfeiles C erfolgt vor bzw. gleichzeitig mit dem Formtiefen eine zusätzliche Abstreckung des Materials des Rohlings 5 im Bereich der Umfangswandung 5'. Hierdurch läßt sich ein kreiskonischer Napf 6 herstellen, der eine extrem dünne Wandstärke aufweist, obwohl als Rohling 5 ein niedrig vorgezogener, relativ dickwandiger Napf Verwendung findet.

Während bei dem Werkzeug gemäß F i g. 4a und 4b das zusätzliche Abstrecken des Materais durch einen Ziehring 13 erfolgt, der relativ zu den übrigen Teilen des Werkzeugs bewegbar ist, zeigen die F i g. 5 und 6 zwei Ausführungen eines Ziehwerkzeuges, bei dem der ringförmige Niederhalter 16 an seinem unteren Rand einen Vorsprung 17 bzw. 17' aufweist, der die Umfangsfläche des Ziehringes 10 ringförmig umgibt und zwischen seinem ringförmigen Wulst 18, der dem Wulst 14 der F i g. 4 entspricht, und der Umfangswandung des Ziehrinir» 1(\ oinort A kp

ΤΛίο

sogenannter Restflansch 6'.

Die F i g. 3 zeigt zusammen mit dem Rohling 5 bzw. dem fertiggestellten Napf 6 ein Werkzeug in der Ausgangsform und Endform, welches aus dem Ziehring 10, dem Niederhalter 4 sowie dem Ziehstempel 11 besteht Der Ziehring 10 und der Ziehstempel 11 unterscheiden sich von dem Ziehring 1 und dem Ziehstempel 3 der F i g. 2 lediglich dadurch, daß der Ziehring eine kreiszylinderförmige Öffnung 12 aufweist, deren Durchmesser dem maximalen Durchmesser des Napfes 6 entspricht Der Ziehstempel 11 hat bei dieser Ausführungsform eine kreiszylinderförmige Mantelfläche, wobei der Durchmeser des Ziehstempels 11 dem Durchmesser des Napfes 6 im Bereich des Napfbodens entspricht Ansonsten gleicht das Werkzeug gemäß F i g. 3 dem Werkzeug gemäß F i g. 2.

17' der F i g. 5 bzw. 6 unterscheiden sich lediglich durch ihre axiale Länge.

Bei dem Werkzeug gemäß F i g. 5 wird der Ziehring 10 mit kreiszylinderförmiger Öffnung 12 sowie der Ziehstempel 11 mit kreiszylinderförmiger Mantelfläche verwendet, während bei dem Werkzeug gemäß F i g. 6 der Ziehring 10 mit einem Ziehstempel 3 mit kegelstumpfförmiger Mantelfläche kombiniert ist.

Bei den in den F i g. 4 — 6 dargestellten Werkzeugen, bei denen das Tiefen des Rohlings 5 zum Napf 6 mit einem zusätzlichen Abstrecken durch den Abstreckring 13 mit dem Wulst 14 bzw. durch die Ansätze 17 oder 17' mit Wulst 18 kombiniert ist, kann es zweckmäßig sein, die Werkzeugteile so auszubilden, daß der Ringwulst 8 und die ringförmige Vertiefung 9 am ?iehripg b:.v., am Niederhalter entfallen, wodurch danr der oben be-

schriebene Erstzug nicht auftritt Die Stirnfläche des Ziehringes ist in diesem Fall dann vorzugsweise halbkreisförmig gewölbt, während der Niederhalter an seiner Stirnfläche eine ebene Fläche bildet

Bei den in den Fig.4—6 dargestellten Werkzeugen kann weiterhin die Steuerung der Werkzeuge so erfolgen, daß der Niederhalter 4 bzw. 16 erst dann endgültig gegen den Rohling 5 angedrückt wird, wenn sich der Ziehstempel 3 bzw. 11 bereits teilweise in die öffnung 2bzw. 12 des Ziehringes 1 bzw. 10 hineinbewegt hat In dieser ersten Phase wird das Material des Rohlings 5 durch den bereits nach unten bewegten Abstreckring 13 bzw. durch den Abschnitt 17 oder 17' gehalten. Der zeitliche Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte bzw. die Bewegung der Werkzeugteile kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen.

Für eine beschleunigte Abführung des fertiggestellten Napfes 6 eignet sich insbesondere der Ziehring 10 mit der kreiszylinderförmigen öffnung 12. In diesem Fall kann der fertiggestellte Napf 6 unter Verzicht auf einen Restflansch 6' durch den Ziehstempel 3 bzw. 11 unmittelbar nach der Tiefung durch den Werkzeugboden bzw. durch das untere, offene Ende des Ziehringes 10 ausgestoßen werden (vgL F i g. 6). Dieses beschleunigte Abführen bzw. Ausstoßen des fertiggestellten Napfes 6 ist möglich, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine formschlQssige Führung des Materials während des Tiefens nicht notwendig ist und dementsprechend zumindest ein Ziehring 10 mit kreiszylinderförmiger Öffnung 12 verwendet werden kann. Bei dieser Ausbildung des Werkzeugs wird das Ausstoßen des fertiggestellten Napfes 6 nach unten durch das Werkzeug oder andere Hilfselemente nicht behindert Sehr vorteilhaft ist es auch, den Ziehstempel zylindrisch zu gestalten, da das Abstreifen des fertigen Napfes entfällt

Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß der Ziehring 1 bzw. 10 ortsfest gehalten bzw. am Rahmen der entsprechenden, nicht näher dargestellten Vorrichtung befestigt ist, während der Ziehstempel 3 bzw. 11, der Niederhalter 4 bzw. 16 und/oder der zusätzliche Abstreckring 13 relativ zum Ziehring bewegbar sind. Es sind jedoch auch Vorrichtungen denkbar, bei denen eines oder mehrere der anderen Werkzeugelemente (Niederhalter, Ziehstempel oder Abstreckring) ortsfest angeordnet sind und der Ziehring zusätzlich zu anderen Werkzeugelementen relativ zum ortsfesten Werkzeugelement bewegt wird.

F i g. 7 zeigt ein Werkzeug, welches aus dem ortsfesten Ziehring 10 sowie aus dem in Längs- bzw. Achsrichtung bewegbaren kreiszylinderförmigen Ziehstempel 11 besteht Weiterhin besitzt das in der F i g. 7 dargestellte Werkzeug den ringförmigen Niederhalter 4, der an seiner unteren Stirnseite mit der ringförmigen Vertiefung 9 versehen ist welcher der Ringwulst 8 an der oberen Stirnseite des Ziehringes 10 entspricht. Während Ziehstempel 11 und Niederhalter 4 beim Verformen des Rohlings 5 in den kreiskonischen Napf 6 in Richtung der Pfeile A bzw. ßnach unten bewegt werden, d. h. in Richtung der Achse des Ziehstempels 11 bzw. in Richtung der Achse der Bohrung 12 des Ziehringes 10, weist das in der F i g. 7 dargestellte Werkzeug einen Abstreckring 19 auf, der ortsfest konzentrisch zu der Achse des Ziehstempels 11 bzw. der öffnung 12 angeordnet ist. Dieser Abstreckring 19 befindet sich oberhalb der oberen Stirnseite des Ziehringes 10, jedoch unterhalb des Niederhalters 4 bzw. des Ziehstempels 11, wenn sich diese Teile in ihrer in der F i g. 7 oben, links gezeigten Ausgangsstellung (Ausgangsform) befinden. Der Durchmesser der öffnung des Abstreckringes 19 ist so gewählt daß ein an der Wandung dieser öffnung vorgesehener ringförmiger Wulst 20 mit der zylinderförmigen Umfangsfläche des sich nach unten bewegenden Niederhalters 4 einen ringförmigen Abstreckspalt bildet (vgL F i g. 7, mittlere, rechte Darstellung - Zwischenform).

Wie der F i g. 7 weiterhin zu entnehmen ist wird bei dem dort dargestellten Werkzeug ein Rohling 5 in Form eines kreiszylinderförmigen Napfes verwendet wobei

ίο der Rohling 5 jedoch im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Fig. 1-6 so in das Werkzeug eingelegt wird, daß die Umfangswandung 5' des Rohlings nach oben gerichtet ist d. h. der Rohling 5 wird bei dieser Ausführungsform im Weiterzug in den kreiskonischen Napf 6 verformt

Die Arbeitsweise des in der F i g. 7 dargestellten Werkzeugs läßt sich, wie folgt beschreiben: In einer ersten Phase bewegen sich der Ziehstempel 11 sowie der den Rohling 5 tragende Niederhalter 4 in Richtung der Pfeile A und B gemeinsam nach unten, wobei sich Niederhalter 4 und Ziehstempel 11 durch die öffnung des Abstreckringes 19 hindurchbewegen. In dem zwischen der Umfangsfläche des Niederhalters 4 und dem ringförmigen Wulst 20 gebildeten Abstreckspalt erfolgt eine Abstreckung des Materials der Umfangswandung 5' des Rohlings 5. Die erste Phase ist im wesentlichen abgeschlossen, wenn der Boden des napfförmigen Rohlings 5 gegen den Ziehring bzw. gegen den Wulst 8 des Ziehringes 10 zur Anlage kommt Durch das weitere Niederdrücken des Niederhalters 4 erfolgt dann im Boden des Rohlings 5 zunächst ein kurzer Erstzug nach oben, wobei gleichzeitig oder aber im Anschluß daran der Ziehstempel 11 bei fest gegen den Rohling anliegendem Niederhalter 4 in Richtung des Pfeiles Änach unten gedrückt wird, wodurch durch Gleit-Streckziehen das Formen des Rohlings 5 in den Napf 6 erfolgt. Der Formvorgang ist abgeschlossen, wenn der Ziehstempel 11 beispielsweise die in Fig. 7, links unten dargestellte Lage (Endform) aufweist.

Die hergestellten einstückigen kreiskonischen Näpfe 6 können bevorzugt als Verpackungsmittel für Massenfüllgüter bzw. als Behälter oder Dosen zum Verpacken von Gütern unter Atmosphärendruck oder unter Unterbzw. Überdruck verwendet werden. Die kreiskonischen Näpfe 6 lassen sich in besonders vorteilhafter Weise tief und daher raumsparend ineinanderstapeln, wodurch sich ein niedriges Lager- und Transportvolumen sowie niedrige Transportkosten ergeben.

Fig.8 zeigt den charakteristischen Verlauf der Wanddicke eines kreiskonischen Napfes 6, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. In der F i g. 8 sind auf der Abszisse die jeweilige Wand bzw. Blechdicke des kreiskonischen Napfes und auf der Ordinate der Abstand aufgetragen, der ein bestimmter Punkt vom Mittelpunkt des Bodens des fertiggestellten Napfes aufweist. Bei der F i g. 8 wurde weiterhin davon ausgegangen, daß das Ausgangsmaterial bzw. der Rohling 5 eine Blechdicke von 0,35 mm aufweist.
Wie die F i g. 8 zeigt, besitzt der Napf ohne zusätzliehe Abstreckung der dritten Verformungszone in seinem Bodenteil bzw. entlang einer radialen Linie ausgehend vom Mittelpunkt des Bodens eine im wesentlichen gleichförmige Blechdicke, die bei einem Ausgangsmaterial von 0,35 mm 0,33 mm, d. h. etwa 94% der Blechdicke des Ausgangsmaterials entspricht. Im Bereich des Bodenradius bzw. im Bereich der Übergangsstelle 6" zwischen dem Boden und der Napfumfangswandung steigt die Blechdicke auf etwa 0,34 mm, d. h. auf etwa 97% der

ursprünglichen Blechdicke des Rohlings an, wobei die maximale Blechdicke von 034 mm in diesem Übergangsbereich etwa bei einer Napfhöhe von 10 mm erreicht wird, was bezogen auf die Gesamtnapfhöhe von 120 mm einer normierten Napfhöhe von 8% entspricht

Im Anschluß daran nimmt die Wandstärke bzw. Blechdicke in Richtung zum oberen Napfrand zunächst ab, wobei das Minimum der Blechdicke von 0,285 mm bei einer Napfhöhe von 50 mm bzw. bei einer normierten Napfhöhe von 41% erreicht wird. Dieses Minimum liegt somit in etwa an der Übergangsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Drittel der Gesamtnapfhöhe.

Im Anschluß daran nimmt die Wand- bzw. Blechdicke wiederum zu und nähert sich am oberen Rand des Napfes dem Wert von 0,35 mm, d. h. der Blechdicke des Ausgangsmaterials. Bei der Napfhöhe von 120 mm beträgt die Wand- bzw. Blechdicke 0,335 mm, bzw. 95,7% der Blechdicke des Ausgangsmaterials. Bei der F i g. 8 wurde davon ausgegangen, daß der hergestellte Napf einen Restflansch 6' aufweist Im Bereich dieses Rest-

flansches steigt die Blechdicke linear an und erreicht einen Wert von 0,41 mm, d. h. 117% der Blechdicke des Ausgangsmaterials.

Der in der F i g. 8 dargestellte sichelförmige Verlauf ist typisch für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kreiskonischen Näpfe bzw. Behälter.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen erläutert Es versteht sich, daß Abwandlungen sowie Änderungen möglich sind, ohne daß dadurch der die Erfindung auszeichnende Gedanke verlassen wird

Die »starre Ausbildung der Matrize, des Ziehstempels sowie des Niederhalters« bedeutet im Sinne der Erfindung die Verwendung solcher Werkzeuge, die keine den Verformungshohlraum beim konischen Formtiefen begrenzende Hilfsmittel bzw. Hilfswerkzeuge, insbesondere keine gegeneinander verschiebbare Ringe usw. aufweisen. Bei der Erfindung erfolgt vielmehr das Formtiefen zur konischen Napfform im freien, seitlich nicht begrenzten Verformungshohlraum.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ziehen eines dünnwandigen konischen Napfes aus einem ebenen oder napfförmigen Rohling aus Blech, mit einer Umfangswand, die mit der Mittelachse des Napfes einen Winkel kleiner als 60°, vorzugsweise einen Winkel von 3° einschließt, unter Verwendung eines starren Ziehringes (Matrize), eines das Material des Rohlings gegen den Ziehring andrückenden starren Niederhalters und eines starren Ziehstempels, der das Material des Rohlings in die öffnung des Ziehringes drückt, wobei das aus dem Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring {Niederhalterbereich) nachfließende Material des Rohlings in einer den Stempel umgebenden ersten Verformungszone durch Gleitziehen verformt wird und über die sich an den Niederhalterbereich anschließende Innenkant·* des Ziehringes in einen als zweite Verformungszone dienenden und zwischen Stempel und Ziehring gebildeten freien Hohlraum hineinfließt und dort zu dem konischen Napf verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Rohling einwirkende Niederhaltekraft, die durch den Ziehstempel auf das Material des Rohlings ausgeübte Kraft um ein Vielfaches soweit übersteigt, daß in der zweiten Verformungszone ein Steckziehen unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings etwa 30% bezogen auf die Dicke des Ausgangsmaterials gestreckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings zusätzlich in dem zwischen Ziehring und Niederhalter gebildeten Spalt abgestreckt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 unter Verwendung eines napfförmigen Rohlings, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stülp- oder Weiterzug durchgeführt wird, in dessen Verlauf in der ersten Verformungszone ein verkürzter Erstzug und unmittelbar darauf ein Abstrecken in einem S-förmigen Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring durchgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings auf beiden Oberflächenseiten zur Erzielung homogener Oberflächen- und Reibungsverhältnisse mit einem gut haftenden, mechanisch beanspruchbaren und elastischen Gleitlack, z. B. mit einem Gleitlack auf Phenol-Epoxylharz-Basis beschichtet ist.

6. Vorrichtung zum Ziehen kreiskonischer Näpfe nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem starren Ziehring, mit einem starren Ziehstempel, mit einem starren Niederhalter sowie mit wenigstens einem konzentrisch zur Achse des Ziehstempels und außerhalb der Öffnung des Ziehringes liegenden, vorzugsweise zwischen Niederhalter und Ziehring gebildeten Spalt, in dem das Material des Rohlings geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt als Abstreckspalt ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Abstreckspaltes am Ziehring (1, 10) oder am Niederhalter (4, 16) ein überstehender Ringwulst (8) vorgesehen ist, welchem eine ringförmige Vertiefung (9) am Niederhalter (4, 16) bzw. am Ziehring (I₁ 10) zugeordnet ist, und daß die Höhe des Ringwulstes (8) geringfügig größer ist als die Tiefe der zugehörigen ringförmigen Vertiefung (9), so daß bei im Bereich des Ringwulstes (8) und der Vertiefung (8) gegeneinander anliegenden Niederhalter (4, i6) und Ziehring (1,10) im Bereich außerhalb des Ringwulstes (8) zwischen Niederhalter (4,16) und Ziehring (1,10) beim geschlossenen leeren Werkzeug ein Abstand verbleibt.

ίο

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß ein Abstreckspalt für das Material des Rohlings zwischen einer Außenfläche am Ziehring (1, 10) oder der Außenfläche des als Ring ausgebildeten Niederhalters (4) und einer Innenfläehe an einem den Ziehring oder Niederhalter zumindest teilweise umfassenden Abstreckring (13,17,19) ausgebildet ist.