DE3423900A1

DE3423900A1 - Stempel zum tiefziehen von folien in einem gesenk

Info

Publication number: DE3423900A1
Application number: DE19843423900
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kudamatsu Yamaguchi Kondo; Keiichi Hikari Yamaguchi Shimizu; Junichi Yanai Yamaguchi Tanabe
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1985-02-14
Also published as: FR2549749B1; FR2549749A1; CA1202164A; GB2145962A; GB8416567D0; GB2145962B; KR880000629B1; DE3423900C2; JPS6258806B2; KR850001039A; JPS6030528A; US4562717A

Description

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342390Q

Die Erfindung betrifft einen Stempel zum Tiefziehen von Bahnenmaterial, wie Metallfolien, Blechen, Kunststoffolien, Kunststoffbahnen und laminierten Bahnen aus derartigen Materialien; insbesondere betrifft die Erfindung einen Stempel zum Tiefziehen verschiedener derartiger Folien und Bahnen in einem Gesenk, das sich in Ziehrichtung verengt, ohne daß sich beim Tiefziehen auch bei großen Ziehverhältnissen beim Produkt Falten bilden.

Folien und Bahnen, die nach dem Tiefziehen weniger als 200 \im dicke sind, haben eine sehr geringe Dehnung, und es besteht die Gefahr der Ausbildung von Falten. Das Tiefziehen derartiger Folien.und Bahnen ist daher ist daher sehr schwierig. Bei der Verpackung, beispielsweise von Nahrungsmitteln, Medikamenten und elektrischen Teilen ist die Verwendung derartiger Folien und dünner Bahnen im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit, das geringe Gewicht und die Einwegbenutzung wünschenswert.

Diese Folien und Bahnen werden jedoch wegen ihrer schlechten Ziehbarkeit nur wenig benutzt, da sie keine großen Ziehverhältnisse zulassen und häufig Falten ausbilden.

Aus der JP-PS 50645/81 ist ein Tiefziehstempel mit einem starren Kern und einem elastischen Körper bekannt. Obwohl dieser Stempel gegenüber bis zu diesem Zeitpunkt bekannten Stempeln mit starren Körpern eine Verbesserung darstellt, ist das mit diesem Stempel aus der JP-PS erreichbare Ziehverhältnis noch relativ gering.

Die Probleme beim Tiefziehen, einschließlich dem Ziehverhältnis und der Ausbildung von Falten, werden nachstehend mit

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Bezug auf Fig. 1 zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung erläutert.

Das statische Ziehverhältnis ist das Verhältnis, das man erhält durch Dividieren des Anfangsdurchmessers des Rohlings durch den Stempeldurchmesser Dp, d.h. Rohlingdurchmesser/Dp.

Im Hinblick auf den dynamischen Ablauf beim Ziehvorgang ist das Ziehverhältnis das Verhältnis der Festigkeit des gezogenen Materials zur erforderlichen Ziehkraft.

Die Ziehkraft setzt sich im wesentlichen aus drei Teilkräften zusammen:

a) die eine Teilkraft ist zur Schrumpfverformung des zu

ziehenden Materials auf der Gesenkfläche 3 erforderlich; diese Teilkraft 1st proportional zum Rohlingdurchmesser;

b) die zweite Teilkraft ist die Reibungskraft zwischen der Oberfläche des Gesenks 3 und dem zu ziehenden Material sowie zwischen dem zu ziehenden Material und der Oberflä-

20 ehe des Rohlinghalters 2;

c) die dritte Teilkraft ist die zum Verbiegen des zu ziehenden Materials an der Gesenkschulter erforderliche Kraft.

Die Summe dieser drei Teilkräfte nimmt am Anfang des Zieh-Vorganges allmählich zu (aufgrund der Bearbeitungshärtung des gezogenen Materials), erreicht nach etwa halbem Ziehverlauf ein Maximum und nimmt dann allmählich ab.

Andererseits ist die für das Ziehverhältnis relevante Materialfestigkeit diejenige, die man als Produkt der Mantelquerschnittsfläche des zu ziehenden Materials mit der Zugfestigkeit erhält, d.h. Dicke χ Umfangslänge x. Zugfestigkeit an einem festen Punkt in Axialrichtung.

Die Folie reißt im allgemeinen an der Stelle, wo die Festigkeit minimal ist. Das praktische Ziehverhältnis, d.h. das

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begrenzende Ziehverhältnis, hängt sowohl von der minimalen Festigkeit des Produkts als auch von der maximalen Gesamtzugkraft ab. Die Minimaldicke des Materials liegt in der Nähe von dessen Boden, insbesondere nahe dem Behälterboden in

5 Axialrichtung des Behälters, d.h. der Zugrichtung.

Die Dicke nimmt zum offenen Ende des Behälters hin allmählich zu.

Die Materialfestigkeit variiert in der gleichen Weise wie die Dickenänderung.

Wie vorstehend ausgeführt, erhält man die maximale Zugkraft etwa in der Mitte des Ziehvorganges, der minimale Punkt der Materialfestigkeit liegt nahe dem Behälterboden, und die Wandung reißt im allgemeinen an einer Stelle, bei der das Ziehen relativ lange erfolgt und in einem Bereich nahe dem Umfang des Behälterbodens.

Es treten zwei Arten von Falten auf: die eine Faltenart wird erzeugt im Flanschbereich (nachstehend als Flansch-Falten bezeichnet) , und die andere Faltenart wird im Bereich B der Wandung erzeugt (nachstehend als Wand-Falten bezeichnet).

Bei Berücksichtigung des dynamischen Verhaltens kann eine Falte als ein Phänomen angesehen werden, das dann auftritt, wenn die Haltekraft senkrecht zur Oberfläche des gezogenen Materials eine Materialausbeulung nicht beschränken kann, die durch Kompressionsspannungen am Umfang verursacht werden.

Daher können Flansch-Falten durch Erhöhen der Haltekraft (nachstehend als Rohling-Haltekraft bezeichnet), zwischen dem Rohlinghalter 2 und dem Gesenk 3 begrenzt werden.

Die Reibung zwischen dem Rohlinghalter, dem Gesenk und dem zu ziehenden Material erhöht sich jedoch ebenfalls entspre-

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chend der Erhöhung der Rohling-Haltekraft,und damit bilden sich leichter Wandrisse.

Es erscheint damit zweckmäßig, den anfänglichen Rohlingdurchmesser (und damit das statische Ziehverhältnis) um das Äquivalent der Rohling-Haltekraft-Zunahme zum'.Beschränken der Falten zu reduzieren. Es ist jedoch bekannt, daß eine Verbesserung der Faltenbildung und des Ziehverhältnisses nicht gleichzeitig in dieser Weise erreicht wenden können.

Andererseits hängen die Bildung und der Grad der Wand-Falten vom Zwischenraum zwischen dem Stempel 1 und dem Gesenk 3 ab. Wenn der Zwischenraum größer ist, so ergeben sich auch mehr und größere Wand-Falten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stempel für ein Gesenk zu schaffen, das einen positiven Winkel Θ.. aufweist, bei gleichzeitiger Verbesserung des Ziehverhältnisses und Verringerung oder Elimination der Flansch-Falten und der Wand-Falten. Diese Aufgabe wird insbesondere mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 25

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines bekannten Stempels während des Ziehvorganges,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt der erfindungsgemäßen Stempelanordnung vor dem Tiefziehen,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 etwa in der Mitte des Ziehprozesses,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 am Ende des Ziehvorganges,

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μ * a tt ♦ η

Fig. 5 einen Querschnitt des Stempels mit einem starren Werkzeug zum Ausformen eines Behälterbodens,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Unterschiedes zwischen der Ziehgeschwindigkeit an der Außenseite des elastischen Zylinderkörpers und der an der Innenseite des zu ziehenden Materials/

Fig. 7 die Hälfte eines Querschnittes des Stempels gemäß

Fig. 2 entlang der Linie 7-7,
10

Fig. 8 die Hälfte eines Querschnitts des Stempels gemäß Fig. 4 entlang der Linie 8-8,

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der auf den elastischen Zylinderkörper einwirkenden Kräfte, und

Fig.10 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit Abmessungsangaben des in Versuchen eingesetzten Ziehstempels und Gesenks.
20

Der erfxndungsgemäße Stempel gemäß den Fig. 2 bis 5 weist einen elastischen Zylinderkörper 5 mit einem nach unten offenen Hohlraum 6 an seinem Boden oder freien Ende, einen festen oder starren Kern 7, der sich durch den Zylinderkörper 5 erstreckt, und gegebenenfalls am unteren Ende des Kerns 7 ein starres oder festes Werkzeug 8 zum Ausbilden eines Behälterbodens auf.

Mit einem derartigen Stempel und einer speziellen Ausformung des elastischen Zylinderkörpers 5, wie dies nachstehend näher erläutert wird, können Folien und Bahnen in vorteilhafter Weise in einem Gesenk 3 tiefgezogen werden/ das in Ziehrichtung konvergiert, d.h. einen positiven Gesenkwinkel O₁ aufweist. Die Reibung zwischen dem elastischen Zylinderkörper 5 und der Innenseite des Materials 4 wird beim Ziehen ausgenutzt, wenn der elastische Zylinderkörper 5 erfindungsgemäß

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1 ausgebildet und der Hohlraum vorgesehen ist.

Falten werden zunehmend eliminiert/ wenn der feste Kern 7 vorgesehen and der Hohlraum so geformt ist, daß sein Volumen unmittelbar vor dem Ende des Ziehhubs Null wird.

Die wirksame Ausnutzung der Reibung wird im folgenden erläutert. Beim Ziehen mit einem starren Stempel und einem starren Gesenk gemäß Fig. 1 ergibt sich zwischen der Innenseite des zu ziehenden Materials 4 und dem Stempel kein Reibung, und daher wird der Grenzwert für das Ziehverhältnis, insbesondere das begrenzte Ziehverhältnis, wie vorstehend erläutert, natürlich bestimmt.

Bei Verwendung des elastischen Zylinderkörpers 5 ist der Außendurchmesser im ungespannten Zustand etwa gleich dem Innendurchmesser der Mündung des Gesenks 3 (vgl. Fig. 2) oder sogar geringfügig größer als diese. Wenn der Winkel Θ.. positiv ist, schreitet jeder Punkt m entlang dem elastischen Zylinderkörper 5 und jeder Punkt η entlang der Innenseite des zu ziehenden Materials 4 mit unterschiedlichen Vorwärtsgeschwindigkeiten voran; diese Punkte entlang der Wandungsoberfläche etwa in der Mitte des Ziehvorganges sind in Fig.3 dargestellt.

Beim fortschreitenden Ziehen ergibt sich ein Schlupf zwischen dem Punkt m und dem Punkt n. Dadurch ergibt sich eine Reibung in Richtung des Pfeils 10 oder 11 entsprechend der Schlupfrichtung auf der Innenseite des Materials 4.

Wenn die Reibung in Richtung des Pfeils 10 wirkt, wird die Belastung des Folienabschnitts nahe des ümfang.s des Behälterbodens, wo die Materialfestigkeit am geringsten ist, reduziert; dies bewirkt eine Verbesserung des Ziehverhältnisses.

Wenn andererseits die Reibung in Richtung des Pfeils 11 wirkt,

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^:-*y*-'~ "-" ^: 342390Q¹ wird das mögliche Ziehverhältnis reduziert. Der Schlupf zwischen den Punkten m und η kann besser im Zusammenhang mit Fig. 6 verstanden werden.

Mit fortschreitendem Zylinderkörper 5 in den Hohlraum des Gesenks 3 wir^d das zu ziehende Material 4 in Arbeitsrichtung* insbesondere die Behälterhöhe, langer, da das Material 4 deformiert wird, während der Oberflächenbereich fast konstant gehalten wird.

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Daher unterscheidet sich die Vorwärtsgeschwindigkeit des Wandabschnitts des Materials 4 entsprechend der Position in Axialrichtung. Die Geschwindigkeit am freien Ende des Behälters ist am größten, und am rückwärtigen Ende ist äie am geringsten. Andererseits wird der elastische Zylinderkörper 5 deformiert, während das Volumen fast konstant gehalten wird, und die Vorwärtsgeschwindigkeit differiert entsprechend der Position in Axialrichtung.

Die relative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Material 4 und dem Zylinderkörper 5 ändert sich entsprechend der Position in Axialrichtung, dem Außendurchmesser des Zylinderkörpers 5, dem Gesenkwinkel Θ.. usw.

Diese Tatsache kann durch Versuche oder Berechnungen bestätigt werden.

Zum Ausnutzen der Reibung während des tatsächlichen Ziehvorganges muß die Reibung in Richtung des Pfeils 10 auf der Innenseite des Materials 4 in Fig. 3 wirken, d.h. der elastische Zylinderkörper 5 muß schneller fortschreiten als die Wand des Materials 4. Dies mag zunächst physikalisch unmöglich erscheinen.

Da jedoch die Geschwindigkeit der Materialwand gering ist im Verhältnis zum Abstand vom freien Ende, kann erwartet werden,

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daß die Reibung einwirkt, wenn die Geschwindigkeit des elastischen Zylinderkörpers 5 fast gleich der Geschwindigkeit der Materialspitze während des Ziehens gehalten werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind insbesondere die Form des Stempels sowie dessen Aufbau untersucht worden, um herauszufinden, wie dies erreicht werden kann. Dabei hat es sich gezeigt, daß das Ziehverhältnis dadurch verbessert werden kann, daß man dem elastischen Zylinderkörper 5 eine spezielle Form verleiht und in dem elastischen Zylinderkörper einen Hohlraum 6 vorsieht.

Beim Eindringen des elastischen Zylinderkörpers 5 in den Gesenkhohlraum wirkt die in Fig. 9 dargestellte Kraft P senkrecht zur Oberfläche des elastischen Zylinderkörpers 5. Diese Kraft kann in eine Axialkraft P1 und in eine Radialkraft P2 zerlegt werden. Die Axialkraft P1 verformt den elastischen Zylinderkörper 5 in Axialrichtung, während die Radialkraft P2 den elastischen Zylinderkörper 5 in Radialrichtung verformt.

Beim Eindringen des elastischen Zylinderkörpers 5 in ein Gesenk mit einem positiven Gesenkwinkel Θ.. , d.h. mit einem Durch messer der Gesenköffnung, der größer ist als der Innendurchmesser, erhält man fortschreitend ein Überschußvolumen des

25 Materials des elastischen Körpers.

Das Überschußvolumen des Materials muß durch Deformation in Radial- oder in Axialrichtung ausgeglichen werden. Die rückwärtige Verformung in Axialrichtung gesehen muß vermieden werden, um eine Reibung zu erreichen. Im Rahmen zahlreicher Experimente hat sich ergeben, daß die Verformungsrichtung erheblich durch die Form des elastischen Zylinderkörpers beeinflußt wird und daß die Reibung nur dann zufriedenstellend eingesetzt werden kann, wenn der elastische Körper einen

35 Konuswinkel Q₂ ^{in Fi}9· ^{2 von} °° ^{bis 20}° aufweist.

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Die Größe dieses Winkels G₂ sowie das vom elastischen Zylinderkörper 5 umgebene Hohlraumvolumen hängen voneinander ab. Daher muß das Hohlraumvolumen entsprechend der Größe des Winkels G₂ bestimmt werden, so daß das Hohlraumvolumen unmittel-

5 bar vor dem Ende des Hubs Null wird.

Wenn G₂ kleiner als 0° ist, nimmt die Deformation des elastischen Zylinderkörpers 5 nach hinten in Axialrichtung zu, und dann wirkt sich die Reibung nachteilig aus.

Der obere Grenzwert für den Winkel G₂ liegt nicht wegen der Verformbarkeit in Axialrichtung oder in Radialrichtung bei sondern wegen Bemessungsproblemen beim Ziehen. So wird der hintere äußere Durchmesser des elastischen Zylinderkörpers 5 größer als der Innendurchmesser des Rohlinghalters 2, wenn G₂ über 20° ist.

Der Zweck des Hohlraums im Boden des elastischen Zylinderkörpers 5 ist es, eine stärkere Deformation in Radialrichtung als in Axialrichtung zu ermöglichen.

Bei fehlendem Hohlraum 6 erreicht man keine ausreichende Verbesserung des Ziehverhältnisses, selbst wenn man den elastischen Zylinderkörper mit konischer Außenfläche zum Ziehen verwendet. Das Hohlraumvolumen wird entsprechend den Abmessungen des Gesenks und des Stempels so ermittelt, daß das Hohlraumvolumen unmittelbar vor dem Ende des Hubs Null wird.

Wenn ein starres Werkzeug 8 zum Ausbilden eines Behälterbodens erforderlich ist, müssen die relative Position der Rückseite 14 des Werkzeugs 8 und des unteren Endes 13 des elastischen Zylinderkörpers so bestimmt werden., daß der Kontakt zwischen der Rückseite 14 und dem freien Ende 13 nicht zu stark ist, da eine zu starke Berührung die Verformung des elastischen Zylinderkörpers 5 in Radialrichtung verhindern würde.

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Der elastische Zylinderkörper 5 muß so gehaltert werden, daß er sich nicht relativ nach rückwärts im Vergleich mit der Bewegung des freien Endes des Werkzeugs 8 bewegt. Hierfür ist ein starrer Träger 12 vorgesehen, der am starren Kern 7 be-

5 festigt ist.

Die Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers 5 in Radialrichtung wird ermittelt aufgrund der folgenden Parameter: der Reibungskraft durch den Druck auf der Innenseite des zu ziehenden Materials, der Verformbarkeit des elastischen Zylinderkörpers 5 in Radialrichtung gegenüber der in Axialrichtung, der Größe der Faltenrückhaltekraft am Ende des Hubs, die Lösbarkeit beim Abziehen des tiefgezogenen Produkts vom Stempel nach dem Tiefziehen und die Art des zu ziehenden Materials.

Die radiale Querschnittsfläche des Zylinderkörpers 5 nimmt vom unteren oder freien Ende zum anderen Ende hin zu. Der Zylinderkörper 5 muß das Gesenk 3 während des Ziehvorganges so früh wie möglich berühren, und daher ist es wünschenswert, daß der Durchmesser des Zylinderkörpers 5 am freien Ende fast

20 gleich dem Durchmesser der Gesenkmündung ist.

Der von dem Hohlraum 6 umgebene starre Kern 7 hat im Rahmen der Erfindung folgenden Zweck:

Die Größe der Reibungskraft zwischen dem Zylinderkörper 5 und der Innenseite des zu ziehenden Materials ist proportional zur Größe des auf die Innenseite des zu ziehenden Materials durch den Zylinderkörper 5 einwirkenden Drucks, d.h. proportional zur Wanddicke des Zylinderkörpers 5 in Radialrichtung.

Wenn daher die Reibung in Richtung des Pfeils 10 in Fig. 3 wirkt, sollte selbst bei großer Wanddicke diese Dicke für die Verbesserung des Ziehverhältnisses groß sej.n.

Die Verformbarkeit in Axialrichtung im Vergleich zu der in Radialrichtung nimmt proportional zur Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers 5 zu, und die Schwierigkeiten beim

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Abnehmen des gezogenen Artikels vom Stempel nehmen ebenfalls zu. Daher sollte die Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers 5 nicht zu groß sein. Die Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers, die zur Verbesserung des Ziehverhältnisses und zum Abnehmen des gezogenen Artikels bevorzugt ist, entspricht jedoch nicht immer der am besten geeigneten Dicke bezüglich der Verhinderung von Falten. Ohne Verwendung des starren Kerns 7 können Falten nicht vollständig verhindert werden.

Wenn der starre Kern 7 vorhanden ist und das Hohlraumvolumen um den starren Kern Null wird unmittelbar vor dem Ende des Ziehhubs, wirkt der zur Härte des elastischen Zylinderkörpers 5 direkt proportionale Druck auf die Innenseite des zu ziehenden Materials von dem Punkt aus, wo das Hohlraumvolumen am Ende des Hubs Null wird und kann sogar Falten wieder beseitigen, die sich bereits gebildet haben. Dies kann qualitativ folgendermaßen erläutert werden.

Macht man den Bereich X des Hohlraums in Fig. 7 geringfügig kleiner als den Bereich Y innerhalb der gestrichelten Linie in Fig. 8, d.h. die Größe des Körperumfangs vermindert sich, so wird der Hohlraum 6 unmittelbar vor dem Ende des Hubs Null. Wie für die Beziehung zwischen der Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers 5 und der Beseitigung von Falten, ergibt sich aus dem Hooke¹sehen Gesetz, daß die Beseitigung von Falten umgekehrt proportional ist zur Wanddicke des elastischen Zylinderkörpers 5, wenn das Hohlraumvolumen Null wird. Während also zur Verbesserung des Ziehverhältnisses und der LÖsbarkeit des gezogenen Artikels vom Stempel die Wanddicke möglichst klein sein sollte, erreicht man durch den Kern eine bessere Beseitigung der Falten.

Da in der Nähe des Hubendes die maximale Ziehkraft bereits überschritten ist, beeinflußt der Punkt, an dem das Hohlraumvolumen Null wird, nicht das Ziehverhältnis.

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Der Zweck des starren Werkzeugs 8 am Kern 7 zum Ausbilden des Behälterbodens wird im Zusammenhang mit Fig. 5 näher erläutert.

Beim Ziehen mit dem elastischen Zylinderkörper 5 ist dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Gesenks 3, und daher kann das Abziehen des gezogenen Produkts unter bestimmten Umständen problematisch werden. Daher ist zum Ausbilden des Behälterbodens ein starres Werkzeug 8 vorgesehen als Hilfselement, um das Ablösen zu erleichtern und den Behälterboden mit vorgegebenen Abmessungen fertigzustellen.

Wenn das Werkzeug 8 vorgesehen ist, so sollte dessen Dicke so gering wie möglich sein, so daß der elastische Zylinderkörper so früh wie möglich während des Ziehvorganges komprimiert wird.

Der Kontakt zwischen der Rückseite 14 des starren Werkzeugs und dem freien Ende 13 des elastischen Zylinderkörpers sollte nicht zu stark sein.

Erfindungsgemäß erhält man somit einen hervorragenden Stempel zum Tiefziehen von Produkten mit hohem Ziehverhältnis und ohne Falten; derartige Produkte können beispielsweise aus Metallfolien oder Kunststoffolien bestehen.

Ein wesentlicher Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und der Lehre der JP-PS 50645/81 besteht darin, daß bei letzterer der elastische Körper und der starre Kern miteinander verklebt sind. Bei dem erfindungsgemäßen Stempel muß jedoch zur Erzielung einer Reibung zwischen dem Stempel und der Folie ein Hohlraum vorgesehen sein zwischen dem elastischen Körper und dem starren Kern, und der elastische Körper muß eine spezielle Form aufweisen, so daß er in Radialrichtung leicht verformt werden kann. Mit dem aus der JP-PS be-

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r _ _1t, _ 342390fr

β A V A A

kannten Stempel erreicht man im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Stempel nur ein relativ geringes Ziehverhältnis.

Spezielle Ausführungsbeispiele werden nachstehend in Verbindung mit Tabelle I und Fig. 10 näher erläutert.

Die Abmessungen des Stempels bei den Experimenten sind in Fig. 10 dargestellt: b= 33 mm, C= 50mm, d= 30 mm, e= 33 mm, f = 2 χ a und θ.. = 8°. Die anderen Abmessungen θ₂ und a werden gemäß Tabelle I variiert; ferner sind dort noch die Folienparameter angegeben. Die Ziehverhältnisse und die Art der Wand-Falten sind für jeden Stempel und jedes Material angegeben.

Alle Stempel hatten ein starres Werkzeug 8 am freien Ende des starren Kerns 7. Der Rohlinghalter 2, das Gesenk 3 und der starre Kern 7 bestanden aus Werkzeugstahl. Der elastische Zylinderkörper 5 bestand aus Urethan-Gummi mit 90° Härte (gemessen nach ASTMD 2240 mit Durometer A).

Die Stempel mit den Nummern 1 bis 4 in Tabelle I sind erfindungsgemäß ausgeführt, während die Stempel 5 bis 7 zum Vergleich angegeben sind.

Das Volumen des Hohlraums bei den Stempeln 1 bis 4 ist so bemessen, daß es unmittelbar vor dem Ende des Hubs Null wird. Die Überlegenheit bzw. die Unterlegenheit der Stempel wird aufgrund der ermittelten Ziehbarkeit, insbesondere des begrenzenden Ziehverhältnisses, und der Faltenbildung bestimmt.

Aus Tabelle I ergibt sich, daß die Stempel 7 und 5 hinsichtlich Ziehverhältnis und Faltenbildung nur schlechte Ergebnisse zeigen.

Der Stempel Nr. 7 ist ein starres Werkzeug. Der Stempel Nr.5 ist mit einem Hohlraum in dem elastischen Zylinderkörper

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verschon, jedoch beträgt der Winkel 0„ zwischen der Mantelfläche des elastischen Zylinderkörpers und der Achse des Ziehstempels -5° (d.h. der Außendurchmesser des Zylinderkörpers nimmt ^n Richtung vom freien Ende zum rückwärtigen Ende - oder oberen Ende in der Zeichnung - ab) .

Die Stempel Nr. 6 sind mit einem elastischen Körper ohne Hohlraum versehen. Diese Stempel verhindern relativ gut die Ausbildung von Falten, haben jedoch ein niedriges Ziehverhältnis.

Die erfindungsgemäßen Stempel 1 bis 4 haben sowohl verbesserte Ziehverhältnisse als auch gute Eigenschaften zur Verhinderung von Faltenbildung, sind also den bekannten Stempeln deutlich überlegen.

Die erfindungsgemäßen Stempel können zum Tiefziehen von Metallfolien, Kunststoffolien, Kunststoffbahnen und laminierten Bahnen neben den hier dargestellten Beispielen und zum Tiefziehen von zylindrischen und nichtzylindrischen Querschnittsformen verwendet werden.

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CO

cn

co

l0

cn

ro ο

cn

Tabelle I Abmessungen des Stempels

10.

- 5

a
(an)

20

10

20

Hohlraum
vorhanden?

nein

starrer Stempel
(Fig.l Dp=55' )

Ziehmaterialien

Art der Metall-JLaiainatiori desfolie I P£T-fiims von 1 5 μΐη

Dicke auf beiden Seiten

EF 25 μ- η

EF 25 μ. α

EF 25 μ π

SF 50 μ.π

F 30 μ. α

F 30 μ,α

25 μ-m

EF 25 μ. α

_EF 2 5 μ. ο

EF 2 5 μ-Π

EF 25 μ. B

SF 50 μ.πτ

AJl F 30

AJZ F 30 μ. β

^EF

25 μ m

Et 2 5 -μ. πι Grenz-

Ziehver-

!hältnis

laminiert

laminiert 2.18 2.27 1.91 2.45 2.38 1.82 2.27 2.18 1.95 1.31-1.55 2.08 2.00 1.55 2.00 1.64

PET: Polyethylenterephthalat SF: Stahlfolie (durch Walzen hergestellt)

EF: Eisenfolie (galvanisch hergestellt) AlF: Aluminiumfolie (durch Walzen hergestellt)

Wand-Falten

Anmerkungen

!stempel nach der Erfindung

tempel'

schlecht^-)

- Leerseite

Claims

15 Patentansprüche

. 1. Stempel zum Tiefziehen von Folien in einem Gesenk, das V_ysich in Ziehrichtung verengt, mit

b) einem elastischen Zylinderkörper (5) an dem Kern (7) und diesen umgebend, wobei der Zylinderkörper (5) im Innern um den Kern (7) einen Hohlraum (6) aufweist, der sich zu dem in Ziehrichtung weisenden Ende (13) des Zylinderkörpers (5)' öffnet,

c) einem starren Träger (12) am Kern (7), an dem das andere Ende des Zylinderkörpers (5) gehaltert ist, wobei d) die radiale Querschnittsfläche des elastischen Zylinderkörpers (5) sich von dessen freiem Ende (13) zum Träger (12) hin vergrößert,

e) die Mantelfläche des elastischen Zylinderkörpers (5) unter einem positiven Winkel von O bis 20° zur Stempelachse geneigt ist und wobei
f) das Volumen des Hohlraums (6) unmittelbar vor dem Ende

des Stempelhubs im Gesenk Null wird. 35

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15 20 25 30 35

2. Stempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des elastischen Zylinderkorpers (5) am freien Ende (13) fast so groß ist wie der Durchmesser der
Gesenköffnung.

3. Stempel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein am freien Ende des starren Kerns (7) befestigtes starres Werkzeug (8) zum Ausformen eines Behälterbodens und daß

das freie Ende (13) des Zylinderkorpers (5) entlang

(14)
der zu diesem Ende weisenden Werkzeugfläche/frei beweglich

ist.

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