DK148198B - Dybtraekningsvaerktoej - Google Patents

Description

148198 ffrfinAainan angår et dybtratøingsværktøj til franstilling af dybtrukne skaller med mod bunden tilspidsende sidevægge ud af tynd metalplade eller metalfolie, hvilket værktøj består af en matrice og et stempel, hvor begge værktøjshalvdele har tilsvarende tilspidsede sidevægge, og hvor der i en omløbende udsparing i en værktøjshalvdel er indsat et fra overfladen af værktøjshalvdelen udragende, efter-giveligt sidevægselement, der er indrettet til fra begyndelsen af dybtrækningen at trykke den tynde metalplade eller metalfolie mod overfladen af den anden værktøjshalvdel.

Metalpladen eller -folien kan være af aluminium eller aluminiumlegeringer og kan være lakeret eller lamineret med en plastfilm, f.eks. et overtræk af polyætylen eller polypropylen.

2 148198

Det er kendt at fremstille dybtrukne skaller med skrå sider til bageforme eller andre kulinariske anvendelser, da det med denne udformning er muligt at tage det bagte produkt ud af formen uden for stor beskadigelse. Koniciteten eller smiget kan være ret, eller sidevæggene kan alternativt have et afrundet smig som i en buddingskål, men kendte éngangsskaller eller -bakker med skrå vægge af aluminiumfolie har den mangel, at de har stærkt rynkede sider.

Det er også kendt at fremstille f.eks. bageforme med skrå sidevægge uden rynker; men disse fremstilles i en totrinsoperation, hvor man i det første trin ved en dybtrækningsoperation fremstiller en skal, som har en lodret sidevæg, hvorefter sidevæggen i det andet trin omformes til det ønskede smig.

Af hensyn til let udtagning af indholdet, stableevne og udseende af en aluminiumskal eller -bakke er det ikke nødvendigt at have en særlig stor smigvinkel for sidevæggen. En vinkel på 3-5° er normalt fuldt tilstrækkelig. Hvor der kræves større vinkler, eksempelvis op til 15°, er dybden normalt inden for området 25-75 mm, så at forskellen af dimensionerne mellem bunden af beholderen og dens åbning af den grund er ret lille.

Ved trækning af tynd letmetalplade, f.eks. aluminiumplade, er det vigtigt for at undgå rynkning at indespærre skallens væg mellem stemplet og matricen. Ved trækning af skaller med lodrette vægge er det ikke vanskeligt at presse alle begyndende rynker ud ved at begrænse spillerummet mellem stemplet og matricen til en størrelse, som nærmer sig tykkelsen af pladen, men forsøger man at trække tynd letmetalplade med et stempel, som har en dimension, der er mindre end mundingen af matricen, har den indvendigt ikke understøttede sidevæg af skallen tendens til at blive rynket, hvis spillerummet mellem stemplets sidevæg og matricemundingen overstiger fem gange metaltykkelsen for et blødt metal, f.eks. handelsmæssig rent aluminium, eller overstiger ca. to gange tykkelsen for hårdere metaller.

Fra USA-patentskrift nr. 3 344 646 kendes et dybtrækningsværktøj af den indledningsvis nævnte art. I dette værktøj er der i matricens sidevæg indlagt en fleksibel ring med U-formet tværsnit.

Denne U-formede ring er fremstillet af nylon eller teflon og stryger under trækningen mod den udvendige side af arbejdsstykket på et sted nær ved mundingen af matricen. Dette værktøj menes at fjerne de rynker, som dannes ved stemplets trækning af tynd plade. Skriftet nævner også, at ringen kan anbringes i stemplet, men redegør ikke nærmere 3 148198 for, hvordan ringen skal anbringes for at kunne udføre den ønskede glatning af arbejdsstykket.

Opfindelsen angiver et dybtrækningsværktøj, som adskiller sig fra nævnte kendte værktøj ved, at sidevægselementet er anbragt langs omkredsen af stemplets næseende og er indrettet til at give efter under trykpåvirkning ved på hydraulisk eller elastisk-hydrau-lisk måde at udøve et tryk i reaktion til trykpåvirkningen.

Med et værktøj ifølge opfindelsen er det muligt i én operation at fremstille dybtrukne skaller med koniske sidevægge af tynd metalplade eller -folie, uden at sidevæggene rynker. I værktøjet kan trækkes dybtrækningsplade i en tykkelse over så stort et område som 0,005-2,5 mm. Til mange arter emballage- og køkkenartikler ligger godstykkelsen på 0,01-0,9 mm, f.eks. til flaskekapsler, lette bakker og dåser.

Sidevægselementet på stemplet, som er indrettet til med et hydraulisk eller elastisk-hydraulisk tryk at ligge an mod matricens sidevæg, forhindrer rynkedannelse. Udformning og materiale for nævnte sidevægselement vælges i afhængighed af tykkelse og fysiske egenskaber af den plade, som stemplet er udformet til at dybtrække.

Det er kendt, at gummi og lignende elastiske materialer vil give efter under tryk på en måde, som er analog med et hydraulisk fluidum,og vil vende tilbagé til en normal facon, når trykket udløses. Forudsat at der er plads, hvor fortrængt materiale kan flyde ind, kan en fast anbragt, elastisk ring- komprimeres radialt uden at rynke og vil under en sådan kompression udøve et væsentlig elastisk-hydraulisk tryk mod den flade, imod hvilken den komprimeres.

Sidevægselementet kan derfor omfatte en fast gummidel anbragt i en not i sidevæggen af stemplet, som har en næsedel, der i dimensioner svarer til bunden af matricen, og en bageste del, der i dimensioner svarer til matricens åbning, idet omkredsdimensionerne af i det mindste næseenden af gummidelen svarer til dimensionerne af matricens åbning, når gummidelen er fri for trykpåvirkning på omkredsen.

Stemplet kan hensigtsmæssig være sammensat af en massiv gummidel indesluttet mellem en forreste del og en bageste del, af hvilke den forreste del har mindre dimensioner end matricens bund.

Til understøtning af gummidelens elastiske egenskaber kan denne, når den er fri for trykpåvirkning på omkredsen, være påvirket af en bestemt, aksial trykpåvirkning ved hjælp af en aksial forskydelig bageste del, der er underkastet en aksial forspænding.

4 148198 I en anden udformning ifølge opfindelsen kan sidevægselementets hydrauliske eller elastisk-hydrauliske tryk frembringes ved, at stemplets næse er sammensat af et tykvægget, elastisk hylster fyldt med hydraulisk fluidum, som er i forbindelse med en indesluttet gasmængde, og ved at hylsteret er fastgjort til stemplets bageste del.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende ved hjælp af udførelseseksempler på et dybtrækningsværktøj ifølge opfindelsen og under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snit af et stempel til et værktøj ifølge opfindelsen, fig. 2 et snit af et alternativt stempel til værktøjet ifølge opfindelsen, fig. 3 et snit af en matrice til anvendelse sammen med stemplet i fig. 1 eller 2, fig. 4 et snit i værktøjet ifølge opfindelsen med stempel og matrice, fig. 5 et lodret snit af to alternative former af stemplet, fig. 6 et lodret snit af endnu en form af stemplet, og fig. 7 det samme.

Fig. 3 viser en matrice 1 med en ringformet, øverste ende 2, som gennem et afrundet hjørne 3 går over i sider 4, der er skrå med en vinkel på ca. 4°. Ved matricens munding findes der en kantflade 5, som fører over i en skrå flade 6.

I fig. 1 og 2 er vist stempler med en næse 11, som har en plan flade 12, der via et afrundet hjørne fører over i en skrå sidevæg 14. Diameteren af fladen 12 er lidt mindre end diameteren af matricens ende 2, og smigvinklen for stemplets sidevæg 14 er den samme som smigvinklen for matricens sider 4.

En V-not 15 er skåret ind i stemplets sidevæg 14 og optager hovedsagelig hele sidevæggens længde. I noten er anbragt en V-formet . gummidel 16, som har en udvendig flade 17, der i sin normale tilstand har hovedsagelig samme diameter som mundingen af matricen 1.

Et spillerum 18 mellem den indvendige periferi af emnet 16 og bunden af noten giver plads for indflydning af gummiet, når dette udsættes for kompression ved stemplets og matricens indadgående relative bevægelse. Som det fremgår, er den afrundede kant 17a på gummidelen 16 placeret i kun en lille afstand bag stemplets hovedendeflade 5 148198 12 og udgør faktisk til at begynde med den periferiske kant af stemplets næse. Det er ved denne kant 17a, at trækningen af plade-matrialet begynder. Det materiale, som anvendes til gummidelen, skal være modstandsdygtigt over for slid og så vidt muligt selvsmørende. Et passende materiale, som kan anvendes i forbindelse med en almindelig aluminiumlegering til fremstilling af dåser, har f.eks. følgende egenskaber:

Durometeraflæsning 92 2

Brudstyrke 390 kg/cm 2

Modulus ved 200% 85 kg/cm

Brudforlængelse 600%.

Af polyuretanmaterialer, som har egenskaber svarende hertil kan nævnes AVOTHANE, som forhandles af Avon Rubber Co., Ltd. Melks-ham, Wiltshire, England. Dette materiale vil dog være for hårdt til bløde aluminiumfolier og ikke tilstrækkelig hårdt for hårdere og sejere metaller. Det elastiske materiale, som anvendes i matricen, må udvælges i overensstemmelse med den opgave, som matricen skal udføre.

Gummidelen 16 er som vist i fig. 1 fastgjort mellem næsen 11 og en samvirkende ring 11a ved hjælp af næsen 11's gevindforbindelse med basisdelen 11b. På denne måde er det muligt at forbelaste gummidelen 16 ved at skrue næsen 11 til.

Ved den alternative udformning i fig. 2 er delen 16 erstattet af et indlæg 20, som har forbindelse med olietilførselskanaler 21.

Et elastisk hylster 22 er fastgjort til indlægget 20, og hylsterets omkreds kan bevæge sig mellem den punkterede stilling, som det antager, når det er fri af matricen, og den fuldtegnede stilling. Olien holdes under et tryk, som gradvis forøges, efterhånden som olie drives ud gennem olietilførselskanalerne.

Matricen i fig. 3 og stemplet i fig. 1 er vist samlet i et i øvrigt konventionelt værktøj i fig. 4. Værktøjet i denne figur er be- . regnet til fremstilling af beholderskaller ved stor hastighed fra løbende båndmateriale, idet et fladt arbejdsemne stanses ud af båndet under det første trin af pressebevægelsen, hvorefter arbejdsemnet trækkes af det viste stempel og matricen i det andet trin og til sidst afrettes ved slutningen af presseslaget.

I fig. 4 er værktøjets dele vist henholdsvis ved toppen og bunden af deres bevægelse i højre og venstre halvdel af figuren.

Stemplet 11, 11b er monteret på en bundpresseplade 30, hvorpå der også er monteret en snitring 31. Mellem stemplet 11, 11b Og 6 148198 snitringen 31 er der en tilholder 32, som er presset opad imod en skulder på snitringen 31 ved hjælp af fjederbelastede tryk-stifter 33, og en afretterring 34. Matricen 1, som her er lidt anderledes end i fig. 3, er monteret inden i et stansestempel 35, der er fastgjort til en øvre presseplade 36 og støttet af en ef-tergivelig og sammentrykkelig skive 37. En udkaster 38 er monteret inden i matricen 1, og en fjederbelastet strygeplade 39 er monteret omkring stansestemplet 35. Den første virkning af en nedadgående bevægelse af pressepladen 36 er udstansning af en skive med en diameter lig med den indvendige diameter af snitringen 31. Denne skive spændes derefter mellem stansestemplet 35 og tilholderen 32, medens den trækkende matrice 1 og stemplet 11, 11b arbejder sammen for at udføre dybdetrækningsoperationen på en i det væsentlige konventionel måde, hvor stemplet 11, 11b og matricen 1 samarbejder som beskrevet ovenfor.

Ved uformningen i fig. 5 har stemplet en central stang 40 med et hoved 41. Hovedet 41 har en skrå, underliggende flade 42, som er i berøring med en tilsvarende flade 43 på en ringformet gummidel 44. Gummidelen 44 har tillige en skrå flade 45, som rører en flade 46 på en glider 47, der presses aksialt opad ved hjælp af fjedre 48. Glideren 47 holdes koncentrisk med stangen 41 ved sin bagende 49's berøring med et fastsiddende styr 50. Glideren 47's bagende 49 kan glide på ydersiden af styret 5o, som vist på højre side af fig. 5. Alternativt kan glideren 47' have en bagende 49', som styres i en udboring indvendigt i styret 50', inden i hvilket fjedrene 48 er anbragt, som vist på venstre side af fig.

5.

Det fremgår, at gummiet ved den øverste eller forreste ende af emnet 44, efterhånden som delen 44 bevæger sig gradvis ind i en konisk matrice, komprimeres gradvis i den radiale retning ind i den radialt aftagende zone, som ligger mellem overfladerne 42 og 46.

Den således opnåede kilevirkning fører til aksial forskydning af delen 47 mod forspændingskraften fra fjedrene 48.

I alle stemplerne, der er vist i fig. 1,2, 4 og 5, skal stemplets næseende være ventileret til atmosfæren på kendt måde for at sikre adskillelse af stemplet fra skallen under returslaget.

Sammenlignet med værktøjet ifølge opfindelsen har det tidligere omtalte værktøj ifølge USA-patent nr. 3 344 646 den ulempe, at spillerummet mellem stemplet og den stive matricemunding ved begyndelsen af stempelslaget skal være stort, fordi ringen i væggen ikke har no- 7 148198 gen indflydelse ved begyndelsen af stemplets arbejde. Den kraft, som nylonringen kan udøve på metallet, er forholdsvis lille, og det er umuligt at erstatte denne ring med en ring af hårdt gummi eller poly-uretan på grund af disse materialers mangel på selvsmørende egenskaber og den deraf resulterende større friktionskraft mellem metalpladen og ringen, sammenlignet med værktøjet ifølge opfindelsen, hvor gummiringen udgør en del af stemplet.

I stemplet i fig. 6 er næsen dannet af et tykvægget polyuretan-hylster 60. Vægtykkelsen kan f.eks. være ca. 6,3 mm. Hylsteret 60 er fastgjort til en stempelholder 61 ved hjælp af en gevindskåret ring 63 i indgreb med en hul bolt 64, som kan drejes i forhold til holderen 61. Hylsteret 60 er forsynet med en noget fortykket konisk del 65 indsat mellem ringen 63 og en hvælvet flade 66 på holderen 61. Rummet inden i hylsteret 60 er fyldt med hydraulisk fluidum, og dette har forbindelse med en ikke vist hydraulisk akkumulator via kanaler 67 i bolten 64 og rummet inden i holderen 61.

Hylsteret 60 er dimensioneret på en sådan måde, at diameteren af dets sidevæg efter overtryk fra den hydrauliske akkumulator omtrent er lig med mundingsdiameteren af matricen.

Da overtryk på hylsteret 60 ville få dets næseende til at hvælve, hvis ikke der var nogen forspænding, er et stift næsestykke 68 fastspændt i næsen af endehylsteret ved hjælp af en gevindskåret del med en møtrik 69. Næsestykket 68 er forskydelig monteret i bolten 64, som er forspændt nedad ved hjælp af fjederskiver 70, der trykker ned mod en støttering 71. Næseenden af stemplet er ventileret til atmosfæren gennem en ventilationsåbning 72 i næsestykket 68's spindel. Det skal bemærkes, at diameteren af næsestykkets omkreds er betydelig mindre end diameteren af hylsteret 60's næseende. Når næseenden går ind i matricen og følgelig reduceres i diameter, får næsestykket 68 tendens til at løfte sig i forhold til holderen 61, idet den sammentrykker skiverne 70 og således tillader hylsterets sidevægge at forlænge sig for at give plads, hvor forskudt materiale fra hylsteret kan komme ind.

Endnu et eksempel.er vist i fig. 7. Her er stemplet dannet af en hovedsagelig cylindrisk gummidel 80 med en vægtykkelse på mindst 12,5 mm. Diameteren af delen 80's næseende er hovedsagelig lig med diameteren af matricens munding og lidt større end diameteren ved bund- eller bagenden. Delen 80 er forsynet med en fortykket flange 81, som er fastspændt mod en hvælvet flade 82 på stempelholderen

Claims (2)

148198 83 med en bolt 84 forsynet med en ventilationsåbning 85. Bolten 84*3 omkreds er lidt underdrejet ved 86. Det er kun stykket af delen . 80 ved og over det underdrejede stykke 86, der er beregnet til at komme ind i matricen. Åbningen i delens næseende giver plads til optagelse af materiale, som er forskudt ved sammentrykningen af den tykke gummivæg. Selv om gummivæggen som vist kan være cylindrisk, kan den også være let konisk. Selv om stemplet vist i fig. 7 er tilfredsstillende til nogle formål, har det den ulempe, at det ikke er i stand til at frembringe nogen form for prægning af skallens bund. Selv om de forskellige former for værktøj er vist til trækning af beholdere med cirkulært tværsnit, er principperne ifølge opfindelsen lige så anvendelige ved værktøj til trækning af ovale og rektangulære skaller og endog til skaller med flere åbninger.

1. Dybtrækningsværktøj til fremstilling af dybtrukne skaller med mod bunden tilspidsende sidevægge ud af tynd metalplade eller metalfolie, hvilket værktøj består af en matrice og et stempel, hvor begge værktøjshalvdele har tilsvarende tilspidsede sidevægge, og hvor der i en omløbende udsparing i en værktøjshalvdel er indsat et fra overfladen af værktøjshalvdelen udragende, eftergiveligt sidevægselement, der er indrettet til fra begyndelsen af dybtrækningen at trykke den tynde metalplade eller metalfolie mod overfladen af den anden værktøjshalvdel, kendetegnet ved, at sidevægselementet (16, 22, 44, 60) er anbragt langs omkredsen af stemplets næseende (11) og er indrettet til at give efter under trykpåvirkning ved på hydraulisk eller elastisk-hydraulisk måde at udøve et tryk i reaktion til trykpåvirkningen.

2. Værktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sidevægselementet omfatter en fast gummidel (16) anbragt i en not (15) i sidevæggen (14) af stemplet, som har en næsedel (11), der i dimensioner svarer til bunden (2) af matricen, og en bageste del (11b), der i dimensioner svarer til matricens åbning , og at omkredsens dimensioner af i det mindste næseenden (17a) af gummidelen (16) svarer til dimensionerne af matricens åbning, når gummidelen er fri for trykpåvirkning på omkredsen.