EP0022211A1

EP0022211A1 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Ziehen eines dünnwandigen Napfes aus einem Rohling aus Blech

Info

Publication number: EP0022211A1
Application number: EP80103562A
Authority: EP
Inventors: Rolf Herten
Original assignee: Blechwarenfabrik Gustav Gruss and Co
Current assignee: Blechwarenfabrik Gustav Gruss and Co
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1980-06-24
Publication date: 1981-01-14
Also published as: US4386514A; DK295480A; DE2927755A1; DE2927755C2; JPS5619932A

Abstract

Verfahren zum Ziehen eines faltenlosen dünnwandigen Napfes aus einem Blechrohling unter Verwendung eines Ziehringes (Matrize) (1), eines das Material des Rohlings (5) gegen den Ziehring (1) andrückenden Niederhalters (4) und eines Ziehstempels (3), der den Rohling (5) in die Öffnung (2) des Ziehringes (1) drückt, wobei das aus dem Spalt des Niederhalterbereichs nachfließende Material des Rohlings (5) in einer den Stempel (3) umgebenden ersten Verformungszone durch Gleitziehen verformt wird und über die sich an den Niederhalterbereich anschließende Innenkante (7) des Ziehringes (1) in dessen Öffnung (2) hineinfließt. Er zeichnet sich dadurch aus, daß zum Ziehen eines konischen Napfes (6) aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, mit einer Umfangswand, die mit der Mittelachse des Napfes einen Winkel kleiner als 60°, vorzugsweise einen Winkel von 3 einschließt, bei starrer Ausbildung sowohl des Ziehringes (1) als auch des Niederhalters (4) und des Ziehstempels (3) der Niederhalter (4) mit einer Kraft beaufschlagt wird, die ein Vielfaches der Kraft, des Ziehstempels (3) betragt, so daß das aus der ersten Verformungszone in die Öffnung (2) des Ziehringes (1) hineinfließende Material durch Streckziehen unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke in einem als zweite konische Verformungszone dienenden und zwischen Stempel (3) und Matrize (1) gebildeten freien Hohlraum (2) ohne Zwangsführung zu dem konischen Napf (6) verformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ziehen eines faltenlosen dünnwandigen Napfes bzw. Behälters aus einem Blechrohling unter Verwendung eines Ziehringes (Matrize), eines das Material des Rohlings gegen den Ziehring andrückenden Niederhalters und eines Ziehstempels, der den Rohling in die Öffnung des Ziehringes drückt, wobei das aus dem Spalt des Niederhalterbereichs nachflieBende Material des Rohlings in einer den Ziehstempel umgebenden ersten Verformungszone durch Gleitziehen verformt wird und über die sich an den Niederhalterbereich anschließende Innenkante des Ziehringes (Ziehringkante) in dessen Öffnung hineinfließt.
In Weiterbildung betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung, wie sie zum Durchführen dieses Verfahrens bevorzugt verwendet werden kann, sowie einen Napf bzw. Behalter, der nach dem Verfahren hergestellt ist.
Ein sehr verbreitetes und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Näpfen bzw. Behältern ist die spanlose Verformung durch Tiefziehen unter Zugdruckformen eines Blechzuschnittes zur Napfform, wobei dieses Tiefziehen in einem an die Blechdicke angepaßten, eng begrenzten Ziehspalt erfolgt, 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, erhält man mit diesem bekannten Verfahren Näpfe mit reiner kreiszylindrischer Form, wobei die Formbildung nach dem Umlenken des Materials Über den Ziehringradius beendet wird.
Wird versucht, dieses Ziehverfahren mit einem der Napfform angepaßten Tiefziehwerkzeug auch zur Herstellung von Näpfen bzw. Behältern mit kreiskonischer Form zu verwenden, so fuhrt dies zu erheblichen Schwierigkeiten. Da bei der Herstellung von kreiskonischen Näpfen sowohl der Ziehstempel als auch die Öffnung des ^Ziehringes jeweils konisch ausgebildet sein müssen, entsteht bei Ziehbeginn im Werkzeug zwischen Ziehstempel und Ziehring ein entsprechender breiter Spalt, der zu einem sog. "freien Materialring" beim verwendeten Rohling bzw. Blech fuhrt und der von dem Niederhalter nicht erfaßt wird. Beim Ziehen des Bleches in den Werkzeugraum bzw. in die Öffnung des Ziehringes entstehen in der Napfwandung unerwUnschte Löngsfalten, d.h. sog. "Falten zweiter Art", die auch in der Schließstellung des Werkzeuges nicht mehr beseitigt werden können. Außerdem tritt mit zunehmender Ziehtiefe auch eine sich vergrößernde material- und werkzeugbedingte Zipfelbildung im Flanschbereich des Napfes ein, die die nachteilige Faltenbildung noch fördert und darUber hinaus einen unerwünschten Mehrverbrauch an Material verursacht.
Eine wesentliche Schwierigkeit bei der Umformung zur kreiskonischen Napfform besteht somit zunächst einmal darin, daß das zu formende, in der Regel ebene Blech in einem der gewünschten Napfform angepaßten Tiefziehwerkzeug nicht voll flächig während des ganzen Verformungsprozesses in einer formschlUssigen konischen FUhrung gehalten werden kann.
Weiterhin läßt sich das zum Herstellen von kreiszylindrischen Näpfen verwendete Tiefziehverfahren auch aus folgendem Grund nicht ohne weiteres zum Formen von Näpfen mit kreiskonischer Form verwenden. Wahrend nämlich beim Tiefziehen einer kreiszylindrischen Napfform die Formbildung des Bleches nach dem Durchfluß durch die erste Verformungszone im Niederhaltebereich bzw. nach dem Umlenken Uber die innere Ziehringkante in einem konstanten Umlenkwinkel von 90 beim Einfließen in den eng tollerierten Ziehspalt im wesentlichen bereits beendet ist, wurde bei der Anwendung des bekannten Tiefziehverfahrens zum Formen von kreiskonischen Näpfen sich die Formbildung des Napfes erst mit dem Umlenken des Bleches Uber die innere Ziehringkante nach und nach vollziehen, wobei sich der Umlenkwinkel des Bleches am Ziehringradius laufend verändern wurde und die Ziehringkante in ihrer Funktion Überhaupt nicht oder aber nur bedingt bzw. zu spät zur Wirkung käme.
DarUber hinaus unterläge während der Formbildung des Napfes dessen konische Wandung in ihrem gesamten Ausmaß ständig Durchmesserreduktionen. Das hierbei UberschUssig werdende Material verursacht dann im Blech tangentiale Druckspannungen, die in der entstehenden Napfwandung zu der oben bereits erwähnten Faltenbildung zweiter Art fuhren. Diese unerwünschten Falten, die sich meist Uber der Höhe und wellenartig Uber den Umfang der Napfwandung als Längsfalten erstrecken, sind dann auch in der Schließstellung des Werkzeuges nicht mehr zu beseitigen, d.h. wenn die kreiskonischen Flächen des Ziehstempels und des Ziehringes dicht gegen die Napfwandung anliegen.
Zu den aus dem Stauchvorgang bei den Durchmesserreduktionen während der kreiskonischen Wandungsbildung erzeugten tangentialen Druckspannungen kommen noch tangentiale Restdruckspannungen aus dem Spalt des Niederhaltebereichs vor der inneren Ziehringkante hinzu. Bekanntlich verändert sich die Blechdicke während des Ziehvorganges auch in einem Teil des Niederhaltebereichs bzw. in einem Teil des Spaltes zwischen Ziehring und Niederhalter. Da der Abstand zwischen Ziehring und Niederhalter durch die größte Blechdicke bestimmt ist, tritt beim Ziehvorgang an dem der Öffnung des Ziehringes benachbarten inneren Rand des Niederhaltebereiches schließlich eine Zone auf, in der weder der Niederhalter noch der Ziehring am Blech anliegen bzw. genügend fest angepreßt sind, wodurch das Blech die Möglichkeit zum Ausbeulen sowie zur Einleitung einer "Faltenbildung erster Art" erhält, welche bei kreiskonischem Formtiefen weder vom normalen Niederhaltedruck noch vom Ziehringradius - wegen des sich ständig ändernden Umlenkwinkels - verhindert werden kann und darUber hinaus die Tendenz zur Faltenbildung zweiter Art in der Napfwandung noch verstärkt.
Da sich kreiskonische Näpfe somit mit üblichen Tiefziehverfahren nicht herstellen lassen, wurden speziell zum Formen von kreiskonischen Näpfen bereits besondere Verfahren bzw. Vorrichtungen entwickelt, die die unerwünschte Längsfaltenbildung in der Nopfwand beim Ziehen verhindern sollen.
Bekannt sind vor allem sog. abgestufte Ziehverfahren (DE-OS 24 51 511), nach denen beim Ziehen von kreiskonischen Näpfen zunächst durch Tiefziehen ein Rohling erzeugt wird, der sich aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden kreiszylindrischen Abschnitten zusammensetzt und der dann in einem besonderen Werkzeug in die endgültige kreiskonische Form gebracht wird. Zur Herstellung kreiskonischer Näpfe, deren Umfangswand mit der Achse des Napfes einen Winkel kleiner als 60° einschließt, können je nach Napftiefe bzw. Ziehhöhe zehn oder noch mehr EinzelzUge notwendig sein, um den Rohling mit den kreiszylindrischen Abschnitten herzustellen. Diese bekannten abgestuften Ziehverfahren bedingen einen erheblichen Werkzeugaufwand.
Weiterhin sind Verfahren bekannt (DE-PS 39 23 48, US-PS 33 02 441), bei denen die kreiskonische Endform in einem Ziehwerkzeug erzeugt wird, und zwar dadurch, daß der Abstand zwischen Niederhalter und Ziehstempel und/oder zwischen Ziehstempel und Ziehring während des Ziehvorganges durch zusätzliche bewegliche Werkzeughilfselemente, z.B. durch unter Federwirkung stehende Ringe mit konischen Flächen klein gehalten wird, um so durch mehrere kleine und aufeinanderfolgende Einzelziehstufen zu besseren Ergebnissen, d.h. zu möglichst faltenfreien konischen Näpfen zu kommen. Auch diese bekannten Verfahren bedingen einen komplizierten Werkzeugaufbau und dcher hohe Werkzeugkosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art zum Ziehen von dünnwandigen konischen Näpfen aufzuzeigen, welches die Nachteile bekannter Verfahren bzw. Vorrichtun- gen vermeidet und mit welchem es möglich ist, bei einfacher Ausbildung der Werkzeuge dünnwandige konische Behälter (Dosen) ohne die Gefahr von Faltenbildungen im wesentlichen in einem Verfahrensschritt aus einem Rohling zu formen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß zum Ziehen eines konischen Napfes aus Blech, insbesondere aus Stahlblech, mit einer Umfangswand, die mit der Mittelachse des Napfes einen Winkel kleiner als 60°, vorzugsweise einen Winkel von 3⁰ einschließt, bei starrer Ausbildung sowohl der Matrize als auch des Niederhalters und des Ziehstempels der Niederhalter mit einer Kraft beaufschlagt wird, die ein Vielfaches der Kraft des Ziehstempels beträgt, so daß das aus der ersten Verformungszone in die Öffnung des Ziehringes hineinfließende - Material durch Streckziehen unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke in einem als zweite konische Verformungszone dienenden und zwischen Stempel und Ziehring (Matrize) gebildeten freien Hohlraum ohne ZwangsfUhrung zu dem konischen Napf verformt wird.
Die zweite Verformungszone befindet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Öffnung des Ziehringes, d.h. im Bereich zwischen Ziehstempel und der Wandung der Öffnung des Ziehringes, wobei die Breite dieser zweiten Verformungszone in Richtung senkrecht zur Achse des Ziehstempels bzw. in Richtung senkrecht zur Bewegung des Ziehstempels zumindest am Beginn der Verformung wesentlich größer ist als die Blechdicke. Am Beginn der Verformung entspricht dieser Abstand, den die Ziehstempelbodenkante von der Innenkante des Ziehringes aufweist, etwa der halben Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Durchmesser des herzustellenden Napfes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das eigentliche Formen bzw. Formtiefen des Rohlings zu der gewünschten Napfform in der zweiten Verformungszone durch Streckziehen des Bleches zwischen der Ziehstempel- bodenkante undder 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 abstutzen könnte, welches dabei fortwährend aus der gleitenden Einspannung im Niederhaltebenich nachgezogen wird.
Das "Gleitziehen in der ersten Verformungszone" bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem, daß das Material des Rohlings z.B. durch den Niederhalter eine so starke Einspannung erfährt, daß es aufgrund der Einwirkung des Ziehstempels zwar in die erste Verformungszone, das heißt in den Niederhalterbereich radial nach innen zufließen kann, hierbei jedoch mit radialen Zugspannungen beaufschlagt wird.
Die "starre Ausbildung der Matrize, des Niederhalters sowie des Ziehstempels" bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem, d_aß diese Werkzeugteile nicht aus mehreren relativ zueinander beweglichen Einzelteilen oder Hilfselementen bestehen, bedeutet vorzugsweise jedoch auch, daß insbesondere der Niederhalter keine elastischen Mittel, wie beispielsweise Federn aufweist, die verhindern, bzw. verhindern wurden, daß die vom Niederhalter zum Einspannen des Rohlings im Niederhalterbereich auf den Rohling ausgeübte Kraft die Kraft des Ziehstempels um ein Vielfaches übersteigt.
Das "Streckziehen in der zweiten Verformungszone" bedeutet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem, daß das in die zweite Verformungszone nachfließende Material aufgrund der Einspannung in dieser zweiten Verformungszone beim Formtiefen eine Streckung erfährt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt diese Streckung - bezogen auf das Material des Rohlings - bei etwa 30 %.
Im Gegensatz zum normalen Streckziehen, bei dem der Rohling zwischen den Werkzeugteilen unverrückbar fest eingespannt ist, erfolgt somit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Ziehen des Napfes aus einer zwar sehr kraftschlüssigen, jedoch nur noch wenig gleitenden Einspannung in der ersten Verformungszone. Durch dieses Uberhöhte Einspannen ergibt sich das die Erfindung auszeichnende Verformen des Rohlings durch Gleit-Streckziehen zur konischen Napfform.
Die für dieses Gleit-Streckziehen erforderliche Einspannung 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. Einspannkrcft ist Voraussetzung dafür, um fUr 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 MaterialUberschuß 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 ZwangsfUhrung einer formschlussigen AbstUtzung bzw. ohne Zuhilfenahme sonstiger zusätzlicher Werkzeughilfselemente. 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. Reduktionskurve 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-Napföff_nung" 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 Toleranz, jedoch spiegelbildlich, verläuft die Härtekurve, die jedoch dann insgesamt oberhalb der Härte des Ausgangsmaterials liegt.
Da 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. FUr 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.
Bei einer bew rzugten 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 Stulpziehen und unter Verwendung der besonderen Merkmale der Erfindung in die gewünschte Napfform umgeformt. Die erste Verformungszone liegt dabei im Bodenbereichdes kreiszylinderförmigen Rohlings.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Druck des Niederhalters vorzugsweise etwa das 2- bis 3-Fache des Druckes des Ziehstempels.
Die zum DurchfUhren des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt verwendete Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß bei starrer Ausbildung von Ziehring, Ziehstempel und Niederhalter wenigstens ein konzentrisch zur Achse des Ziehstempels und außerhalb der Öffnung des Z_iehringes liegender Abstreckspalt vorgesehen ist, durch welchen das Material des Rohlings dem Ziehring unter Verformung durch Gleitziehen bzw. durch Abstreck-Gleitziehen zufließt.
Der Abstreckspalt ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise zwischen der Stirnfläche des Niederhalters und der Stirnfläche des Ziehringes gebildet, Es ist jedoch auch möglich, anstelle von oder aber zusätzlich zu diesem Abstreckspalt einen Abstreckspalt vorzusehen, der den Ziehring oder aber den Niederhalter umgibt. In beiden Fallen erfolgt durch diesen Abstreckspalt eine Verminderung der Blechdicke der Wandung des Rohlings, der beispielsweise die Form eines kreiszylinderförmigen Napfes aufweist, Der Rohling kann sowohl im Stulpzug als auch im Weiterzug in die gewünschte kreisförmige Napfform verformt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich durch eine besonders einfache Ausgestaltung der Werkzeuge sowie durch eine optimale Materialausnutzung aus. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäBen Vorrichtung hergestellten kreiskonischen Näpfe sind frei von unerwünschten Falten.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den UnteransprUchen beschrieben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an AusfUhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b in schematischer Darstellung den Ziehring, den Niederhalter, den Ziehstempel sowie den Blechrohling bzw. den fertiggestellten Napf in verschiedenen Phasen des Formprozesses bei einer ersten AusfUhrungsform 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. 3a und 3b eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei zusätzlich zudem Ziehring, Niederhalter und Ziehstempel ein weiterer, eine zusätzliche Abstreckung des Materials erzeugender Abstreckring vorgesehen ist;
Fig. 4 eine Abwandlung des Werkzeuges gemäß Fig. 3, wobei der Niederhalter sowie der Abstreckring zu einem einzigen Teil zusammengefaßt sind;
Fig. 5 eine Abwandlung des Werkzeugs gemäß Fig. 3, wobei Ziehring und Abstreckring ortsfest gehalten und Ziehstempel und Niederhalter bewegbar sind;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die den Verlauf der Wanddicke eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Napfes zeigt.

In den Fig. la und 1b 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 einfUhrbar, 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 AusfUhrungsform 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 Ubrigen 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 Ziehvorganges wird zunächst der Niederhalter entsprechend dem Pfeil A mit seiner unteren Stir nflache 4' gegen den Boden des kreiszylinderförmigen Rohlings 5 angepreßt, wodurch der Rohling im äußeren Bodenbereich zwischen der unteren Stirnfläche 4' des Niederhalters 4 und dem 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 Uber 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 Vergrößerung 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 und 1b 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 Fig. 1b rechtsvon 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 Fig. 1a und 1b 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 FUhrung 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 Fig. 1a und 1b, 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 Fig. 1a und 1b 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 hineingedruckt.
Obwohl das Ziehwerkzeug bei der in den Fig. 1a und 1b dargestellten AusfUhrungsform aus einem Ziehring mit kegelförmiger Öffnung und aus einem Ziehstempel mit kegelförmiger Mantelfläche besteht, wöre 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 Uber 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 Fig. 2 ist links von der Mittel- bzw. Symmetrieachse wiederum die Ausgangsform, d.h. derjenige Zustand dargestellt, den die Teile am Beginn des Ziehvorgangs einnehmen, während 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 Fig. 1a und 1b. Allerdings sind bei dem in der Fig. 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 Uber 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 Sp_al-tes 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 Rohlings 5. Durch den Ringwulst 8 entsteht somit bei niedergedrUcktem 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 Gleitziehen des Materials im Niederhaltebereich, d.h. im Bereich zwischen Ziehring und Niederhalter wesentlich begünstigt bzw. bei gegenüber der AusfUhrungsform nach den Fig. la und lb verminderter Anpreßkraft für den Niederhalter 4 gestattet.
Wie die Fig. 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 Ziehvorgangs bzw. beim Anpressen des Niederhalters 4 gegen den Rohling 5 der Boden dieses Rohlings zumindest in einem Teilbereich in einem sog. "verkUrzten Erstzug" nach oben bzw. der Wirkungsrichtung des Ziehstempels 3 entgegengesetzt verformt wird.
Auch bei der in der Fig. 2 dargestellten AusfUhrungsform ist das Formtiefen des Rohlings 5 zum Napf 6 dann abgeschlossen, wenn die Mantelfläche 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 Ziehring 1 verbleibt bei fertiggezogenem Napf 6 ein sog. Restflansch 6'.
Wie die Fig. 2 auch zeigt, besitzt die ringförmige Vertiefung 9 eine ebene Bodenflache, wobei die ringförmige Vertiefung 9 zu der dem Ziehstempel 3 benahbarten Innenflöche des Niederhalters 4 hin offen ist. Der Ringwulst 8 ist in unmittelbarer Nähe der inneren Ziehringkante 7 bzw. in unmittelbarer Nähe der Öffnung 2 des Ziehringes 1 vorgesehen. Dadie Höhe des Ringwulstes 8 geringfügig größer ist als die Tiefe der zugehörigen ringförmigen Vertiefung 9, verbleibt bei fehlendem Rohling 5 und bei gegen den Ziehring 1 anliegendem Niederhalter 4 bzw. bei mit dem Boden der Vertiefung 9 gegen den Ringwulst 8 anliegendem Niederhalter 4 im Bereich außerhalb des Ringwulstes 8 zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 1 ein Spalt. Die im wesentlichen ebene Bodenfläche der Vertiefung 9 schließt mit der Achse des Ziehstempels vorzugsweise einen Winkel von ungefähr 90° ein. Die Stirnflächen des Ziehringes 1 und des Niederhalters 4 sind im Ubergangsbereich zum Ringwulst 8 bzw. im Ubergangsbereich zur Vertiefung 9 jeweils gewölbt, wobei die Wölbung im Übergangsbereich zum Ringwulst 8 einen Krümmungsradius R aufweist, der größer ist als der KrUmmungsradius r der Wölbung im Ubergangsbereich zur ringförmigen Vertiefung 9.
Die Fig. 3a und 3b zeigen eine Weiterbildung des Werkzeuges gemäß Fig. 2 in verschiedenen Arbeitsphasen, und zwar in der Fig. 3a, links von der Mittelachse in der Ausgangsform und in der Fig. 4b rechts von der Mittelachse in der Endform, während die Fig. 3a und 3b rechts von der Mittellinie bzw. links von der Mittellinie zwei Zwischenformen wiedergeben.
Das in den Fig. 3a und 3b dargestellte Werkzeug entspricht hinsichtlich der förmlichen Ausgestaltung des Ziehringes 1, des Ziehstempels 3 sowie des Niederhalters 4 dem Werkzeug gemäß Fig. 2, allerdings weist das Werkzeug gemäß den Fig. 3a und 3b zusätzlich zu diesen Werkzeugteilen noch einen Abstreckring 13 auf, der konzentrisch zum Ziehstempel 3 und Niederhalter 4 angeordnet ist und letzteren umgibt. Der Abstreckring 13 ist entsprechend dem Pfeil C axial nach unten verschiebbar, und zwar aus einer Ausgangsstellung, in der die untere ringförmige Stirnkante des Abstreckringes 13 oberhalb der oberen ringförmigen Stirnkante des Ziehringes 1 liegt, in eine untere Endstellung, in der die untere Stirnkante des Abstreckringes 13 sich seitlich von der Umfangswandung des Ziehringes 1 befindet. Der ansonsten kreiszylinderförmige bzw. hUlsenförmige 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 Innendurchmesser des Abstreckringes 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 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'. Hierduxh 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 den Fig. 3a und 3b das zusätzliche Abstrecken des Materials durch einen Ziehring 13 erfolgt, der relativ zu den Ubrigen Teilen des Werkzeuges bewegbar ist, zeigt Fig. 4 eine Ausführung eines Ziehwerkzeuges, bei der der ringförmige Niederhalter 16 an seinem unteren Rand einen Vorsprung 17 aufweist, der die Umfangsfläche des Ziehringes 10 ringförmig umgibt und zwischen seinem ringförmigen Wulst 18 und der Umfangswandung des Ziehringes 10 einen Abstreckspalt bildet. Der Ziehstempel 3 besitzt auch bei dieser AusfUhrungsform wiederum eine kegelstumpfförmige Mantelfläche, während der Ziehring 10 eine kreiszylinderförmige Öffnung 12 aufweist.
Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Werkzeugen, bei denen eine zusötzliche Abstreckung des Rohlings 5 durch den Abstreckring 13 bzw. durch den Ansatz 17 erfolgt, kann es zweckmäßig sein, die Werkzeugteile so auszubilden, daß der Ringwulst 8 und die ringförmige Vertiefung 9 am Ziehring bzw. am Niederhalter entfallen, wodurch dann der oben beschriebene Erstzug nicht auftritt. Die Stirnfläche des Ziehringes ist in diesem Fall dann vorzugsweise halbkreisförmig gewölbt, während der Niederhalter an seiner Stirnfläche eben ausgebildet ist.
Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Werkzeugen kann weiterhin die Steuerung der Werkzeuge so erfolgen, daß der Niederhalter 4 bzw. 16 erst dann endgUltig gegen den Rohling angedrückt wird, wenn sich der Ziehstempel 3 bereits teilweise in die Öffnung 2 bzw. 12 des Ziehringes 10 bzw. 1 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 gehalten.
Für ein beschleunigtes Auswerfen des fertiggestellten Napfes 6 aus der Ziehpresse bzw. aus dem Werkzeug eignet sich inbesondere der Ziehring 10 mit kreiszylinderförmiger Öffnung 12. In diesem Fall kann der fertiggestellte Napf 6 bei fehlendem Restflansch 6' durch den Ziehstempel 3 unmittelbar nach dem Ziehvorgang durch das untere, offene Ende des Ziehringes 10 ausgestoßen werden (Fig. 4). Dieses beschleunigte Ausstoßen des fertiggestellten Napfes 6 ist möglich, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine formschlUssige Fuhrung des Materials während des Ziehens nicht notwendig ist und dem-entsprechend ein Ziehring 10 mit kreiszylinderförmiger Öffnung 12 verwendet werden kann.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen sind der Ziehstempel 3, der Niederhalter 4 bzw. 16 und der ev. zusätzlich vorgesehene Abstreckring 13 relativ zum Ziehring bewegbar. Es sind jedoch auch Vorrichtungen denkbar, bei denen andere Werkzeugelemente ortsfest angeordnet bzw. bewegbar sind.
Fig. 5 zeigt ein Werkzeug, welches aus dem ortsfesten Ziehring 10 sowie aus dem in Längsrichtung bewegbaren kreiszylinderförmigen Ziehstempel 11 besteht. Weiterhin besitzt das Werkzeug den ringförmigen Niederhalter 4. Während der Ziehstempel 11 und der Niederhalter 4 beim Verformen des Rohlings 5 in den kreiskonischen Napf 6 in Richtung der Pfeile A bzw. B nach unten bewegt werden, d.h. in Richtung der Achse des Ziehstempels 11, weist das in der Fig. 7 dargestellte Werkzeug einen Abstreckring 19 auf, der ortsfest konzentrisch zur Achse des Ziehstempels 11 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 Fig. 7, oben links gezeigten Ausgangsstellung 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 Niederhalters 4 einen ringförmigen Abstreckspalt bildet.
Wie der Fig. 7 weiterhin zu entnehmen ist, wird der Rohling 5, der wiederum die Form eines kreiszylinderförmigen Napfes aufwist, so in das Werkzeug eingelegt, daß die Umfangswandung 5' des Rohlings nach oben gerichtet ist, d.h. der Rohling 5 wird bei dieser AusfUhrungsform im Gegensatz zu den Fig. 1-4 nicht im Stülpzug, sondern im Weiterzug in den kreisförmigen Napf 6 verformt.
Die Arbeitsweise des in der Fig. 5 dargestellten Werkzeuges läßt sich, wie folgt, beschreiben: ^m den
In einer ersten Phase bewegen sich Ziehstempel 11 sowie der/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 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 B weiter nach unten gedrückt wird, wodurch das Formen des Rohlings 5 in den Napf 6 erfolgt. Der Formvorgang ist abgeschlossen, wenn der Ziehstempel 11 die in Fig. 5, links von der Mittellinie mit unterbrochenen Linien dargestellte Endlage aufweist.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten einstUckigen, konischen Näpfe 6 können bevorzugt als Verpackungsmaterial für Massengüter bzw. als Behälter oder Dosen zum Verpacken von GUtern mit Atmosphärendruck oder mit Unter- bzw. Überdruck verwendet werden. Die Näpfe 6 lassen sich in besonders vorteilhafter Weise tief und daher raumsparend ineinanderstapeln, wodurch sich ein niedriges Lager- und Transportvolumen ergeben.
Fig. 6 zeigt den charakteristischen Verlauf der Wanddicke eines konischen Napfes 6, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne zusätzliche Abstreckung durch einen zusätzlichen Abstreckring hergestellt wurde. In der Fig. 6 sind auf der Abszisse die jeweilige Wand- bzw. Blechdicke des konischen Napfes 6 und auf der Ordinate der Abstand aufgetragen, den ein bestimmter Punkt vom Mittelpunkt des Bodens bzw. vom Rand des Bodens des fertiggestellten Napfes aufweist. Bei der Fig. 6 wurde weiterhin davon ausgegangen, daß das Ausgangsmaterial bzw. der Rohling 5 eine Blechdicke von 0,35 mm besitzt.
Wie Fig. 6 weiterhin zeigt, besitzt der Napf 6 in seinem Bodenteil bzw. entlang einer radialen Linie ausgehend vom Mittelpunkt des Bodens eine im wesentlichen gleichförmige Blechdicke, die 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 0,34 mm an, d.h. auf etwa 97 % der ursprünglichen Blechdicke, wobei die maximale Blechdicke von 0,34 mm in diesem Bereich etwa bei einer Napfhöhe von 10 mm erreicht wird, was bezogen auf die Gesamthöhe des Napfes von 120 mm einer normierten Napfhöhe von etwa 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 etwa an der Übergangsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Drittel der Napfhöhe.
Im Anschluß daran nimmt die Wand- bzw. Blechstärke wiederum zu und nähert sich am oberen Rand des Napfes dem Wert von 0,35 mm an. Bei der Napfhöhe von 120 mm beträgt die Wand- bzw. Blechdicke 0,335 mm bzw. 95,7 % der Blechdicke des Ausgangsmaterials. Im Bereich des Restflansches 6' steigt die Blechdicke linear an und erreicht einen Wert von 0,41 mm, d.h. 117 % der Blechdicke des Ausgangsmaterials.
Der in der Fig. 6 dargestellte sichelförmige Verlauf ist typisch für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten kreiskonischen Näpfe.
Die Erfindung wurde voranstehend an AusfUhrungsbeispielen erläutert. Es versteht sich, daß Abwandlungen sowie Änderungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie beispielsweise in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, ist es besonders vorteilhaft, die Öffnung 12 im Ziehring 10 so auszubilden, daß sich diese Öffnung zu der dem Niederhalter 4 bzw. 16 abgewandten Seite des Ziehringes 10 geringfügig erweitert, so daß der fertiggestellte Napf ohne Behinderung besonders leicht nach unten ausgestoßen werden kann.
Da der Aufbau von Ziehpressen und die Steuerung solcher Ziehpressen allgemein bekannt ist, sind in den Fig. 1-5 nur jeweils die Werkzeugteile (Ziehring, Niederhalter und Ziehstempel) dargestellt, die fUr das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnend sind. Diese Werkzeugteile können bei Ublichen mechanischen oder hydraulischen Ziehpressen verwendet werden.
Weiterhin versteht sich, daß die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten "Anfangsphasen" bzw. "Anfangsformen" denjenigen Zustand der Werkzeugteile zeigen, den sie kurz vor dem Formtiefen einnehmen. Zum Einfuhren des Rohlings bzw. zum Entnehmen des fertiggestellten Napfes in die Vorrichtung werden die Werkzeugteile selbstverständlich noch weiter auseinanderbewegt.

Claims

1. Verfahren zum Ziehen eines faltenlosen dünnwandigen Napfes aus einem Blechrohling unter Verwendung eines Ziehringes (Matrize), eines das Material des Rohlings gegen den Ziehring andrückenden Niederhalters und eines Ziehstempels, der den Rohling in die Öffnung des Ziehringes drückt, wobei das aus dem Spalt des Niederhalterbereichs 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 dessen Öffnung hineinfließt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ziehen eines konischen Napfes aus Blech, vorzugsweise aus Stahlblech, mit einer Umfangswand, die mit der Mittelachse des Napfes einen Winkel kleiner als 60⁰, vorzugsweise einen Winkel von 3^o einschließt, bei starrer Ausbildung sowohl des Ziehringes als auch des Niederhalters und des Ziehstempels der Niederhalter mit einer Kraft beaufschlagt wird, die ein Vielfaches der Kraft des Ziehstempels beträgt, so daß das aus der ersten Verformungszone in die Öffnung des Ziehringes hineinfließende Material durch Streckziehen unter Vergrößerung der Blechoberfläche sowie unter gleichzeitiger Verringerung der Blechdicke in einem als zweite konische Verformungszone dienenden und zwischen Stempel und Matrize gebildeten freien Hohlraum ohne ZwangsfUhrung zu dem konischen Napf verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings eine Streckung, vorzugsweise eine Streckung von etwa 30 % bezogen auf das Ausgangsmaterial bzw. auf das Material des Rohlings, erfährt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings zwischen Ziehring und Niederhalter gleitend derart eingespannt ist, daß das Material des Rohlings zwar durch den Spalt zwischen Ziehring und Niederhalter nachfließt, jedoch mit radialen Zugspannungen bzw. mit Zugspannungen beaufschlagt wird, die in etwa radial zur Achse des Ziehstempels verlaufen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Rohlings in der ersten Verformungszone eine Abstreckung in einem zwischen Ziehstempel und Niederhalter gebildeten Spalt erfährt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptflußrichtung des Materials im Spalt zwischen Niederhalter und Ziehring einen in etwa S-förmigen, quer zur Bewegungsrichtung des Ziehstempels liegenden Verlauf aufweist, und daß das Material des Rohlings, der die Form eines kreiszylinderförmigen Napfes mit einem Durchmesser größer als der maximale Durchmesser des herzustellenden konischen Napfes aufweist, unmittelbar vor dem Formtiefen bzw. vor dem Streckziehen zu dem konischen Napf in der zweiten Verformungszone, in kurzer Folge aufeinander einem verkürzten Erstzug, einer Abstreckung und einem Stülpzug oder einem Weiterzug unterworfen wird.

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

7. Vorrichtung zum Ziehen kreiskonischer Näpfe nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine starre Ausbildung von Ziehring (1, 10), Ziehstempel (3, 11) und Niederhalter (4, 16) sowie durch wenigstens einen konzentrisch zur Achse des Ziehstempels (3, 11) und außerhalb der Öffnung (2, 12) des Ziehringes (1, 10) liegenden, vorzugsweise zwischen Niederhalter (4, 16) und Ziehring (1, 10) gebildeten Abstreckspalt, durch welchen das Material des Rohlings (5) dem Ziehring (1, 10) durch Gleitziehen bzw. durch Abstreck-Gleitziehen zufließt, wobei sich der Abstreckspalt in Richtung zur Öffnung (2, 12) des Ziehringes (1, 10) bzw. in FluBrichtung des Materials zur Öffnung (2, 12) des Ziehringes 1, 10) hin verengt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, 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 (1, 10) zugeordnet ist, und daß die Höhe des Ringwulstes (8) geringfUgig größer ist als die Tiefe der zugehörigen ringförmigen Vertiefung (9), so daß bei im Bereichdes Ringwulstes (8) und der Vertiefung (9) gegeneinander anliegendem Niederhalter (4, 16) und Ziehring (1, 10) im Bereich außerhalb des Ringwulstes (8) zwischen Niederhalter (4, 16) und Ziehring (1, 10) ein Spalt verbleibt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, gekennzeichnet durch einen Abstreckspalt für das Material des Rohlings zwischen einer Außenfläche am Ziehring (1, 10) oder der Außenfläche des als Ring ausgebildeten Niederhalters (4) und einer Innenfläche an einem den Ziehring oder Niederhalter zumindest teilweise umfassenden Abstreckring (13, 17, 19).

10. Kreiskonischer Napf, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der AnsprUche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wand- bzw. Blechdicke, ausgehend vom Mittelpunkt des Bodenbereichs des Napfes, einen im wesentlichen sichelförmigen Verlauf in der Form aufweist, daß bei im wesentlichen konstanter Blechdicke im Bodenbereich die Blechdicke in der Umfangswandung des Napfes in Richtung von der Übergangsstelle zwischen dem Boden des Napfes und dem oberen Napfrand zunächst abnimmt und dann wieder zunimmt, wobei das Minimum der Blechdicke etwa im Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Drittel der Napfhöhe, vorzugsweise bei etwa 41 % der Napf- höhe liegt.