EP3702061B1 - Verfahren zur herstellung von konischen metallobjekten - Google Patents

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EP3702061B1
EP3702061B1 EP19160177.2A EP19160177A EP3702061B1 EP 3702061 B1 EP3702061 B1 EP 3702061B1 EP 19160177 A EP19160177 A EP 19160177A EP 3702061 B1 EP3702061 B1 EP 3702061B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conical
section
blank
cylinder section
pull
Prior art date
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Active
Application number
EP19160177.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3702061C0 (de
EP3702061A1 (de
Inventor
Daniel Moser
Markus Jost
Sandro BERTOGG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adval Tech Holding AG
Original Assignee
Adval Tech Holding AG
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Publication date
Application filed by Adval Tech Holding AG filed Critical Adval Tech Holding AG
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Publication of EP3702061A1 publication Critical patent/EP3702061A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3702061C0 publication Critical patent/EP3702061C0/de
Publication of EP3702061B1 publication Critical patent/EP3702061B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/10—Making hollow objects characterised by the structure of the objects conically or cylindrically shaped objects

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a component from a metal sheet, wherein the component has an at least partially curved or linearly conical region and is formed starting from a cup-shaped blank with a substantially cylindrical wall section, as well as devices for carrying out such a method and using components manufactured using the process.
  • the method is particularly suitable for the production of aerosol dome elements or capsules, especially for food, for example coffee.
  • Pot-shaped metal objects can be formed from a flat section of sheet metal in a cold forming process. Typically, this happens after a stamping process or combined with one in a single forming step (deep-drawing), in which the finished component is given its final shape.
  • Such processes are used, for example, for the production of pots, spray cans, components in the automotive or furniture industry, for food packaging, etc.
  • the materials used in particular are aluminum and tinplate.
  • the forming process must be carried out carefully in order to avoid cracks, wrinkles, etc. and thus rejects or inadequate quality. This applies in particular to the formation of conical wall areas, because in contrast to the formation of axially cylindrical wall areas, guidance in the tool is not guaranteed to the same extent.
  • US 4,914,937 describes a method of forming a tapered container in which the container is first redrawn to a partial length with first and second straight sidewall portions connected together by a transition portion and then by drawing material from the transition portion to substantially its final length Redrawn length and tapering condition becomes.
  • the method optionally also includes a second overlength drawing and a lower profiling step using the drawn part to form the profile.
  • EP-A-0310726 describes a method for drawing with a cylindrical punch and a truncated cone shape.
  • the blank is subjected to one (or more) drawing operations between a die having a frusto-conical inner wall and a cylindrical punch, the pressure of the clamping device being relieved so that the metal conforms to the shape of the die during deformation.
  • the object of the present invention to provide an improved method for producing a component from a metal sheet with an at least partially curved or linearly conical region starting from a cup-shaped blank with a substantially cylindrical wall section, which can solve the problems mentioned at the outset, in particular can prevent cracks or wrinkles from forming during the forming process, especially in the curved or linear conical area, or inhomogeneous wall areas, i.e. wall areas with variable wall thickness, which then occur, for example, when the components are used, for example under increased pressure (in the case of coffee capsules, for example in the brewing process ), can lead to cracks or deformations.
  • the present invention accordingly relates to a method for producing a component from a metal sheet, wherein the component has an at least partially curved or linearly conical region and is produced starting from a cup-shaped blank with a substantially cylindrical wall section, according to claim 1.
  • a fold holder is to be understood as a tool element which contributes significantly to preventing the formation of folds in the forming process. This happens in such a way that the fold holder clamps the processed material against a counter-element, typically the drawing die, and in the forming process the material slides between the fold holder and the counter-element under this clamping, thus preventing or at least significantly reducing the formation of folds in the deep-drawing process.
  • a centering sleeve can take on the function of a fold holder if it not only centers but also achieves the clamping described above.
  • step sequence blank, 1st pass, if necessary further passes such as 2nd pass, 3rd pass, etc., whereby the curved or linearly conical component section is formed directly in the 1st pass in one step, wrinkles can form in step from the blank in the first move cannot always be avoided.
  • the fold holder of the intermediate pull can stabilize the sheet, and in the following conical pull the free "frame" is more stable due to the radii.
  • a first preferred embodiment of the proposed method is characterized in that the transition section runs essentially circumferentially radially and the respective circumferential walls of the first and second cylinder sections run essentially circumferentially axially.
  • the guidance by the fold holder can be optimized in a step-by-step process, as it is essentially a cylindrical process.
  • the conical cable centering sleeve can preferably also be designed as a fold holder, which clamps the first cylinder section and/or the transition section in the conical cable at least in regions between the conical cable fold holder and the conical cable pulling die.
  • the ratio of the radius of the first cylinder section to the radius of the second cylinder section is in the range of 1.5:1-1.3:1.
  • the ratio of the radius of the first cylinder section to the bottom radius of the second cylinder section is 1.9:1-1.5:1.
  • the bottom radius in the cone train remains essentially unchanged, ie the bottom radius of the component made of a metal sheet with an area that is at least partially curved or linearly conical corresponds to the bottom radius after the step train.
  • the ratio of the axial length L 1 of the first cylinder section to the axial length L 2 of the second cylinder section is in the range of 2.5:1-1:1.
  • the radii of curvature for the transitions from the flange to the axial cylindrical wall region of the blank and/or the transition radius from the second cylindrical region to the base in the component after the step train is, for example, 5-20 x, particularly preferably 7-13 x, the material thickness for sheet iron.
  • the transition radius from the second cylindrical area to the ground can be Component can be selected according to the step in this area or larger, for example 10 - 30 x the material thickness
  • the transition radii from the first axial cylindrical wall area to the radial wall area and / or from the radial wall area to the second axial cylindrical wall area for the component after the step are, for example 5-20 x, particularly preferably 7-13 x the material thickness.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that, before the step train, a preferably circular blank is punched from a flat sheet metal, preferably supplied in the form of a strip, in particular from a roll, for example in an alternating transversely offset manner.
  • This punched blank is formed in a subsequent forming step (either in the same tool as punched or in a subsequent tool) into a cup-shaped blank with a cylindrical wall section with blank radius R R.
  • the free circumferential edge of the cup-shaped blank is preferably either folded over to form a radial flange or designed to be curved and conically widening.
  • the outside diameter R F of the flange or the expansion is preferably made larger by 1-50 times the material thickness of the sheet than the blank radius R R , preferably in the case of a curved, conically widening circumferential edge by a 2-20 or 5- 15 times the material thickness of the sheet larger than the blank radius.
  • the components are processed by having the opening of the cup-shaped workpieces open upwards.
  • the opening is directed downwards; the tools typically work in a vertical direction.
  • the blank or the supplied sheet consists of aluminum or an aluminum alloy, with a tensile strength (Tensile strength R m , cf. e.g. EN ISO 6892-1:2009) in the range of 80 - 120 MPa.
  • Aluminum sheets of the following types EN AW-8011A, 8079, 8176, 8021, 8090, sintered 6061, sintered 2014 are possible.
  • Sheets made of iron or an iron alloy with tensile strength are also possible (Tensile strength R m , cf. e.g. EN ISO 6892-1:2009) of at least 500 MPa, preferably at least 550 MPa, in particular tinplates of the following types: TH550, TH580, TH600, TH620, TH650, TH700.
  • These materials are in uncoated form or painted on one or both sides, if necessary in color (e.g. polyester varnish, if necessary on primer and with a layer of heat-sealing varnish).
  • the at least partially curved or linearly conical region forms a mean angle in the range of 8-12° with the axis of symmetry of the component. Wrinkling is particularly problematic for these angles when forming in one step, i.e. H.
  • the method as proposed is particularly suitable for these angles.
  • the at least partially curved or linearly conical region is preferably designed to be linearly conical at least in some regions; apart from any steps that may be present, it preferably has exclusively linearly conical regions, preferably all with essentially the same cone angle.
  • the method can be characterized in that in the cone pull or in one or more subsequent forming steps, a further cylindrical or conical region, preferably connected via a radial region, is formed on the bottom side following the at least partially curved or linearly conical region. A hole can also be punched out in the floor.
  • a further conical region to be formed, particularly preferably in the conical train, on the bottom side, adjoining the at least partially curved or linearly conical region, this further conical region enclosing a larger mean angle with the axis of symmetry of the component than the at least partially curved region or linear conical area.
  • the further conical region preferably forms a cone angle in the range of 30-80°, particularly preferably in the range of 50-70°.
  • the metal sheet that is supplied or from which the blank is made preferably has a thickness in the range of 0.05-0.4 mm, preferably in the range of 0.08-0.35 mm.
  • the method can be carried out in a transfer station in several parallel processed paths, with identical components being processed in parallel in the same stroke, preferably in at least two, particularly preferably 2-8, or 3-5 such parallel paths.
  • Further processing steps typically follow the cone pull.
  • further forming steps in particular flange formation, optionally combined with grooving and/or edge rolling; punching steps; coating steps;
  • Application steps in particular application of inserts or application of closures; filling steps; quality control steps; cleaning steps;
  • Assembly steps on further components these further steps preferably being carried out at least partially in the same transfer system as the stepped train and the cone train.
  • Such subsequent steps can in particular be designed in such a way, for example for the production of coffee capsules from aluminum sheet or tinplate, that a circumferential radial flange and an axial cylindrical edge region are formed on the opening side of the cone train, and a grooved train is then formed on the cone train in a further step in the same transfer system is carried out, in which a bottom-facing circumferential bead is formed between a molded piece and a die, optionally in combination with another molded piece.
  • the axial cylindrical edge region can be rolled on the bottom side into a rolled edge in an edge rolling with a rolling stamp, the rolled edge preferably protruding beyond the plane of the flange on both the bottom side and the opening side.
  • the present invention further describes a device for carrying out a method as described above in the form of a transfer system with at least one Station for the stepped train and a downstream station for the cone train. If necessary, there can be a station for the punching step or a station for the production of the blank in the same transfer system, whereby these two stations can also be combined in one station, and in particular also subsequent stations, for example for the above-described formation of a flange, one in it arranged bead, as well as a rolled edge. Furthermore, stations in the same transfer system can be provided for the application of further elements, for example filter elements, or for filling ingredients, for closing the capsule, or for quality control. Further stations with punching operations can also follow, for example to punch a hole out of the bottom of the top-shaped component.
  • the tool for the stepped train comprises a drawing die and a drawing die that is slidably guided in a fold holder, and the first cylinder section is clamped in the stepped train at least partially and in phases between the fold holder and the drawing die and the second cylinder section is formed by the drawing die.
  • the tool preferably has a cone pull die and a cone pull die displaceably guided in a cone pull centering sleeve for the subsequent cone pull, and the first cylinder section is clamped in the cone pull at least partially between the cone pull centering sleeve and the cone pull pull die, and the transition section and the second cylinder section are formed between the conical pull drawing punch and the conical pull centering sleeve.
  • the present invention also describes components produced in a method as described above or in a device as described above with an area that is at least partially curved or linearly conical.
  • Figure 1 shows an axial section through the workpiece in the various processing phases.
  • the first phase in which the flat sheet metal section, a stamped piece, is presented and shaped, is not shown.
  • this punched piece is formed into a blank 1
  • this blank 1 is cylindrical cup-shaped, it has a folded edge section 10 in the form of a radial flange, then follows a circumferential cylindrical section 7 with radius R 1 , followed by a curved section 9 this cylindrical section 7, and the blank 1 is closed on the bottom side by the bottom section 8, which runs perpendicular to the main axis 6, i.e. axially.
  • This blank 1 is initially formed into a stepped component 2 in a first forming step, the intermediate draw or stepped draw.
  • this stepped component now initially has a first cylinder section 12, still with a radius R 1 , which merges into a second cylinder section 13 with a smaller radius R 2 via a curved transition section 14.
  • the area of transitions from 12 to 14 to 13 is also referred to as the stepped area 11.
  • Bottom side Following the second cylinder section 13 is a short curved area and then the base 25 of the component after the step train with a base radius R B , which is defined as the radius of the flat area without the transition curvature to the second cylinder section.
  • this component 2 is formed into a conical component 3 in a first move, the actual cone pull.
  • the previously stepped area 11 is transformed into a curved, conical area 15 in this conical train.
  • This curved conical area 15 is followed by a bottom area.
  • the ground radius R B remains unchanged.
  • the component 4 is further formed by forming the cylindrical region 17 into a radial region 18, which is followed on the bottom side by a cylindrical region 19, and the component is closed off on the bottom side by the bottom 20.
  • This component 5 after the third Tension is typically then punched in the bottom area, and further operations can then follow, such as the formation of a rolled edge, etc.
  • the blank 1 is guided through a stamp into a drawing die 23.
  • the drawing die 23 forms the outer contour of the stepped area 11.
  • the stamp is now designed in two parts.
  • An annular fold holder 21 is arranged in a circumferential outside area.
  • a cylindrical drawing die 24 is disposed in this fold holder 23 and is displaceably mounted.
  • the front edge of the drawing punch 24 is essentially flush with the front edge of the fold holder 21, and the front edge or plane of these lies essentially on the bottom section 8 of the blank 1.
  • the fold holder 21 completely fits into the corresponding counter contour of the drawing die 23, so that the contact surface 22 of the fold holder 21 clamps the curved section 9.
  • the drawing punch 24 moves along the axis of symmetry 6 further towards the ground, and the essentially axial outer contour of the drawing punch 24 now shapes the second cylinder section 13 of the stepped section 11, while the first cylinder section 12 is clamped or at least guided between the fold holder 21 and the drawing die 23. This creates a controlled taper to the newly created bottom area 25 with a smaller radius than the original bottom area 8, with cylindrical pulling being possible.
  • the fold holder is attached to the part at the beginning of this step or at least in one phase of the step, so no wrinkles can form during the forming.
  • the train is basically cylindrical. At the end position of the stepped train, the sheet metal is held comprehensively.
  • the height of the intermediate cable can be adjusted as required.
  • the height of the intermediate pull can be adjusted to the geometry of the subsequent conical pull.
  • the tool for the subsequent cone pull is in Figure 4 shown in the position in which the forming process on the still stepped component 2 begins.
  • a drawing die 27 and a radially outer annular fold holder 28 for the conical pull and in this a drawing die 29 for the conical pull is in turn slidably mounted.
  • the cylindrical first section 12 is already guided or even clamped between the centering sleeve 28 and the corresponding counter contour with a cylindrical design of the drawing die.
  • the centering sleeve 28 and, parallel to it, the drawing punch 29 for the cone pull move into the drawing die, with the first cylinder section 12 being guided and partially formed at the same time, and especially the transition section 14 and the second cylinder section 13 through the conical contact surface 31 of the drawing punch 29 are reshaped.
  • the drawing punch then moves further than the centering sleeve 28 into the drawing die 27 until the conical contact surface 30 is reached, and therefore the conical area 15 between the surfaces 30 and 31 is formed, as shown in Figure 5 is visible.
  • the component Due to the two radii at the beginning of this cone, the component is inherently more resistant to wrinkling.
  • the free frame is reduced in size by the two contact points of the drawing die and drawing punch. At the end position, the component is formed without wrinkles and is ready for the second pull.
  • a cup-shaped blank 1 is formed in a tool in a combined sequential punching and forming operation. It is also possible to first punch out only the flat punched piece in a first tool in a pure punching step 62 and then to form it into the blank 1 in a next tool.
  • the cup-shaped blank 1 has a closed bottom section 8 and an opening, the wall 8 of the blank is cylindrical and therefore runs axially in a circular manner. In this step, a folded edge 47 is formed on the free upper edge to stabilize it for subsequent transport and to prepare for rolling the rolled edge.
  • This blank 1 is then formed into the stepped component 2 in an intermediate train or stepped train 64.
  • This stepped component now still has the folded edge 47 on the free edge, a first cylinder section 12 with the same radius as the original radius of the blank 1, but this transitions approximately halfway up through a transition section 14 into a second cylinder section 13 with a smaller radius.
  • This stepped component 2 is formed in a conical train 65 into the component 3 with a linearly conical section. What remains is a cylindrical edge region 52, which essentially has the same radius as the original first cylinder section 12. This merges via a radial flange into the actual conical region 15 of the component 3. The bottom is also in one with a second cone angle another conical area 69 is formed. Both conical areas are formed in this conical train.
  • the upper circumferential flange is further formed in a groove train 66, as will be detailed below.
  • embossing step 68 in which further structures can be embossed, for example inscriptions but also special structures of wall sections such as decorative grooves or the like.
  • the tool for a combined punching and forming step for producing the blank 1 from a supplied sheet metal is in Figure 6 shown.
  • the tool is designed as a transfer station with an upper support plate 41 and a lower support plate 42; the plates are guided over guide cylinders 23 and can only be moved relative to one another in the vertical direction.
  • Figure 6a shows the top dead center (TDC) of the tool.
  • the forming steps are carried out in such a way that the opening of the component is directed upwards.
  • the band is supplied as a sheet metal strip and is held by a hold-down pin 40 and another hold-down pin 34 centered in the tool.
  • the drawing punch 35 for the drawing process is provided on the upper support plate, as is the associated fold holder 33, which radially surrounds the drawing punch.
  • This fold holder 33 is now also enclosed by a cutting ring 36 or a cutting die, which has the task of providing the round, flat die-cut before the deep-drawing process.
  • This cutting die 36 is carried by a support element 36a, which lies at the top dead center on a stop 36b of the corresponding guide 36d.
  • Cutting ring 36 and fold holder 33 are slightly axially displaceable relative to one another.
  • FIG. 6b now illustrates the position in which the circular die-cut 46 is being punched out of the sheet metal strip.
  • the upper support plate 41 lowers downwards, the cutting punch 37 is fixed in its position, but the lifter 39 can be easily pushed downwards by the suspension 39a.
  • the front surfaces of the fold holder 33 and cutting die 36 meet the surface of the sheet, the cutting die 36 is fixed to the support element 36a by the stop, but the fold holder 33 can give in slightly upwards.
  • the upper circumferential inner edge of the deep-drawing die 37 is convexly curved and the drawing height is adjusted so that the edge section 47, which has already been mentioned above and is slightly folded outwards, is formed on the blank 1, i.e. a short flange that widens in a trumpet shape to stabilize the blank 1 the top edge.
  • the front surface of the drawing die 24 has a concave front surface contour 24a, which corresponds to the rear convex contour of the hold-down pin in the frontmost extension area, so that when the hold-down pin 48 is in the fully retracted position in the drawing die 24, these two elements together form a flush, radially extending front surface (compare Figure 7b ).
  • the lower drawing die 23 is provided as an annular element, axially immovable.
  • the ejector 49 is axially displaceable in this drawing die 23.
  • Figure 7a The tool for the step train is shown at top dead center.
  • the blank 1 passes through a transfer device to this station was transported, now lies as blank 1 on the ejector 49, and the upper tool part moves downwards.
  • the blank 1 is first clamped between the ejector 49 and the front surface of the hold-down pin 48.
  • the fold holder 21 then moves into the upper recess of the blank without having a forming effect, which is made easier by the slight extension 47.
  • the drawing punch 24 then begins to move further downward than the front edge of the fold holder 21, and the stepped area is formed by the radial peripheral surface in the front area of the fold holder 21 Blank leads, the transition section 14 is formed on the upper edge of the drawing die and the second cylinder section through the radial outer surface of the drawing die and the radial inner surface of the drawing die.
  • Figure 7b The tool for the step train is shown at the bottom dead center reached.
  • the following cone train 65 is in Figure 8 tool shown is realized.
  • Figure 8a The tool for the cone pull is shown at top dead center.
  • the upper support plate there is again a fold holder 28, which is ring-shaped and whose position is not fixed relative to the upper support plate, but is axially displaceable.
  • the drawing die 29 is designed for the conical pull; it has a double-conical outer contour, the actual first cone 29a for the actual conical area and a further cone 29b for the conical formation of a bottom area 69.
  • a hold-down pin 15 is again axially centered in this drawing punch 29 and is mounted in an axially displaceable manner in the drawing punch.
  • the annular drawing die 27 On the lower support plate there is the annular drawing die 27, which, to a certain extent, provides the counter contour for the outer surface of the drawing die 29.
  • the counter surface for the second cone 29b is provided by the lower cone surface 27b, and the counter surface for forming the actual conical area over the surface 29a of the drawing punch is provided by the area 27a of the drawing die.
  • An ejector 51 is again displaceably provided in this drawing die 27, which is exactly like the tool according to Figure 7 Among other things, it also serves to push the finished component out of the tool from below when the upper plate is pushed up again and to make it available to the grippers of the transfer system.
  • the component after the step train 2 is now between the hold-down pin 50 and the Ejector clamped once it is moved from the transfer system to the position of this station, and then the upper tool part lowers further down.
  • FIG 8b The position is shown at which the actual forming process on component 2 begins.
  • the fold holder 28 has already been retracted into the first cylindrical section 12 of the component 2, and the drawing die 29 has been shifted downwards with its frontmost surface, so to speak, to the bottom of the component 2.
  • the actual forming process begins when the tool is closed further and the drawing punch continues to dip into the drawing die 27.
  • the transition region 14 and the second cylinder section 13 are first reshaped, and then the second cylinder section 12 is pulled further downwards into the mold, so to speak, until only a cylindrical edge region 52 is left from the outer contour of the fold holder in the completely closed position, as in Figure 8c shown, is held.
  • Figure 9 only shows the flange area in the transfer tool for the grooved train 66.
  • the circumferential bead 53 is formed in this tool by a shaped piece 59 from above, which is immersed in a die 58 with an internal shaped piece 60. In this step, the cylindrical edge region 52 and also the folded edge 47 remain.
  • the in Figure 9 The rolled edge 55 shown is only to be understood schematically; it only arises in the next tool or in a subsequent step in the same tool as that in Figure 10 is shown.
  • a rolling stamp 56 with a correspondingly designed rolling contour 57 moves from above along a shaped piece 56 downwards, can optimally begin the rolling process due to the already slightly expanded upper contour 47 and folds the rolled edge 55 to a completely closed edge.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Metallblech, wobei das Bauteil einen wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich aufweist und ausgehend von einem topfförmigen Rohling mit einem im Wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt umgeformt wird, sowie Vorrichtungen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens und unter Verwendung des Verfahrens hergestellte Bauteile. Insbesondere ist das Verfahren geeignet für die Herstellung von Aerosoldom-Elementen oder Kapseln insbesondere für Nahrungsmittel, beispielsweise für Kaffee.
    • STAND DER TECHNIK
  • Topfförmige Gegenstände aus Metall können in einem kalten Umformprozess aus einem flachen Blechabschnitt umgeformt werden. Typischerweise geschieht dies nach einem Stanzprozess oder kombiniert mit einem solchen in einem einzigen Umformschritt (Tiefziehen), in welchem dem fertigen Bauteil die endgültige Form gegeben wird. Solche Prozesse werden beispielsweise für die Herstellung von Töpfen, Spraydosen, Bauteilen in der Automobilindustrie oder in der Möbelindustrie, für Nahrungsmittelverpackungen etc. eingesetzt. Als Materialien werden dabei insbesondere Aluminium und Weissblech eingesetzt.
  • Insbesondere wenn geringe Materialdicken eingesetzt werden, muss der Umformprozess sorgfältig geführt werden, um Rissbildungen, Faltenbildungen etc. und damit Ausschuss respektive ungenügende Qualität zu vermeiden. Dies gilt vor allem für die Ausbildung von konischen Wandbereichen, weil bei solchen im Gegensatz zur Ausbildung von axial zylindrischen Wandbereichen die Führung im Werkzeug nicht im gleichen Masse gewährleistet ist.
  • US 4,914,937 beschreibt ein Verfahren zum Bilden eines sich verjüngenden Behälters, bei dem der Behälter zuerst auf eine Teillänge mit ersten und zweiten geraden Seitenwandabschnitten neu gezogen wird, die durch einen Übergangsabschnitt miteinander verbunden sind, und dann durch Ziehen von Material aus dem Übergangsabschnitt auf im Wesentlichen seine endgültige Länge und den sich verjüngenden Zustand neu gezogen wird. Das Verfahren umfasst optional auch ein zweites Ziehen mit Überlänge und einen unteren Profilierungsschritt unter Verwendung des gezogenen Teils, um das Profil zu bilden.
  • EP-A-0310726 beschreibt ein Verfahren zum Ziehen mit einem zylindrischen Stempel und einer Kegelstumpfform. Erfindungsgemäß wird der Rohling einem (oder mehreren) Ziehvorgängen zwischen einer Matrize mit einer kegelstumpfförmigen Innenwand und einem zylindrischen Stempel unterzogen, wobei der Druck der Klemmeinrichtung gemildert wird, damit das Metall während der Verformung der Form der Matrize entspricht. Anwendung bei der Herstellung von Dosenkörpern aus "Doppelreduktions" - Blech.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist unter anderem Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Metallblech mit einem wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich ausgehend von einem topfförmigen Rohling mit einem im Wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt bereitzustellen, das die eingangs genannten Probleme lösen kann, insbesondere verhindern kann, dass sich beim Umformprozess, insbesondere im gekrümmt oder linear konischen Bereich, Risse oder Falten bilden, oder inhomogene Wandbereiche, d.h. Wandbereiche mit variabler Wandstärke, die dann z.B. bei der Verwendung der Bauteile, z.B. unter erhöhtem Druck (bei Kaffeekapseln z.B. im Brühprozess), zu Rissen oder Deformationen führen können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft entsprechend ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem Metallblech, wobei das Bauteil einen wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich aufweist und ausgehend von einem topfförmigen Rohling mit einem im Wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt hergestellt wird, nach Anspruch 1.
  • Das Verfahren ist dabei insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens folgende Schritte (I) und (II) umfasst:
    1. (I) Wenigstens einen Stufenzug, in welchem der zylindrische Randabschnitt des Rohlings wenigstens abschnittsweise zwischen einer Ziehmatrize und einem in einem Faltenhalter verschieblich geführten Ziehstempel in einen gestuften Bereich mit zwei Zylinderabschnitten umgeformt wird. Dies in einen ersten Zylinderabschnitt mit im Wesentlichen axial verlaufender umlaufender Wand mit einem ersten Radius R1 und einen zweiten, entlang einer Bauteilachse (insbesondere bodenseitig) folgenden zweiten Zylinderabschnitt mit im Wesentlichen axial oder konisch (vorzugsweise axial) zusammenlaufend umlaufender Wand mit einem zweiten Radius R2, der geringer ist als der erste Radius R1. Dabei sind der erste und der zweite Zylinderabschnitt über einen im Wesentlichen radial verlaufenden oder stärker konisch zusammenlaufend als der zweite Zylinderabschnitt ausgebildeten Übergangsabschnitt des gestuften Bereichs umlaufend verbunden. In diesem Schritt wird zudem der erste Zylinderabschnitt und/oder der Übergangsabschnitt im Stufenzug wenigstens bereichsweise und wenigstens phasenweise zwischen dem Faltenhalter und der Ziehmatrize geklemmt oder geführt und der zweite Zylinderabschnitt wird vom Ziehstempel umgeformt.
    2. (II) Wenigstens einen darauf folgenden Konuszug, in welchem wenigstens der gestufte Bereich zum gekrümmt oder linear konischen Bauteil-Abschnitt zwischen zwei Werkzeugen umgeformt wird, wobei die beiden Werkzeuge wenigstens gebildet werden durch eine Konuszug-Ziehmatrize und einen in einer Konuszug-Zentrierhülse verschieblich geführten Konuszug-Ziehstempel. Dabei wird der erste Zylinderabschnitt im Konuszug wenigstens bereichsweise zwischen der Konuszug-Zentrierhülse und der Konuszug-Ziehmatrize geklemmt oder geführt, und der Übergangsabschnitt und der zweite Zylinderabschnitt, ggf. auch wenigstens Bereiche des ersten Zylinderabschnitts, werden zwischen Konuszug-Ziehstempel und Konuszug-Zentrierhülse zum gekrümmt oder linear konischen Bauteil-Abschnitt umgeformt.
  • Dabei ist zu beachten, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Faltenhalter ein Werkzeug-Element zu verstehen ist, welches im Umformprozess wesentlich dazu beiträgt, die Bildung von Falten zu verhindern. Dies geschieht so, dass der Faltenhalter das bearbeitete Material gegen ein Gegenelement, typischerweise die Ziehmatrize, klemmt, und im Umformprozess das Material zwischen dem Faltenhalter und dem Gegenelement unter dieser Klemmung gleitet und so die Faltenbildung im Tiefziehprozess verhindert oder zumindest wesentlich reduziert wird. Eine Zentrierhülse kann die Funktion eines Faltenhalters übernehmen, wenn sie nicht nur zentriert, sondern gleichzeitig auch die oben beschriebene Klemmung verwirklicht.
  • Mit der klassischen Stufenfolge: Rohling, 1. Zug, ggf. weitere Züge wie 2. Zug, 3. Zug, etc., wobei der gekrümmt oder linear konischen Bauteil-Abschnitt direkt im 1. Zug in einem Schritt gebildet wird, kann eine Faltenbildung im Schritt vom Rohling im ersten Zug nicht immer vermieden werden.
  • Dies hat vermutlich folgende Ursachen: In einer solchen ersten Stufe ist das Ziehverhältnis gross; ein ggf. eingesetzter Faltenhalter kann nicht genügend wirken und somit ist ein grosser Bereich des bearbeiteten Teils während der Umformung nicht gehalten (geklemmt), dadurch können sich Falten bilden.
  • Durch das Einbringen des Zwischenzuges in Form des genannten Stufenzuges (im Wesentlichen zylindrisches Ziehen) kann der Faltenhalter des Zwischenzugs das Blech stabilisieren, und beim folgenden Konuszug ist die freie "Zarge" durch die Radien in sich stabiler.
  • Eine erste bevorzugte Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt im Wesentlichen umlaufend radial verläuft und die jeweils umlaufend verlaufenden Wände des ersten und des zweiten Zylinderabschnittes im Wesentlichen umlaufend axial verlaufen. So kann die Führung durch den Faltenhalter im Stufenzug optimiert werden, da es sich um ein im Wesentlichen zylindrisches Ziehen handelt.
  • Die Konuszug-Zentrierhülse kann bevorzugt ebenfalls als Faltenhalter ausgebildet sein, welcher den ersten Zylinderabschnitt und/oder den Übergangsabschnitt im Konuszug wenigstens bereichsweise zwischen dem Konuszug-Faltenhalter und der Konuszug-Ziehmatrize klemmt.
  • Das Verhältnis von Radius des ersten Zylinderabschnittes zum Radius des zweiten Zylinderabschnittes liegt dabei im Bereich von 1.5:1-1.3:1.
  • Das Verhältnis von Radius des ersten Zylinderabschnittes zum Bodenradius des zweiten Zylinderabschnittes liegt 1.9:1-1.5:1.
  • Vorzugsweise bleibt der Bodenradius im Konuszug im Wesentlichen unverändert, d. h. der Bodenradius des Bauteils aus einem Metallblech mit einem wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich entspricht dem Bodenradius nach dem Stufenzug. Das Verhältnis der axialen Länge L1 des ersten Zylinderabschnittes zur axialen Länge L2 des zweiten Zylinderabschnittes liegt im Bereich von 2.5:1-1:1.
  • Die Krümmungsradien für die Übergänge von Flansch zum axialen zylindrischen Wandbereich des Rohlings und/oder der Übergangsradius vom zweiten zylindrischen Bereich zum Boden beim Bauteil nach dem Stufenzug beträgt bei Eisenblech z.B. 5-20 x, insbesondere vorzugsweise 7-13 x die Materialstärke. Bei Aluminiumblech kann insbesondere der Übergangsradius vom zweiten zylindrischen Bereich zum Boden beim Bauteil nach dem Stufenzug in diesem Bereich oder aber auch grösser gewählt werden, z.B. 10 - 30 x die Materialstärke, die Übergangsradien vom ersten axialen zylindrischen Wandbereich zum radialen Wandbereich und/oder vom radialen Wandbereich zum zweiten axialen zylindrischen Wandbereich beim Bauteil nach dem Stufenzug betragen z.B. 5-20 x, insbesondere vorzugsweise 7-13 x die Materialstärke.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Stufenzug aus einem flachen Blech, vorzugsweise zugeführt in Form eines Bandes, insbesondere ab Rolle, ein vorzugsweise kreisrunder Stanzling, zum Beispiel in alternierend transversal versetzter Weise, gestanzt wird. Dieser Stanzling wird in einem folgenden Umformschritt (entweder im gleichen Werkzeug wie gestanzt wird oder in einem folgenden Werkzeug) zum topfförmigen Rohling mit zylindrischem Wandabschnitt mit Rohlingradius RR umgeformt wird. Dabei wird vorzugsweise die freie umlaufende Kante des topfförmigen Rohlings entweder zu einem radialen Flansch umgelegt oder gekrümmt konisch aufweitend ausgebildet. Insbesondere bei geringen Materialstärken wird so sichergestellt, dass das bearbeitete Bauteil stabil ist und durch die Transfervorrichtung beim Transport zur nächsten und zu folgenden Bearbeitungsstationen nicht deformiert wird. Typischerweise wird nämlich das Bauteil radial gegriffen, und ist die freie umliegende Kante aus dünnem Material nicht durch eine solche Randausbildung stabilisiert, können die Bauteile entweder nicht genügend gegriffen werden oder sie deformieren sich beim Greifen. Bei diesem Schritt ist vorzugsweise der Aussendurchmesser RF des Flansches oder der Aufweitung um ein 1-50-faches der Materialdicke des Blechs grösser ausgebildet als der Rohlingradius RR, vorzugsweise im Fall einer gekrümmt konisch aufweitenden umlaufenden Kante um ein 2-20 oder 5-15-faches der Materialdicke des Blechs grösser als der Rohlingradius.
  • Vorzugsweise werden die Bauteile bearbeitet, indem die Öffnung der topfförmigen Werkstücke jeweils nach oben offen gerichtet ist. Es ist aber auch möglich, den Prozess so zu führen, dass die Öffnung nach unten gerichtet ist, die Werkzeuge arbeiten typischerweise in vertikaler Richtung.
  • Der Rohling respektive das zugeführte Blech besteht aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, mit einer Zugfestigkeit (Tensile strength Rm, vgl. z.B. EN ISO 6892-1:2009) im Bereich von 80 - 120 MPa. Möglich sind Aluminiumbleche der folgenden Typen EN AW-8011A, 8079, 8176, 8021, 8090, sintered 6061, sintered 2014.
  • Möglich sind auch Bleche aus Eisen oder einer Eisenlegierung mit einer Zugfestigkeit (Tensile strength Rm, vgl. z.B. EN ISO 6892-1:2009) von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise von wenigstens 550 MPa, insbesondere Weissbleche der folgenden Typen: TH550, TH580, TH600, TH620, TH650, TH700.
  • Diese Materialien jeweils in unbeschichteter oder in einseitig oder beidseitig, ggf. farbig lackierter Form (z.B. Polyesterlack, ggf. auf Primer und mit Heissiegellackschicht).
  • Nach der Erfindung schliesst der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich mit der Symmetrieachse des Bauteils einen mittleren Winkel im Bereich von 8-12°. Die Faltenbildung ist insbesondere für diese Winkel besonders problematisch wenn in einem Schritt umgeformt wird, d. h. das Verfahren wie vorgeschlagen ist für diese Winkel besonders geeignet.
  • Der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich ist vorzugsweise wenigstens bereichsweise linear konisch ausgebildet, vorzugsweise weist er, abgesehen von gegebenenfalls vorhandenen Stufen, ausschliesslich linear konische Bereiche auf, vorzugsweise alle mit im Wesentlichen gleichem Konuswinkel.
  • Das Verfahren kann gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet sein, dass im Konuszug oder in einem oder mehreren darauf folgenden Umformschritten bodenseitig anschliessend an den wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich ein weiterer, vorzugsweise über einen radialen Bereich verbundener zylindrischer oder konischer Bereich ausgebildet wird. Auch kann ein Loch im Boden ausgestanzt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass insbesondere bevorzugt im Konuszug bodenseitig anschliessend an den wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich ein weiterer konischer Bereich ausgebildet wird, wobei dieser weitere konische Bereich mit der Symmetrieachse des Bauteils einen grösseren mittleren Winkel einschliesst als der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich. Der weitere konische Bereich bildet vorzugsweise einen Konuswinkel im Bereich von 30-80°, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 50-70°.
  • Das Metallblech, das zugeführt wird respektive aus dem der Rohling besteht, verfügt bevorzugt über eine Dicke im Bereich von 0.05-0.4 mm, vorzugsweise im Bereich von 0.08-0.35 mm.
  • Es hat sich gezeigt, dass das hier vorgeschlagene Verfahren die Faltenbildung dann verhindern kann, auch bei Einsatz von besonders dünnen Blechen, wenn die Parameter wie folgt eingestellt werden:
    • im Fall von Aluminium eine Dicke im Bereich von 0.08-0.2 mm, und im Fall von Eisen oder einer Eisenlegierung eine Dicke im Bereich von 0.25-0.34 mm,
    • das Metallblech hat im Fall einer Aluminium Legierung eine Zugfestigkeit (Tensile strength Rm, vgl. z.B. EN ISO 6892-1:2009) im Bereich von 80 - 120 MPa und im Fall von Eisen oder einer Eisenlegierung eine Zugfestigkeit (Tensile strength Rm, vgl. z.B. EN ISO 6892-1:2009) von wenigstens 500 MPa, vorzugsweise von wenigstens 550 MPa, und
    • das Verhältnis von Radius R1 des ersten Zylinderabschnittes zum Bodenradius RB des zweiten Zylinderabschnittes liegt im 1.9:1-1.5:1.
  • Vorzugsweise kann das Verfahren in einer Transferstation in mehreren parallel bearbeiteten Bahnen durchgeführt werden, wobei identische Bauteile parallel im gleichen Hub bearbeitet werden, vorzugsweise in wenigstens zwei, insbesondere bevorzugt 2-8, oder 3-5 derartigen parallelen Bahnen.
  • An den Konuszug folgen typischerweise weitere Bearbeitungsschritte. So insbesondere ausgewählt aus der folgenden Gruppe: weitere Umformschritte, insbesondere Flanschausbildung, gegebenenfalls kombiniert mit Rillenzug und/oder Randrollen; Stanzschritte; Beschichtungsschritte; Applikationsschritte, insbesondere Applikation von Einlagen oder Aufbringen von Verschlüssen; Füllschritte; Qualitätskontrollschritte; Reinigungsschritte; Montageschritte an weiteren Bauteilen, wobei diese weiteren Schritte vorzugsweise wenigstens teilweise in der gleichen Transferanlage durchgeführt werden wie der Stufenzug und der Konuszug.
  • Solche Folgeschritte können insbesondere so ausgebildet sein, beispielsweise für die Herstellung von Kaffeekapseln aus Aluminiumblech oder Weissblech, dass im Konuszug öffnungsseitig ein umlaufender radialer Flansch und ein axialer zylindrischer Randbereich ausgebildet werden, und an den Konuszug anschliessend in einem weiteren Schritt in der gleichen Transferanlage ein Rillenzug ausgeführt wird, in welchem zwischen einem Formstück und einer Matrize, gegebenenfalls in Kombination mit einem weiteren Formstück, eine bodenseitig gerichtete umlaufende Sicke ausgebildet wird.
  • Weiter kann dann vorzugsweise anschliessend an die Ausbildung der Sicke der axiale zylindrische Randbereich in einem Randrollen mit einem Rollstempel bodenseitig zu einem Rollrand gerollt werden, wobei vorzugsweise der Rollrand sowohl bodenseitig als auch öffnungsseitig über die Ebene des Flansches vorsteht.
  • Weiter beschreibt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens wie oben beschrieben in Form einer Transferanlage mit wenigstens einer Station für den Stufenzug und einer nachgeschalteten Station für den Konuszug. Gegebenenfalls kann es in der gleichen Transferanlage vorgeschaltet eine Station für den Stanzschritt geben respektive eine Station für die Herstellung des Rohlings, wobei diese beiden Stationen auch in einer Station kombiniert sein können, sowie insbesondere auch Folgestationen beispielsweise für die oben beschriebene Ausbildung eines Flansches, einer darin angeordneten Sicke, sowie eines Rollrandes. Weiter können Stationen in der gleichen Transferanlage vorgesehen werden für die Applikation von weiteren Elementen, beispielsweise Filterelementen, oder für das Einfüllen von Inhaltsstoffen, für den Verschluss der Kapsel, oder für die Qualitätskontrolle. Ebenfalls können weitere Stationen mit Stanzoperationen folgen, beispielsweise um ein Loch aus dem Boden des topförmigen Bauteils zu Stanzen.
  • Bevorzugt umfasst das Werkzeug für den Stufenzug eine Ziehmatrize und einen in einem Faltenhalter verschieblich geführten Ziehstempel, und der erste Zylinderabschnitt wird im Stufenzug wenigstens bereichsweise und phasenweise zwischen dem Faltenhalter und der Ziehmatrize geklemmt und der zweite Zylinderabschnitt wird vom Ziehstempel geformt. Weiterhin verfügt das Werkzeug vorzugsweise für den darauf folgenden Konuszug über eine Konuszug-Ziehmatrize und einen in einer Konuszug-Zentrierhülse verschieblich geführten Konuszug-Ziehstempel, und der erste Zylinderabschnitt wird im Konuszug wenigstens bereichsweise zwischen der Konuszug-Zentrierhülse und der Konuszug-Ziehmatrize geklemmt, und der Übergangsabschnitt und der zweite Zylinderabschnitt werden zwischen Konuszug-Ziehstempel und Konuszug-Zentrierhülse geformt.
  • Zu guter Letzt beschreibt die vorliegende Erfindung auch Bauteile hergestellt in einem Verfahren wie oben beschrieben oder in einer Vorrichtung wie oben beschrieben mit einem wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich.
  • Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    axialen Schnitt durch ein Werkstück in den verschiedenen Bearbeitungsphasen (Aerosoldom);
    Fig. 2
    die Ausgangsposition für den Zwischenzug im Werkzeug für den Aerosoldom;
    Fig. 3
    die Zwischenzug Endlage im Werkzeug für den Aerosoldom;
    Fig. 4
    die Ausgangsposition für den ersten Zug beim Aerosoldom;
    Fig. 5
    die Endlage des ersten Zuges beim Aerosoldom;
    Fig. 6
    eine a) kombinierte Stanz- und Umformstation zum Stanzen der Stanzlinge und zum Umformen im Schnitt-Zug zum Rohling einer Kaffeekapsel im geöffneten Zustand (OT); b) das Werkzeug gemäss Figur 6a) in der Position, in der das Blech gestanzt wird; c) das Werkzeug gemäss Figur 6a) im geschlossenen Zustand (UT), wenn der Rohling tiefgezogen ist;
    Fig. 7
    a) das Werkzeug für den Zwischenzug bei der Herstellung der Kaffeekapsel im offenen Zustand (OT); b) das Werkzeug für den Zwischenzug bei der Herstellung der Kaffeekapsel im geschlossenen Zustand (UT);
    Fig. 8
    a) das Werkzeug für den Konuszug bei der Herstellung der Kaffeekapsel im offenen Zustand (OT); b) das Werkzeug für den Konuszug gemäss Figur 8a) im halb-geschlossenen Zustand; c) das Werkzeug gemäss Figur 8a) im geschlossenen Zustand (UT);
    Fig. 9
    einen Ausschnitt aus dem Randbereich der Kaffeekapsel im Werkzeug nach dem Rillenzug mit zusätzlich schematisch eingezeichnetem Rollrand;
    Fig. 10
    einen Ausschnitt aus dem Randbereich der Kaffeekapsel im Werkzeug nach Abschluss des Rollen des Randes;
    Fig. 11
    die einzelnen Verarbeitungsschritte bei der Herstellung einer Kaffeekapsel.
    BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In den Figuren 1-5 wird das hier vorgeschlagene Verfahren anhand der verschiedenen Umformoperationen an einem letzten Endes als Aerosoldom dienenden Bauteil illustriert. Figur 1 zeigt einen axialen Schnitt durch das Werkstück in den verschiedenen Bearbeitungsphasen. Nicht dargestellt ist die erste Phase, in welcher der flache Blechabschnitt, ein Stanzling, vorgelegt und geformt wird. Dieser Stanzling wird in einem ersten Schritt umgeformt zum Rohling 1, dieser Rohling 1 ist zylindrisch topfförmig, er verfügt über einen umgelegten Randabschnitt 10 in Form eines radialen Flansches, dann folgt ein umlaufender zylindrischer Abschnitt 7 mit Radius R1, ein gekrümmter Abschnitt 9 anfolgend an diesen zylindrischen Abschnitt 7, und bodenseitig abgeschlossen wird der Rohling 1 durch den Bodenabschnitt 8, der senkrecht zur Hauptachse 6, mithin axial, verläuft.
  • Dieser Rohling 1 wird in einem ersten Umformschritt, dem Zwischenzug oder Stufenzug, zunächst zu einem gestuften Bauteil 2 umgeformt. Dieses gestufte Bauteil verfügt nun öffnungsseitig zunächst über einen ersten Zylinderabschnitt 12 immer noch mit Radius R1, dieser geht über einen gekrümmten Übergangsabschnitt 14 in einen zweiten Zylinderabschnitt 13 mit einem geringeren Radius R2 über. Der Bereich der Übergänge von 12 über 14 zu 13 wird auch als gestufter Bereich 11 bezeichnet. Bodenseitig anschliessend an den zweiten Zylinderabschnitt 13 folgt ein kurzer gekrümmter Bereich und dann der Boden 25 des Bauteils nach dem Stufenzug mit einem Bodenradius RB, der definiert ist als der Radius des planen Bereiches ohne die Übergangskrümmung zum zweiten Zylinderabschnitt.
  • Nun folgt ein zweiter Umformschritt, in welchem dieses Bauteil 2 in einem ersten Zug, dem eigentlichen Konuszug, zu einem konischen Bauteil 3 umgeformt wird. Der vormals gestufte Bereich 11 wird in diesem Konuszug zu einem hier gekrümmt konischen Bereich 15 umgeformt. An diesen gekrümmt konischen Bereich 15 folgt wiederum ein Bodenbereich. Der Bodenradius RB bleibt dabei unverändert.
  • Dann folgen weitere Zugschritte, in einem zweiten Zug zum Bauteil 4 wird der Konuswinkel vergrössert, mithin der Konus enger zusammenlaufend ausgebildet, und im bodenseitigen Bereich wird ein zylindrischer Abschnitt 17 ausgebildet.
  • In einem letzten Zugschritt wird das Bauteil 4 weiter umgeformt, indem der zylindrische Bereich 17 in einen radialen Bereich 18 umgeformt wird, der bodenseitig gefolgt wird von einem zylindrischen Bereich 19, bodenseitig abgeschlossen wird das Bauteil durch den Boden 20. Dieses Bauteil 5 nach dem dritten Zug wird typischerweise anschliessend gestanzt im Bodenbereich, und es können dann weitere Operationen folgen wie beispielsweise die Ausbildung eines Rollrandes etc.
  • Die Werkzeuge zur Umsetzung von Zwischenzug und Konuszug zur Herstellung eines solchen Bauteils werden in den Figuren 2-5 illustriert.
  • Im Werkzeug für den Zwischenzug gemäss Illustration in Figur 2 wird der Rohling 1 durch einen Stempel in eine Ziehmatrize 23 geführt. Die Ziehmatrize 23 bildet die Aussenkontur des gestuften Bereichs 11. Der Stempel ist nun erfindungsgemäss zweiteilig ausgebildet. In einem umlaufenden aussenseitigen Bereich ist ein ringförmiger Faltenhalter 21 angeordnet. In diesem Faltenhalter 23 verschieblich gelagert ist ein zylindrischer Ziehstempel 24 angeordnet. Am Anfang dieses Stufenzuges liegt die Vorderkante des Ziehstempels 24 im Wesentlichen bündig mit der Vorderkante des Faltenhalters 21, und diese liegen mit der Vorderkante oder -ebene im Wesentlichen auf dem Bodenabschnitt 8 des Rohlings 1 auf.
  • Nun verschiebt sich, wie das anhand von Figur 3 erkennbar ist, der Faltenhalter 21 vollständig in die entsprechende Gegenkontur der Ziehmatrize 23 ein, sodass die Anlagefläche 22 des Faltenhalters 21 den gekrümmten Abschnitt 9 klemmt. Anschliessend oder gleichzeitig dazu verschiebt sich der Ziehstempel 24 entlang der Symmetrieachse 6 weiter zum Boden hin, und die im Wesentlichen axiale Aussenkontur des Ziehstempels 24 formt nun den zweiten Zylinderabschnitt 13 des gestuften Abschnitts 11 aus, während der erste Zylinderabschnitt 12 zwischen Faltenhalter 21 und Ziehmatrize 23 geklemmt oder zumindest geführt ist. So wird eine kontrollierte Verjüngung zum neu entstehenden Bodenbereich 25 mit geringerem Radius als der ursprüngliche Bodenbereich 8 erzeugt, wobei ein zylindrisches Ziehen möglich ist.
  • Der Faltenhalter ist mit anderen Worten zu Beginn dieses Stufenzuges oder zumindest in einer Phase des Stufenzuges am Teil anliegend, dadurch können sich während der Umformung keine Falten bilden. Der Zug ist im Prinzip zylindrisch. Bei der Endlage des Stufenzuges ist das Blech umfassend gehalten. Der Zwischenzug kann in der Höhe nach Bedarf eingestellt werden. Die Höhe des Zwischenzuges kann auf die Geometrie des anfolgenden Konuszuges abgestimmt werden.
  • Das Werkzeug des anfolgenden Konuszuges ist in Figur 4 in der Position dargestellt, in welcher gerade der Umformprozess am noch gestuften Bauteil 2 beginnt. Hier gibt es eine Ziehmatrize 27, und einen radial aussenliegenden ringförmigen Faltenhalter 28 für den Konuszug, und in diesem ist wiederum ein Ziehstempel 29 für den Konuszug verschieblich gelagert.
  • Zu Beginn der Ausbildung des konischen Bereiches wird der zylindrische erste Abschnitt 12 bereits zwischen Zentrierhülse 28 und entsprechender Gegenkontur mit zylindrischer Ausbildung der Ziehmatrize geführt oder sogar geklemmt. Nun verschiebt sich die Zentrierhülse 28 und parallel dazu der Ziehstempel 29 für den Konuszug in die Ziehmatrize hinein, wobei gleichzeitig der erste Zylinderabschnitt 12 geführt und teilweise umgeformt wird, und vor allem der Übergangsabschnitt 14 und der zweite Zylinderabschnitt 13 durch die konische Anlagefläche 31 des Ziehstempels 29 umgeformt werden.
  • Der Ziehstempel verschiebt sich anschliessend noch weiter als die Zentrierhülse 28 in die Ziehmatrize 27 hinein, bis die konische Anlagefläche 30 erreicht wird, mithin der konische Bereich 15 zwischen den Flächen 30 und 31 umgeformt ist, wie dies in Figur 5 ersichtlich ist.
  • Durch die beiden Radien zu Beginn dieses Konuszuges ist das Bauteil in sich resistenter gegen Faltenbildung. Durch die beiden Kontaktstellen Ziehmatrize und Ziehstempel wird die freie Zarge verkleinert. Bei der Endlage ist das Bauteil faltenfrei umgeformt und bereit für den zweiten Zug.
  • In den Figuren 6-8 sind die verschiedenen Werkzeuge für die entsprechende Umsetzung des Verfahrens nach der Erfindung am Beispiel einer Herstellung einer Kaffeekapsel z.B. aus Polyester-lackiertem Aluminiumblech des Typs 8011A einer Dicke von 0.1 mm illustriert. Das Flächengewicht des Aluminiums beträgt dabei ca. 270 g/m2 und des Lackes (inkl. Primer) ca. 18 g/m2.
  • Der vollständige Prozess der Herstellung der Kaffeekapsel (Stufenfolge) ist in Figur 11 dargestellt, und soll entsprechend zum besseren Verständnis der Umformschritte in der Beschreibung vorgezogen werden.
  • In einem Schnittzug 63 wird in einer kombinierten sequentiellen Stanz- und Umform-Operation in einem Werkzeug ein topfförmiger Rohling 1 umgeformt. Es ist auch möglich, zuerst in einem ersten Werkzeug in einem reinen Stanzschritt 62 nur den planen Stanzling auszustanzen und dann in einem nächsten Werkzeug diesen zum Rohling 1 umzuformen. Der topfförmige Rohling 1 verfügt über einen geschlossenen Bodenabschnitt 8 und eine Öffnung, die Wand 8 des Rohlings ist zylindrisch, verläuft mithin umlaufend kreisrund axial. An der freien oberen Kante wird in diesem Schritt gleich ein umgelegter Rand 47 zur Stabilisierung für den anschliessenden Transport und für die Vorbereitung des Rollens des Rollrandes ausgebildet.
  • Dieser Rohling 1 wird anschliessend in einem Zwischenzug oder eben Stufenzug 64 umgeformt in das gestufte Bauteil 2. Dieses gestufte Bauteil verfügt nun immer noch über den umgelegten Rand 47 an der freien Kante, über einen ersten Zylinderabschnitt 12 mit gleichem Radius wie der ursprüngliche Radius des Rohlings 1, dieser geht aber ungefähr auf halber Höhe über einen Übergangsabschnitt 14 über in einen zweiten Zylinderabschnitt 13 mit geringerem Radius.
  • Dieses gestufte Bauteil 2 wird in einem Konuszug 65 umgeformt in das Bauteil 3 mit linear konischem Abschnitt. Es verbleibt dabei ein zylindrischer Randbereich 52, der im Wesentlichen den gleichen Radius aufweist, wie der ursprüngliche erste Zylinderabschnitt 12. Dieser geht über einen radialen Flansch über in den eigentlichen konischen Bereich 15 des Bauteils 3. Der Boden ist mit einem zweiten Konuswinkel ebenfalls in einem weiteren konischen Bereich 69 ausgebildet. Beide konischen Bereiche werden in diesem Konuszug ausgebildet.
  • In einem Folgeschritt wird in einem Rillenzug 66 der obenliegende umlaufende Flansch weiter umgeformt, wie das weiter unten detailliert werden wird.
  • Dann folgt ein Schritt, in dem der noch axial aufkragende Rand gerollt wird im Randrollen 67 zu einem Rollrand 55.
  • Anschliessend folgt ein Prägeschritt 68, in welchem weitere Strukturen geprägt werden können, beispielsweise Beschriftungen aber auch spezielle Strukturierungen von Wandabschnitten wie beispielsweise Zierrillen oder ähnliches.
  • Das Werkzeug für einen kombinierten Stanz- und Umformschritt zur Herstellung des Rohlings 1 aus einem zugeführten Blech ist in Figur 6 dargestellt.
  • Das Werkzeug ist als Transferstation mit einer oberen Trägerplatte 41 und einer unteren Trägerplatte 42 ausgebildet, die Platten sind über Führungszylinder 23 geführt und können nur in vertikaler Richtung relativ zueinander verschoben werden. Figur 6a zeigt den oberen Totpunkt (OT) des Werkzeugs. Die Umformschritte erfolgen so, dass jeweils die Öffnung des Bauteils nach oben gerichtet ist. Das Band wird als Metallblech-Streifen zugeführt und über einen Niederhaltestift 40 sowie die über einen im Werkzeug zentrierten weiteren Niederhaltestift 34 gehalten.
  • An der oberen Trägerplatte ist der Ziehstempel 35 für den Ziehvorgang vorgesehen, sowie der zugehörige Faltenhalter 33, der den Ziehstempel radial umschliesst. Weiter wird dieser Faltenhalter 33 nun aber auch noch umschlossen durch einen Schneidring 36 oder eine Schneidmatrize, diese hat die Aufgabe, vor dem Tiefziehprozess den runden planen Stanzling bereit zu stellen. Diese Schneidmatrize 36 wird von einem Tragelement 36a getragen, dieses liegt am oberen Totpunkt auf einem Anschlag 36b der entsprechenden Führung 36d. Schneidring 36 und Faltenhalter 33 sind in geringem Masse relativ zueinander axial verschieblich.
  • An der unteren Trägerplatte 42 gibt es radial aussen zunächst einen Abheber 39, der mit einer Federung 39 nach oben verspannt ist. Radial nach innen folgend folgt der ringförmige Schneidstempel 37 für den Schnittzug, der gleichzeitig Tiefziehmatrize für den Zug zur Ausbildung des Rohling ist. Dann folgt ganz zentral der Auswerfer 38 für den Schnittzug.
  • Figur 6b illustriert nun die Position, in welcher gerade aus dem Metallblech-Band der kreisrunde Stanzling 46 ausgestanzt wird. Die obere Trägerplatte 41 senkt sich nach unten ab, der Schneidstempel 37 ist in seiner Position fixiert, hingegen der Abheber 39 kann durch die Federung 39a leicht nach unten geschoben werden. Nun treffen die vorderen Flächen von Faltenhalter 33 und Schneidmatrize 36 auf die Oberfläche des Blechs, die Schneidmatrize 36 ist durch den Anschlag am Tragelement 36a fixiert, der Faltenhalter 33 hingegen kann etwas nach oben nachgeben. Dadurch taucht der Schneidring 36, wie das in der Vergrösserung unten links in Figur 6b ersichtlich ist, etwas tiefer nach unten, Faltenhalter 33 und Schneidstempel 37 klemmen das Blech und die innere Ringkante des Schneidrings 36 stanzt das Blech, indem sie etwas um die Randkontur des Schneidstempels 37 nach unten taucht.
  • Nun folgt kein Transfer in eine nächste Station, sondern der so zwischen Faltenhalter 33 und Schneidstempel 37 gehaltene Stanzling 46 wird gleich in der gleichen Station zum Rohling 1 umgeformt, indem das Werkzeug noch weiter nach unten verfährt bis zum unteren Totpunkt (UT), der in Figur 6c illustriert ist. Der Ziehstempel 35 fährt nun in die ringförmige Ausnehmung im Schneidstempel 37 ein, wobei der Auswerfer 38 über den Ziehstempel 35 nach unten verschoben wird. Durch den Pneumatikzylinder 38a wird der Boden immer an den Ziehstempel 35 gedrückt. So bildet sich zwischen Ziehstempel 35 und Schneidstempel respektive Tiefziehmatrize 37 die zylindrische Wand 7 des Rohlings 1 aus. Gleichzeitig ist die obere umlaufende Innenkante der Tiefziehmatrize 37 konvex gekrümmt ausgebildet und die Ziehhöhe wird so eingestellt, dass sich am Rohling 1 die bereits oben erwähnte leicht nach aussen umgelegte Randpartie 47 ausbildet, mithin ein gewissermassen trompetenförmig sich erweiternder kurzer Flansch zur Stabilisierung des Rohlings 1 an der Oberkante.
  • Nun wird dieser Rohling 1 mit einer Transferanlage zur nächsten Station transportiert, diese führt nun den Stufenzug aus, das entsprechende Werkzeug ist in Figur 7 dargestellt. Hier gibt es wiederum eine obere Trägerplatte 41 und eine untere Trägerplatte 42. An der oberen Trägerplatte ist der Faltenhalter 21 für den Stufenzug vorgesehen, und in diesem axial verschieblich gelagert der Ziehstempel 24. In einer zentralen Ausnehmung dieses Ziehstempels gibt es zusätzlich einen Niederhaltestift 48, der mit seinem Führungsstift 48a in dieser zentralen Ausnehmung axial verschieblich gelagert ist. Die Frontfläche des Ziehstempels 24 verfügt über eine konkave Frontflächenkontur 24a, die der rückseitigen konvexen Kontur des Niederhaltestifts im vordersten Erweiterungsbereich entspricht, sodass, wenn der Niederhaltestift 48 in der vollständig eingefahrenen Position im Ziehstempel 24 liegt, diese beiden Elemente gemeinsam eine bündige radial verlaufende Frontfläche ausbilden (vergleiche Figur 7b).
  • An der unteren Trägerplatte 42 ist die untere Ziehmatrize 23 als ringförmiges Element vorgesehen, axial unbeweglich. In dieser Ziehmatrize 23 ist axial verschieblich der Auswerfer 49 vorgesehen. In Figur 7a ist das Werkzeug für den Stufenzug im oberen Totpunkt dargestellt. Der Rohling 1, der durch eine Transfer-Vorrichtung zu dieser Station transportiert wurde, liegt nun als Rohling 1 auf dem Auswerfer 49, und der obere Werkzeugteil verschiebt sich nach unten. Dabei wird der Rohling 1 zunächst zwischen Auswerfer 49 und vorderer Fläche des Niederhaltestifts 48 geklemmt. Anschliessend fährt der Faltenhalter 21 zunächst ohne umformend zu wirken in die obere Ausnehmung des Rohlings ein, was durch die leichte Erweiterung 47 erleichtert wird. Im geeigneten Zeitpunkt für die gewünschte Ziehhöhe für ersten und zweiten Ziehabschnitt beginnt dann auch der Ziehstempel 24 sich noch weiter nach unten zu verschieben als die Vorderkante des Faltenhalters 21, und der gestufte Bereich wird ausgebildet, indem die radiale Umfangsfläche im vorderen Bereich des Faltenhalters 21 den Rohling führt, der Übergangsabschnitt 14 an den oberen Randkante der Ziehmatrize ausgebildet wird und der zweite Zylinderabschnitt durch die radiale Aussenfläche des Ziehstempels und die radiale Innenfläche der Ziehmatrize. In Figur 7b ist das Werkzeug für den Stufenzug im erreichten unteren Totpunkt dargestellt.
  • Der nun folgende Konuszug 65 wird im in Figur 8 dargestellten Werkzeug realisiert. In Figur 8a ist das Werkzeug für den Konuszug im oberen Totpunkt dargestellt. Hier gibt es an der oberen Trägerplatte wiederum einen Faltenhalter 28, der ringförmig ausgebildet ist, und dessen Position relativ zur oberen Trägerplatte nicht fixiert ist, sondern axial verschieblich. In diesem Faltenhalter 28 ist der Ziehstempel 29 für den Konuszug ausgebildet, er verfügt über eine doppelt konische Aussenkontur, den eigentlichen ersten Konus 29a für den eigentlichen konischen Bereich und einen weiteren Konus 29b für die konische Ausbildung eines Bodenbereichs 69.
  • In diesem Ziehstempel 29 ist wiederum axial zentriert ein Niederhaltestift 15 vorgesehen, der im Ziehstempel axial verschieblich gelagert ist.
  • Auf der unteren Trägerplatte gibt es die ringförmige Ziehmatrize 27, die gewissermassen die Gegenkontur für die Aussenfläche des Ziehstempels 29 bereitstellt. Die Gegenfläche für den zweiten Konus 29b wird durch die untere Konusfläche 27b gestellt, und die Gegenfläche für die Ausbildung des eigentlichen konischen Bereichs über die Fläche 29a des Ziehstempels wird durch den Bereich 27a der Ziehmatrize bereitgestellt.
  • In dieser Ziehmatrize 27 ist verschieblich wiederum ein Auswerfer 51 vorgesehen, der genau wie beim Werkzeug gemäss Figur 7 unter anderem auch dazu dient, das fertige Bauteil, wenn die obere Platte wieder nach oben geschoben wird, aus dem Werkzeug von unten herauszuschieben und für die Greifer des Transfersystems verfügbar zu machen.
  • Das Bauteil nach dem Stufenzug 2 wird nun zwischen dem Niederhaltestift 50 und dem Auswerfer geklemmt, sobald es von der Transferanlage an die Position dieser Station verlegt wurde, und dann senkt sich der obere Werkzeugteil weiter hinunter.
  • In Figur 8b ist die Position dargestellt, bei welcher gerade der eigentliche Umformprozess am Bauteil 2 beginnt. Der Faltenhalter 28 ist in den ersten zylindrischen Abschnitt 12 des Bauteils 2 bereits eingefahren, und der Ziehstempel 29 ist mit seiner vordersten Fläche gewissermassen auf den Boden des Bauteils 2 nach unten verschoben. Nun beginnt der eigentliche Umformprozess, wenn das Werkzeug weiter geschlossen wird, und der Ziehstempel weiter in die Ziehmatrize 27 eintaucht. Dabei wird der Übergangsbereich 14 und der zweite Zylinderabschnitt 13 zunächst umgeformt, und dann aber auch der zweite Zylinderabschnitt 12 gewissermassen nach unten weiter in die Form hineingezogen, bis nur noch ein zylindrischer Randbereich 52 von der Aussenkontur des Faltenhalters in der vollständig geschlossenen Position, wie in Figur 8c dargestellt, gehalten ist.
  • Die Konturen von Ziehstempel 29 und Ziehmatrize 27 liegen nun vollständig aufeinander auf, und insbesondere im Bodenbereich hat sich auch der weitere konische Beriech 69 ausgebildet.
  • Dieses Bauteil 3 wird nun den bereits weiter oben im Zusammenhang mit Figur 4 beschriebenen Operationen unterzogen, die Werkzeuge dafür sind nicht mehr vollständig dargestellt.
  • Figur 9 zeigt nur noch den Flanschbereich im Transferwerkzeug für den Rillenzug 66. Die umlaufende Sicke 53 wird in diesem Werkzeug durch ein Formstück 59 von oben ausgebildet, welches in einer Matrize 58 mit einem innenliegenden Formstück 60 eintaucht. Dabei verbleiben in diesem Schritt zunächst der zylindrische Randbereich 52 und ebenso der umgelegte Rand 47.
  • Der in Figur 9 dargestellte Rollrand 55 ist nur schematisch zu verstehen, er entsteht erst im nächsten Werkzeug oder in einem Folgeschritt im gleichen Werkzeug, wie das in Figur 10 dargestellt ist. Ein Rollstempel 56 mit einer entsprechend ausgebildeten Rollkontur 57 fährt von oben einem Formstück 56 entlang nach unten, kann durch die schon leicht ausgeweitete obere Kontur 47 den Rollprozess optimal beginnen und legt den Rollrand 55 zu einem vollständig geschlossenen Rand um. BEZUGSZEICHENLISTE
    1 Rohling Zwischenzug/Stufenzug
    2 Bauteil nach 3 Bauteil nach erstem Zug
    4 Bauteil nach zweitem Zug 27b untere konische Innenfläche von 27
    5 Bauteil nach drittem Zug
    6 Symmetrieachse 28 Zentrierhülse/Faltenhalter für
    7 zylindrischer Abschnitt von 1 Konuszug
    8 Bodenabschnitt von 1 28a OT Anschlag von 28
    9 gekrümmter Abschnitt von 1 zwischen 7 und 8 28b UT Anschlag von 28
    29 Ziehstempel für Konuszug
    10 umgelegter Randabschnitt von 1 29a 1. Konus für konischen Bereich 15
    11 gestufter Bereich von 2 29b 2. Konus für konischen Bodenbereich 69
    12 erster Zylinderabschnitt von 11
    30 konische Anlagefläche von 27
    13 zweiter Zylinderabschnitt von 11
    31 konische Anlagefläche von
    14 Übergangsabschnitt zwischen 12 und 13 29
    32 umlaufende Vorderkante von 28
    15 konischer Bereich von 3
    16 konischer Bereich von 4 und 5 33 Faltenhalter für Schnitt-Zug
    33a Niederhaltestift von 33
    17 zylindrischer Bereich von 4 34 Niederhaltestift
    18 radialer Bereich von 5 35 Ziehstempel für Schnitt-Zug
    19 zylindrischer Bereich von 5 36 Schneidring, Schneidmatritze
    20 Boden von 5 36a Tragelement von 36 und Führungselement von 33
    21 Faltenhalter für Zwischenzug
    22 Anlagefläche von 21 36b OT Anschlag von 36a
    23 Ziehmatrize für Zwischenzug 36c UT Anschlag von 36a
    24 Ziehstempel für Zwischenzug 36d Führung von 36a
    24a Frontflächenkontur von 24 37 Schneidstempel für Schnitt-Zug und Tiefziehmatritze für Zug zur Ausbildung des Rohlings
    25 Boden von 2
    26 Anlagefläche von 23 für 22
    27 Ziehmatrize für Konuszug
    27a obere konische Innenfläche von 27 38 Auswerfer für Schnitt-Zug
    38a Anschlagelement für 38 in
    UT 57 Rollkontur von 56
    39 Abheber 58 Matrize
    39a Federung von 39 59 Formstück
    40 Niederhaltestift für 60 Formstück
    Leerstation 61 Rollmatrize
    41 obere Trägerplatte 62 Stanzen, möglich separat, sofern nicht der nächste Schritt als Schnitt-Zug ausgebildet ist
    42 untere Trägerplatte
    43 Führungszylinder zwischen 41 und 42
    44 gekrümmter Randbereich von 37 63 Schnitt-Zug
    64 Zwischenzug
    45 Auffahrklotz 65 Fertigzug/Konuszug
    46 Stanzling 66 Rillenzug
    47 umgelegter Rand von 1 67 Randrollen
    48 Niederhaltestift 68 Prägen
    48a Führungsstift von 48 69 weiterer konischer Bereich
    49 Auswerfer
    50 Niederhaltestift L1 axiale Länge des ersten
    51 Auswerfer Zylinderabschnittes
    51a OT Anschlag von 51 L2 axiale Länge des zweiten Zylinderabschnittes
    52 zylindrischer Randbereich von 3
    R1 Radius des ersten Zylinderabschnittes 12
    53 umlaufende Sicke in 53
    54 umlaufender radialer Flansch R2 Radius des zweiten Zylinderabschnittes 13
    55 Rollrand
    56 Rollstempel RB Bodenradius

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (3) aus einem Metallblech mit einem wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich (15), aus einem topfförmigen Rohling (1) mit einem im Wesentlichen zylindrischen Wandabschnitt (7),
    wobei
    das Verfahren wenigstens folgende Schritte umfasst:
    einen Stufenzug (64), in welchem der zylindrische Randabschnitt (7) des Rohlings (1) wenigstens abschnittsweise zwischen einer Ziehmatrize (23) und einem in einem Faltenhalter (21) verschieblich geführten Ziehstempel (24) in einen gestuften Bereich (11) mit zwei Zylinderabschnitten (12, 13) umgeformt wird, einen ersten Zylinderabschnitt (12) mit im Wesentlichen axial verlaufender umlaufender Wand mit einem ersten Radius (R1) und einen zweiten, entlang einer Bauteilachse (6) folgenden zweiten Zylinderabschnitt (13) mit im Wesentlichen axial oder konisch zusammenlaufend verlaufender umlaufender Wand mit einem zweiten Radius (R2), der geringer ist als der erste Radius (R1), wobei der erste und der zweite Zylinderabschnitt (13) über einen im Wesentlichen radial verlaufenden oder stärker konisch zusammenlaufend als der zweite Zylinderabschnitt (13) ausgebildeten Übergangsabschnitt (14) des gestuften Bereichs (11) umlaufend verbunden sind, und wobei der erste Zylinderabschnitt (12) im Stufenzug wenigstens bereichsweise vom Faltenhalter (21) innenseitig geführt und zwischen dem Faltenhalter (21) und der Ziehmatrize (23) geklemmt ist und der zweite Zylinderabschnitt (13) vom Ziehstempel (24) umgeformt wird;
    wenigstens einen darauf folgenden Konuszug (65), in welchem wenigstens der Übergangsabschnitt (14) und der zweite Zylinderabschnitt (13) des gestuften Bereichs (11) zum gekrümmt oder linear konischen Bauteil-Abschnitt (15) zwischen zwei Werkzeugen (27-29) umgeformt wird, wobei die beiden Werkzeuge wenigstens gebildet werden durch eine Konuszug-Ziehmatrize (27) und einen in einer Konuszug-Zentrierhülse (28) verschieblich geführten Konuszug-Ziehstempel (29), und wobei der erste Zylinderabschnitt (12) im Konuszug (65) wenigstens bereichsweise von der Konuszug-Zentrierhülse (28) innenseitig geführt oder zwischen der Konuszug-Zentrierhülse (28) und der Konuszug-Ziehmatrize (27) geklemmt und/oder geführt ist, und der Übergangsabschnitt (14) und der zweite Zylinderabschnitt (13) und der Übergangsabschnitt (14) zwischen Konuszug-Ziehstempel (29) und Konuszug-Ziehmatrize (27) umgeformt werden
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Rohling aus Aluminium oder einer Aluminium Legierung mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 80 - 120 MPa und einer Dicke im Bereich von 0.08-0.2 mm, oder aus Eisen oder einer Eisenlegierung mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 500 MPa und einer Dicke im Bereich von 0.25-0.34 mm besteht,
    dass der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich (15) mit der Symmetrieachse (6) des Bauteils (3) einen mittleren Winkel im Bereich von 8-12° aufweist;
    dass das Verhältnis von Radius (R1) des ersten Zylinderabschnittes (12) zum Radius (R2) des zweiten Zylinderabschnittes (13) im Bereich von 1.5:1-1.3:1 liegt;
    dass das Verhältnis von Radius (R1) des ersten Zylinderabschnittes (12) zum Bodenradius (RB) des zweiten Zylinderabschnittes (13) im Bereich von 1.9:1-1.5:1 liegt;
    und dass das Verhältnis der axialen Länge (L1) des ersten Zylinderabschnittes (12) zur axialen Länge (L2) des zweiten Zylinderabschnittes (13) im Bereich von 2.5:1-1:1 liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (14) im Wesentlichen umlaufend radial verläuft und die jeweils umlaufend verlaufenden Wände des ersten und des zweiten Zylinderabschnittes (12,13) im Wesentlichen umlaufend axial verlaufen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konuszug-Zentrierhülse (21) als Faltenhalter ausgebildet, welcher den ersten Zylinderabschnitt (12) und/oder den Übergangsabschnitt (14) im Konuszug (65) wenigstens bereichsweise zwischen dem Konuszug-Faltenhalter (28) und der Konuszug-Ziehmatrize (27) klemmt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Stufenzug (64) aus einem flachen Blech, vorzugsweise zugeführt in Form eines Bandes, insbesondere ab Rolle, ein vorzugsweise kreisrunder Stanzling (46), vorzugsweise in alternierend transversal versetzter Weise, gestanzt (62) wird, und dieser in einem folgenden Umformschritt (63) zum topfförmigen Rohling (1) mit zylindrischem Wandabschnitt (7) mit Rohlingradius (RR) umgeformt wird, wobei vorzugsweise die freie umlaufende Kante (10, 47) des topfförmigen Rohlings (1) entweder zu einem radialen Flansch (10) umgelegt ist oder gekrümmt konisch aufweitend (47) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der Aussendurchmesser (RF) des Flansches (10) oder der Aufweitung (47) um ein 1-50-faches der Materialdicke des Blechs grösser ausgebildet ist als der Rohlingradius (RR), vorzugsweise im Fall einer gekrümmt konisch aufweitenden umlaufenden Kante (47) um ein 2-20 oder 5-15-faches der Materialdicke des Blechs grösser ist als der Rohlingradius (RR).
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling aus Aluminium oder einer Aluminium Aluminium der folgenden Typen EN AW-8011A, 8079, 8176, 8021, 8090, sintered 6061, sintered 2014, oder aus Eisen oder einer Eisenlegierung mit einer Zugfestigkeit von wenigstens 550 MPa, insbesondere Weissbleche der folgenden Typen: TH550, TH580, TH600, TH620, TH650, TH700 besteht, jeweils in unbeschichteter oder in einseitig oder beidseitig, ggf. farbig lackierter Form.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich (15) wenigstens bereichsweise linear konisch ausgebildet ist, vorzugsweise, abgesehen von gegebenenfalls vorhandenen Stufen, ausschliesslich linear konische Bereiche aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    im Konuszug (65) oder in einem oder mehreren darauf folgenden Umformschritten bodenseitig anschliessend an den wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich (15) ein weiterer, vorzugsweise über einen radialen Bereich (18) verbundener zylindrischer oder konischer Bereich (19) ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Konuszug (65) bodenseitig anschliessend an den wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konischen Bereich (15) ein weiterer konischer Bereich (69) ausgebildet wird, wobei dieser weitere konische Bereich (69) mit der Symmetrieachse (6) des Bauteils (3) einen grösseren mittleren Winkel einschliesst als der wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder linear konische Bereich (15), vorzugsweise einem Konuswinkel im Bereich von 30-80°, insbesondere vorzugsweise im Bereich von 50-70°.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech im Fall von Eisen oder einer Eisenlegierung eine Zugfestigkeit von wenigstens 550 MPa.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Transferstation in mehreren parallel bearbeiteten Bahnen identische Bauteile (3) parallel im gleichen Hub bearbeitet werden, vorzugsweise in wenigstens zwei, insbesondere bevorzugt 2-8, oder 3-5 derartigen parallelen Bahnen.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Konuszug (65) weitere Bearbeitungsschritte folgen, insbesondere ausgewählt aus der folgenden Gruppe: weitere Umformschritte, insbesondere Flanschausbildung, gegebenenfalls kombiniert mit Rillenzug und/oder Randrollen; Stanzschritte; Beschichtungsschritte; Applikationsschritte, insbesondere Applikation von Einlagen oder Aufbringen von Verschlüssen; Füllschritte; Qualitätskontrollenschritte; Reinigungsschritte; Montageschritte an weiteren Bauteilen, wobei diese weiteren Schritte vorzugsweise wenigstens teilweise in der gleichen Transferanlage durchgeführt werden wie der Stufenzug (64) und der Konuszug (65).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Konuszug (65) öffnungsseitig ein umlaufender radialer Flansch (54) und ein axialer zylindrischer Randbereich (52) ausgebildet werden, und an den Konuszug (65) anschliessend ein Rillenzug (66) ausgeführt wird, in welchem zwischen einem Formstück (59) und einer Matrize (58), gegebenenfalls in Kombination mit einem weiteren Formstück (60), eine bodenseitig gerichtete umlaufende Sicke (53) ausgebildet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an die Ausbildung der Sicke (53) der axiale zylindrische Randbereich (52) in einem Randrollen (67) mit einem Rollstempel (56) bodenseitig zu einem Rollrand (55) gerollt wird, wobei der Rollrand (55) sowohl bodenseitig als auch öffnungsseitig über die Ebene des Flansches (54) vorsteht.
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