专利名称：形成金属板坯的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成金属板坯的方法，所述金属板坯优选为制备盖或容器。
本发明进一步涉及一种形成金属板坯的工具和装置，而且本发明还涉及盖或容器。
背景技术：
用于容器的盖和封闭物得到广泛使用并且大量生产，例如用于盛装食物或化学物质的容器。所述盖通常通过在冲压工具中冲压金属板坯制成。坯经加工后形成的预成型坯包括大体平直的第一表面和从第一表面以大体直角延伸出的裙部。所述裙部通常由于冲压过程中的抽穗现象，具有不均匀的边缘。裙部的边缘相对锋利，因此必须加工以避免伤害盖的使用者或处理者。通常需要对裙部边缘的悬耳进行修整，以使裙部具有均匀的长度，并为裙部随后的卷边步骤做准备，以生产出具有卷曲边缘的裙部。卷边为盖的任何使用者提供了光滑的及安全的边缘。
美国专利5749258公开了一种用于由坯形成容器体的方法和工具，所述坯优选为六边形坯。加工设备包括用于将坯形成容器体的冲模。所述冲模能够使用非圆几何形状的坯，通过对金属的再分配生产出没有多余的耳的最终产品。将所述坯拉伸成杯状，并且为了获得容器的环绕开口的均匀边缘，将拉拔过程中产生的耳修整掉。然后通过冲压或碾压形成所述均匀边缘。
美国专利4862722公开了一种由材料的坯形成最终容器的方法，其中通过使用多边形形状的坯而不是环形的坯将抽穗现象减至最小限度。
美国专利4005665公开了一种用于制备钢坯的方法，所述钢坯在压力为压制物品的过程中不易出现抽穗现象。
美国专利6290447公开了一种用于通过冲压形成罐端部的工具台，通过冲头的一次运动形成并卷曲罐端部。
但是，降低包装价格的需求不断增长，尤其是对于一次性包装，如食品包装。
本发明的一个目的是提供一种改进的形成盖或容器的方法，所述方法能够使材料的浪费达到最低限度，从而提供低成本的用于包装的盖和/或容器。
本发明的又一个目的是提供一种用于生产低成本的包装用盖和/或容器的工具。
本发明的再一个目的是提供一种低成本并且安全的盖或容器。
发明内容
如上面所提到的，通常用于容器的金属盖和容器通过对金属板坯冲压、拉伸或类似的加工制成。在冲压或拉伸过程中，通常使用环形的坯加工成通常为环形的盖的预成型坯，所述预成型坯具有裙部，裙部由于抽穗现象具有轻微的不均匀的高度。因此，通常将裙部进行修整，以使裙部具有均匀的高度，并且随后对裙部的下边缘进行加工，使其具有卷曲边缘。
这样用于容器的金属盖的制造包括很多加工步骤和由于修整产生的一定量的废料，这些废料不能被利用。对于减少抽穗现象已经做了很多努力，例如，由于在坯的拉拔或加工过程中的金属的取向流动形成的抽穗现象，但是非常困难。
根据本发明，通过采用一种完全不同的方法，省略修整边缘的步骤得以实现，即将耳用作最终成型的容器或盖的一部分。
根据第一方面，本发明涉及一种形成金属板坯的方法，所述方法包括以下步骤深冲压钢板坯，从而生产出经深冲压的具有基部和从基部上延伸出的裙部的预成型坯，所述裙部的高度沿预成型坯的圆周变化，从而提供具有弯曲的边缘走向的裙部，随后，加工所述弯曲边缘，获得具有弯曲走向的卷曲的或弯曲的边缘。
这意味着故意形成带有抽穗的不均匀边缘的裙部，并且将该不均匀边缘直接加工，以获得裙部的卷曲的或弯曲的边缘，同时还具有弯曲走向(从侧向观察裙部时，即大体垂直于裙部)，因此省略了将不均匀边缘修整掉的中间加工步骤的时间，由此也减少了加工过程中的废料的量。这样，将耳用作最终形状的一部分，而不是将其修整掉。
裙部优选从基部以大体直角延伸出，但是其可以小于或大于90°的角度延伸。
坯可通过任何方便的方法提供，例如根据一个实施例，通过激光切割，但是该方法包括最初的从金属基板上将坯冲成环形或非环形形状的步骤。由此获得了一种简单、成本效益高且方便的提供坯的方法。虽然坯具有环形的形状，但是由于坯的拉伸过程中金属的取向流动，深冲压预成型坯仍然会使裙部具有耳(弯曲的边缘走向)。
根据一个实施例，可能会提供单独的加工步骤，作为分开的、暂时的或距离间隔遥远的工序，但是加工步骤在一系列操作中进行，即，在一次进行中顺序地冲压坯、将坯深冲压为预成型坯及卷曲预成型坯的弯曲边缘，本领域的技术人员将意识到，该方法是提供从金属基板经深冲压制得的预成型坯的有效和方便的方法。
在优选实施例中，所述方法包括以下步骤提供具有卷曲部分的第一工具部件，所述卷曲部分在工具中形成三维路径，从而能够形成具有弯曲的边缘走向的卷曲边缘；提供与所述第一工具相对放置的第二工具部件，所述第二工具具有模腔；在第一工具部件中的开口中提供有冲头，所述冲头可相对于第一工具移动，以伸出第一工具部件的平面，从而通过第二工具部件相对于所述冲头移动，将所述冲头接收于所述第二工具的模腔中；将所述板坯放置在第一和第二工具部件之间；通过相对于所述冲头移动第一和第二工具，深冲压所述板坯，反之亦然，从而冲头移动进入所述第二工具的腔中，并且由此将板坯深冲压成所述预成型坯；并且随后通过向第一工具部件移动所述预成型坯加工所述弯曲边缘，或者反之亦然，使预成型坯的弯曲边缘与卷曲部分相接，从而使弯曲边缘卷曲。
所述方法优选包括以下加工步骤在加工步骤之前，将所述预成型坯压向冲头，所述压迫步骤可通过机械、液压或气压设备提供，例如设置在第二工具部件的腔内的又一个冲头或活塞(一个或多个)。
所述又一个冲头或活塞(一个或多个)为了使预成型坯保持在位，优选将预成型坯的基部压向所述第一工具的冲头，同时朝向预成型坯移动第一工具部件，使预成型坯的弯曲边缘与卷曲部分相接。
可选地，当将预成型坯朝向第一工具部件移动，以使预成型坯与卷曲部分相接时，第一工具部件可保持在位。
可将冲压/切割设备设置在第一和第二工具部件之间，优选地，位于第一和/或第二工具上，冲压步骤可包括将第一工具部件朝向第二工具部件移动，以从金属板切割出所述板坯。
根据第二方面，本发明涉及一种工具，包括具有卷曲部分的第一工具部件，所述卷曲部分在工具中形成有三维路径，从而能够在具有弯曲边缘走向的金属预成型坯上形成卷曲边缘。由此提供了一种可直接加工具有弯曲边缘走向的预成型坯，以获得具有卷曲的弯曲边缘走向的预成型坯。
预成型坯由金属板坯形成，所述金属板坯可通过任何方便的方法提供，例如通过切割或激光设备，例如在独立的工具中。
但是，根据实施例，工具还包括适于提供/切割具有环形或非环形形状的板坯的切割边缘。由此获得了一种有效的组合工具，所述工具可提供用于切割板坯及使预成型坯的弯曲边缘卷曲的设备，而不需要更多的工具，并且消除了将坯从一个工具移动到另一工具中的时间浪费。
根据实施例，可在分开的工具中将板坯加工成生产预成型坯，但是工具还包括可在设置在第一工具部件中的开口中移动的冲头，由此，该冲头可移动伸出第一工具部件的平面。
根据实施例，工具还包括具有模腔的第二工具部件。第二工具部件与所述第一工具部件相对设置，并且通过相对于所述冲头移动所述第二工具，模腔适于接收所述冲头，从而能够将金属板坯深冲压形成所述金属预成型坯，所述金属板坯设置在第一工具和第二工具之间。
切割边缘可设置在第一或第二工具上，从而通过将所述第一工具和第二工具彼此相向移动，切割出所述板坯。
切割边缘可设置在与所述第一和/或第二工具相邻设置的第三工具上，从而通过将所述第一或第二工具朝向所述第三工具移动，切割出所述坯。
由此，坯可在同一个工具中切割、拉伸和/或使边缘卷曲，因而不需要将坯移到另一个工具中，获得了对工具的有效的开发。
根据另一个实施例，工具还包括可移动的第二冲头或活塞(一个或多个)，以将预成型坯压向第一工具部件或将预成型坯保持在位，同时将第一工具部件压向预成型坯，以使金属预成型坯的弯曲边缘与卷曲部分相接，从而使弯曲边缘卷曲。
根据第三方面，本发明涉及一种用于深冲压金属板坯的装置，所述装置包括深冲压所述金属板坯生产预成型坯时用于接收阳性工具部件的阴性工具部件，所述预成型坯具有基部和从基部大体直角延伸出的裙部，所述裙部的高度沿预成型坯的外圆周变化，从而提供了具有弯曲边缘走向的裙部，所述装置还包括用于卷曲所述弯曲边缘的卷曲工具。由此获得了一种有效的组合装置，所述组合装置既能深冲压金属板生产预成型坯，又能够随后直接使弯曲边缘部分卷曲，从而获得具有弯曲走向的卷曲边缘。
根据实施例，卷曲工具可以是一种压向卷曲边缘的辊子，沿裙部的外圆周行进，但是，卷曲工具包括在工具部件中形成三维路径的卷曲部分，从而能够在具有弯曲边缘走向的金属预成型坯上形成卷曲的边缘。由此提供了一种简单且低成本的卷曲工具，该工具使得生产如盖或容器的加工过程的材料浪费最小化，因为省略了将不均匀的边缘修整掉的步骤，并且使得时间的浪费更少，因而加工更便宜。
为了提供一种有效的组合装置，装置可还包括用于将板坯在深冲压之前切割成非环形形状的设备。
根据第四方面，本发明涉及一种用于深冲压金属板坯的装置，并且包括根据本发明的第二方面的工具。
根据第五方面，本发明涉及一种用于深冲压金属板坯的装置，并且适于完成根据本发明的第一方面的方法的步骤。
根据第六方面，本发明涉及一种具有基部以及从基部大体直角延伸出的裙部的金属盖或容器，所述裙部的高度沿盖或容器的外圆周变化，从而提供了具有弯曲边缘走向的裙部，所述弯曲边缘进一步被卷曲。由此提供了一种独特的盖或容器。
沿外圆周高度变化的意思是高度可能在某些外圆周周围的位置相同，但是沿预成型坯的整个外圆周不相同。这样，弯曲的边缘可具有由曲线和/或直线组成的走向。裙部的高度可以是任何方便的值。但是，根据实施例，高度的范围在0-20厘米，以能够在一个步骤中拉伸。
根据实施例，盖或容器具有环形、非环形、有机或多边形的形状，或一种或多种形状的组合。
根据第七方面，本发明涉及一种具有基部和从基部延伸出并终止于卷曲边缘的金属盖或容器，所述裙部的高度沿盖或容器的外圆周变化。
金属盖或容器可由上面提到的方法、工具和装置生产。
下面将通过示例及参考附图对本发明进行更详细的论述，附图中图1为根据本发明的工具的第一工具部件的剖视图，图2为带有工件的工具的剖视示意图，图3为工具的第一工具部件的等角视图，图4为用于生产盖的坯，图5为安装在容器上的盖的侧视图，及图6为盖的等角视图，图7-9为根据本发明的处于不同步骤中的装置的示意视图，及图10a-f显示了形成根据本发明的金属板坯的优选方法的各个步骤。
具体实施例方式
在图1中示出了第一工具部件1(例如显示在图3中的工具的剖视图)。第一工具部件1包括适于容纳工件的一部分(未示出)的腔2，腔2具有用于工件的内导向表面3和设置在图中内导向表面3的下端部的(珠缘形成部件)/卷曲部分4。卷曲部分4由大体上为半环形的部件形成，如所示出的，可加工进入第一工具部件1的内腔2的壁中。
第一工具部件1可还包括开口5，所述开口5适于接收可移动地伸出第一工具部件1的面的冲头(未示出)。
工具的机能可在图2中看出，图2为第一工具部件1的局部剖视图，第二工具部件6相对放置在第一工具部件1的顶上。工件7(金属板坯)可在图2的工具中进一步示出。工件7既可被冲头14向上压，也可由工具1，6向下压，并且形成具有大体上平直的顶面8(基部)和以直角向下延伸到顶面8的裙部9。如所示出的裙部9的下边缘10可稍微向外弯曲。盖预成型坯7具有高度不均匀的裙部9，如图5中所示。
在随后的步骤中，盖预成型坯7可与冲头14一起在第二工具部件6中由另一个冲头或活塞(图10a-f所示)向下推动，但是优选为工具1，6向上移动，而冲头14、工件7和另一个冲头或活塞(图10a-f所示)保持静止，这样预成型坯被沿着内导向面3压入第一工具部件的腔2内，直到下边缘10与第一工具部件卷曲部分4相接。通过盖预成型坯7或工具1，6的进一步移动，裙部9的下边缘10沿卷曲部分4的半圆部件前进，由此，下边缘10被卷曲或弯曲，在裙部9的下边缘10形成珠缘。
图3中示出了完整的第一工具部件1。如图中所示，第一工具部件包括具有贯穿的环形孔5的腔，并且在所述腔的壁中，具有在工具中形成三维路径的卷曲部分4，从而能够在具有弯曲边缘走向的预成型坯7上形成卷曲边缘。卷曲部分4设置在整个腔2的圆周，并且以不同的高度设置。第一工具部件1还包括切割边缘11，所述切割边缘11环绕着第一工具部件1的非环形的外围延伸。通过将一层金属板压向切割边缘11，形成如图4中所示的用于罐盖的坯。
图4中示出的坯12为具有波浪形边缘的非环形状。显然，坯可或多或少地偏离环形，取代所示出的有机形状，坯也可为多边形或一个或多个形状的组合。
图5和图6中所示为完成的盖13的例子(图5所示为安装到容器上的盖)，所述盖13具有不均匀高度的裙部9。裙部9的下边缘10根据本发明进行了卷曲，以提供安全、钝化的边缘，该边缘在使用盖时不会有关于划破或割伤如手指的危险。而且从裙部的平面延伸出的稍微大点的卷曲部分有利于使用者操纵盖，例如，将盖安装到容器上时或将盖从容器上卸下时。通常卷曲部分设置在裙部9径向向外的位置，但是可选地，卷曲部分也可设置在径向向内的位置或中间位置。卷曲部分可如图所示具有大体为环形的横截面或可选地具有平面或折面横截面。
如图5所示，裙部的不均匀的高度也能够使盖和容器结合，其中，容器22中的孔可以通过旋转盖从而使耳24遮住孔而使孔闭合或打开。例如图5中所示的实施例，可用作冰激凌罐或其它倾到工具。
图7到9示出了不同加工步骤中装置的剖视图。图7中所示为第一步骤，冲压金属板7制备坯7，坯7优选不是环形。第一工具部件1包括切割边缘11，通过将第一和第二工具部件1和6推向一起，将金属板压向切割边缘。如图8中所示为随后的深冲压步骤，图中示出冲头14被向上推动穿过第一工具部件1，并且在第二工具部件6的腔15中将坯深冲压成预成型坯16，所述预成型坯具有基部和从基部延伸出的裙部，并且具有弯曲边缘。
图9中示出了最后的加工步骤，图中示出，冲头缩回，预成型坯16被推向第一工具部件1的卷曲部分17，以在预成型坯16上形成卷曲边缘18。预成型坯16由设置在第二工具部件6的腔15内的冲头19向下推动。该冲头可机械地开动(如弹簧加载)或通过液压或气压开动。预成型坯的卷曲边缘17具有弯曲走向，但是图中未示出。
图10a-f所示为根据本发明的形成金属板坯的优选步骤。金属板7放置在第一工具部件1和第二工具部件6之间，第一工具部件1和冲头19向下移动，当冲头19与金属板17相接时，冲头19停止移动。当第一工具部件1经过设置成与其相邻的第三工具21的切割边缘20时，第一工具部件1从金属板冲出坯。现在将第一和第二工具部件1，6向下移动，同时保持冲头14，19静止不动，从而对预成型坯16进行深冲压(图10b)。
然后，第一和第二工具部件1，6向上返回，同时保持冲头14，19静止不动，从而将预成型坯16推向第一工具部件1的卷曲部分17，从而在预成型坯16上形成卷曲的弯曲边缘18。
由于深冲压加工，最终形成的盖或容器16楔入第二工具部件6的内部，通过进一步向上移动第二工具部件6，同时保持冲头19静止不动(例如它可与制动器相接)，将成品16推出工具。
这样，盖或容器在一系列操作中生产出，即在一次进行中顺序地冲压坯、深冲压坯成盖或容器的预成型坯以及最后卷曲预成型坯的边缘，并且卷曲边缘具有弯曲走向，如图5和6中所示。
权利要求
1.一种形成金属板坯的方法，所述方法包括以下步骤深冲压板坯，以产生深冲压的预成型坯，该预成型坯具有基部和从基部以大体上直角伸出的裙部，所述裙部的高度沿预成型坯的圆周变化，以提供具有弯曲边缘走向的裙部；并且随后加工所述弯曲边缘，获得具有弯曲走向的卷曲或弯曲的边缘。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括初始步骤从金属基板上将坯冲成环形或非环形形状。
3.根据权利要求1或2的方法，其中加工步骤在一系列操做中完成，即在一次进行中顺序地冲压坯、将坯深冲压为预成型坯及卷曲和/或弯曲预成型坯的边缘。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，包括以下步骤提供具有卷曲部分的第一工具部件，所述卷曲部分在工具中形成三维路径，以能够形成具有弯曲边缘走向的所述卷曲边缘；提供与所述第一工具相对的第二工具部件，所述第二工具具有模腔；在第一工具部件中的开口中提供冲头，所述冲头可相对于第一工具移动，以伸出第一工具部件的平面，从而通过相对于所述冲头移动第二工具部件，将所述冲头接收于所述第二工具的模腔中；将所述板坯放置在第一和第二工具部件之间；通过相对于所述冲头移动第一和第二工具，或相对于第一和第二工具移动所述冲头，使冲头移动进入第二工具的所述腔中，深冲压所述板坯，并且由此将板坯深冲压成所述预成型坯；并且随后通过将所述预成型坯移向第一工具部件，或者将第一工具部件移向所述预成型坯，使预成型坯的弯曲边缘与卷曲部分接合，加工所述弯曲边缘以提供卷曲的弯曲边缘。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括步骤在加工步骤之前，将所述预成型坯压向冲头，所述压迫步骤通过机械、液压或气压装置提供。
6.根据权利要求2-5中任一所述的方法，其中，冲压/切割装置设置在第一和第二工具部件之间，位于第一和/或第二工具上，冲压步骤包括将第一工具部件移向第二工具部件，以从金属板切割出所述板坯。
7.根据权利要求1-6所述的方法，其中，金属板坯为环形或非环形例如多边形。
8.一种工具，包括具有卷曲部分的第一工具部件，所述卷曲部分在工具中形成有三维路径，以能够在具有弯曲边缘走向的金属预成型坯上形成卷曲边缘。
9.根据权利要求8所述的工具，还包括适于从金属板提供具有环形或非环形形状的板坯的切割边缘，其中坯适于形成所述预成型坯。
10.根据权利要求8或9所述的工具，还包括冲头，可在设在第一工具部件中的开口中移动，由此所述冲头可移动伸出第一工具部件的平面。
11.根据权利要求10所述的工具，还包括与所述第一工具相对设置的第二工具部件，并且具有模腔，适于通过相对所述冲头移动所述第二工具来接收所述冲头，以能够将设置在第一工具和第二工具之间的金属板坯深冲压成所述金属预成型坯。
12.根据权利要求8-11所述的工具，其中，切割边缘设置在第一或第二工具上，以通过将所述第一工具和第二工具彼此相向移动，切割出所述板坯。
13.根据权利要求8-12中任一所述的工具，其中，切割边缘设置在与所述第一和/或第二工具相邻设置的第三工具上，以通过将所述第一或第二工具朝向所述第三工具移动，切割出所述坯。
14.根据权利要求8-13所述的工具，还包括第二冲头或活塞(一个或多个)，以将预成型坯压向第一工具部件或将预成型坯保持在位，同时将第一工具部件压向预成型坯，以使金属预成型坯的弯曲边缘与卷曲部分相接，从而使弯曲边缘卷曲。
15.一种深冲压金属板坯的装置，所述装置包括阴性工具部件，当深冲压所述金属板坯以产生预成型坯时来接收阳性工具部件，所述预成型坯具有基部和从基部大体直角延伸出的裙部，所述裙部的高度沿预成型坯的外圆周变化，以提供具有弯曲边缘走向的裙部，所述装置还包括用于卷曲所述弯曲边缘的卷曲工具。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，卷曲工具包括在工具部件中形成三维路径的卷曲部分，以能够在具有弯曲边缘走向的金属预成型坯上形成卷曲边缘。
17.根据权利要求15或16所述的装置，还包括将板坯在深冲压之前切割成环形或非环形形状的设备。
18.一种深冲压金属板坯的装置，所述装置包括根据权利要求8-14中任一所述的工具。
19.一种深冲压金属板坯的装置，所述装置适于完成根据权利要求1-7所述方法的步骤。
20.一种金属盖或容器，具有基部以及从基部大体直角延伸出的裙部，所述裙部的高度沿盖或容器的外圆周变化，以提供具有弯曲边缘走向的裙部，所述弯曲边缘进一步被卷曲。
21.一种金属盖或容器，具有基部和从基部延伸出并终止于卷曲边缘的裙部，所述裙部的高度沿盖或容器的外圆周变化。
22.根据权利要求20或21所述的金属盖或容器，其中，所述高度的范围为0-20厘米。
23.根据权利要求20-22中任一所述的金属盖或容器，其中，所述盖或容器具有环形、非环形、有机或多边形的形状，或一种或多种形状的组合。
24.根据权利要求20-23中任一所述的金属盖或容器，通过根据权利要求1-19中任一所述的方法、工具和装置来生产。
全文摘要
一种形成金属板坯(7)的方法，通过深冲压板坯(7)以形成深冲压的预成型坯(7)，预成型坯(7)具有基部(8)和从基部以大体上直角延伸出的裙部(9)。裙部(9)的高度沿预成型坯(7)的外围变化，从而提供具有弯曲边缘走向(10)的裙部(9)，并且随后加工所述弯曲边缘(10)，以获得具有弯曲走向的卷曲或弯曲的边缘(10)。本发明还涉及形成板坯的工具(1，6)和装置以及盖或容器(7)。
文档编号B21D51/38GK1913986SQ200580003330
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月28日
发明者扬·西姆里斯 申请人:格拉德&马斯特兰德公司