專利名稱：罐的制造技術
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬杯的生產(chǎn)，并且尤其(但不局限于)涉及適于“兩片”金屬容器的生產(chǎn)的金屬杯。
背景技術：
US 4095544 (NATIONAL STEEL CORPORATION) (I978 年 6 月 2O 日)詳述了用于制造在生產(chǎn)兩片金屬容器時使用的杯段的常規(guī)的沖拔(DWI)和深沖(DRD)工藝。[注意，在美利堅合眾國，DWI通常替代地稱為D&I]。術語“兩片”是指i)杯段以及ii)蓋，其將隨后緊 固到杯段的開口端以形成容器。在DWI (D&I)工藝中(如在US 4，095，544的圖6至圖10中所示)，通過拉深模具拉深由金屬薄板卷沖壓出的平坦(通常)圓形坯體，從而在沖頭的作用下形成淺的第一階段杯。該初始拉深階段不產(chǎn)生坯體的任何有意變薄。此后，為了實現(xiàn)杯的側壁的厚度減小，通過一個或多個環(huán)形罐壁減薄模具推動通常安裝在密接沖頭或樁錘的端面上的杯，從而使杯的側壁的伸長。減薄工藝單獨地將不產(chǎn)生第一階段杯的標稱直徑的任何變化。圖I表示在由常規(guī)DWI (D&I)工藝產(chǎn)生的容器主體中的金屬的分布。圖I僅為例示性的，并非意在精確地定標。在圖I中示出三個區(qū)域
區(qū)域I代表底座的非減薄材料。這個區(qū)域保持與坯體的軋前厚度近似相同的厚度，即它不受常規(guī)DWI工藝的單獨制造操作的影響。區(qū)域2代表側壁的減薄中段。其厚度(并且從而需要減薄的量)由容器主體需要的性能確定。區(qū)域3代表側壁的減薄上段。通常在罐生產(chǎn)中，該減薄上段是軋前厚度的大約50-75%。在DRD工藝中(如在US 4，095，544的圖I至圖5中所示)，使用相同的拉深技術來形成第一階段杯。然而，不是采用減薄工藝，第一階段杯然后經(jīng)受一次或多次再拉深操作，其用來逐漸減小杯的直徑并且從而使杯的側壁伸長。大多數(shù)常規(guī)再拉深操作單獨地不是意在產(chǎn)生杯材料的厚度的任何變化。然而，以由一般的DRD工藝制造的容器主體為例，在實踐中在最終容器主體的頂部通常會有一些變厚(10%的級別或者更多)。該變厚是再拉深工藝的自然效應并且當從較大直徑的杯再拉深到較小直徑的杯時由對材料的壓縮效應來解釋。注意具有替代的已知DRD工藝，其通過使用小半徑或復合半徑的拉深模具，通過在拉深和再拉深階段中拉伸使側壁變薄，從而實現(xiàn)杯的側壁的厚度減小。替代地，減薄和再拉深的組合可以用于第一階段杯，從而減小杯的直徑和側壁厚度兩者。例如，在兩片金屬容器(罐)的制造領域中，容器主體通常這樣來生產(chǎn)，將坯體拉深為第一階段杯并且使杯經(jīng)受多個再拉深操作直到獲得具有期望標稱直徑的容器主體，然后緊隨著減薄側壁以提供期望的側壁厚度和高度。然而，以大的商業(yè)規(guī)模使用的DWI (D&I)和DRD工藝具有嚴重的局限，因為它們不能用來減小杯的底座中的材料的厚度(并且因此重量)。具體地，拉深不會使被拉深的物體的厚度減小，并且減薄僅對杯的側壁起作用。重要地，對于制造兩片容器用杯的已知DWI(D&I)和DRD工藝而言，底座的厚度與坯體的軋前厚度相比大體地保持不變。這樣會導致底座比性能目的需要的厚得多。金屬包裝行業(yè)是競爭激烈的，其中重量減少是主要的目標，因為這降低運輸和原材料成本。舉例來說，制造一般的兩片金屬食品容器的大約65%的成本來自于原材料成本。因此需要有以成本節(jié)約方式改進的輕質(zhì)金屬杯段。注意在本文獻中，術語“杯段”和“杯”可互換地使用。

發(fā)明內(nèi)容
因而，在本發(fā)明的第一方面中，提供一種用于制造金屬杯的方法，所述方法包括下 列操作
i、拉伸操作，其包括取用具有側壁和整體的底座的杯，所述杯由金屬薄板形成，將環(huán)形區(qū)域夾持在所述側壁和所述底座的任何一個或兩者上以限定包括全部或部分所述底座的包圍部，并且將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸，從而增大所述底座的表面積并且減小所述底座的厚度，環(huán)形夾持適于在該拉伸操作期間限制或阻止金屬從被夾持區(qū)域流動到所述包圍部中；
ii、拉深操作，其包括拉深所述杯以將已拉伸和變薄的底座的材料向外拉動和傳送。對本文獻而言，上面所提到“拉深操作”有時稱為“拉伸后拉深操作”以表示它在拉伸操作之后發(fā)生。本發(fā)明的方法具有下列(優(yōu)于已知工藝)的優(yōu)點，即實現(xiàn)具有比拉伸操作之前的金屬薄板的軋前厚度更薄的底座的杯的制造，且不必損失或浪費金屬。當應用于兩片容器的制造時，相對于現(xiàn)存的制造技術，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)每1000個容器幾美元的級別的成本節(jié)約。拉伸操作對于相對于金屬薄板的軋前厚度實現(xiàn)杯的底座的變薄是很重要的。由拉伸操作產(chǎn)生的底座的增大表面積提供“過量材料”。在后續(xù)的拉深操作期間該“過量材料”被向外拉動和傳送。最優(yōu)選地，拉深操作適于將已拉伸和變薄的底座的材料拉動和傳送到側壁。這樣具有增大側壁的高度和杯的包圍體積的兩個優(yōu)點。如在背景技術的描述中所述，側壁厚度在影響用于容器(罐)主體的杯的性能特性方面是至關重要的。本發(fā)明的這個方面具有將材料傳送到杯的性能關鍵部分(即側壁)同時還使得杯的底座的厚度和重量最小的優(yōu)點。為了確保在拉伸操作期間將底座材料拉伸和變薄，杯被充分地夾持以在拉伸操作期間限制或阻止金屬從被夾持區(qū)域流到包圍部中。如果夾持載荷不充分，則來自被夾持區(qū)域(或者來自被夾持區(qū)域外部)的材料將只是被拉深到包圍部中(其包括全部或部分底座)，而不是包圍部(并且因此底座)經(jīng)歷任何變薄。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當允許有限量的材料從被夾持區(qū)域(或者從被夾持區(qū)域外部)流到包圍部中時，即當金屬流動受到限制而不是完全阻止時，仍然會發(fā)生拉伸和變薄。在附圖(特別參見圖12c和圖12d)所示的本發(fā)明實施例中更好地例示了在拉伸后拉深操作期間，底座的已拉伸和變薄的材料隨后向外傳送并且傳送到側壁中。本發(fā)明的方法尤其適合用于金屬容器的制造，其中最終完成的杯用于容器主體。在已拉伸杯上執(zhí)行的拉深操作可以包括兩個或多個拉深階段，以實現(xiàn)杯直徑的階段性減小以及側壁高度的增大。并且，所述杯還可以經(jīng)受減薄操作來減薄側壁并且增大側壁的高度，并且從而使得最終完成杯的包圍體積最大。通過將蓋緊固到杯的開口端，最終完成杯可以形成為閉合容器。例如，金屬罐蓋可以接合到最終完成杯的開口端(參見圖15)。本發(fā)明的方法適合用在按俯視為圓形和非圓形的杯上。然而，它對于圓形杯的作用最佳。一種使得利用常規(guī)DWI和DRD工藝生產(chǎn)的杯段的底座中的材料量最小的方法可以使用較薄厚度的起始原料。然而，每噸馬口鐵成本隨著厚度下降而增加。該增加是由于對較薄鋼材進行軋制、清潔及鍍錫的附加成本造成的。當還考慮在制造兩片容器時的材料使用時，制造容器的凈總成本相對于材料的軋前厚度的變化如在圖2中的圖表所示。該圖表表明，從成本的角度來看，追求最薄厚度材料不一定降低成本。實質(zhì)上，對于給定側壁厚度的任何容器而言存在最廉價的材料厚度。該圖表還示出了在降低成本曲線方面減小容器的上壁和中壁段的厚度的作用。圖3示出了基于通常在制罐中使用的UK供應馬口鐵類型的實際數(shù)據(jù)的相同圖表。對于在圖3中示出的材料，O. 285_代表基于成本的最佳厚度，其中 使用更薄厚度的材料會增加生產(chǎn)罐的凈總成本。圖3的圖表示出了當從O. 285mm最佳軋前厚度偏離時每1000個罐的總成本的增加百分比。本發(fā)明的最終完成杯具有使底座變薄(并且因此變輕)的優(yōu)點。并且，取決于所采用的拉深操作，從底座向外傳送的已拉伸和變薄材料能夠有助于使側壁高度最大。這樣，相對于制造兩片容器的杯段的已知方法，本發(fā)明對于給定量的金屬提供增大的包圍杯體積。此外，降低了制造每個容器的成本(以每噸或單位體積的成本為基礎)，因為本發(fā)明允許使用較厚(并且因此較廉價)的軋前厚度材料用作形成杯的金屬薄板。夾持“環(huán)形區(qū)域”意味著以環(huán)形方式連續(xù)地或以隔開間隔地夾持側壁和底座的任意一個或兩者。雖然可以只夾持側壁，而不夾持底座(參見圖9)，但是優(yōu)選地環(huán)形夾持包括夾持杯的底座上的環(huán)形區(qū)域(包圍部然后是底座的位于被夾持區(qū)域徑向向內(nèi)位置的那部分)(參見圖6a和圖6b)。已經(jīng)利用夾持部件進行了試驗，該夾持部件包括環(huán)形環(huán)形式的夾持元件，夾持元件具有按壓于杯的底座的環(huán)形區(qū)域的高度拋光夾持面。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當使用帶紋理的夾持面的夾持元件時，減小的夾持載荷能夠獲得相同的拉伸效果。帶紋理具有使夾持面的表面變粗糙的作用并且因此對于給定夾持載荷增大了夾持元件在底座的環(huán)形區(qū)域上的夾持效果。帶紋理的夾持元件因此能夠更好地限制或阻止在拉伸操作期間金屬從被夾持區(qū)域流出。舉例來說，通過使初始光滑的夾持面經(jīng)受放電加工(EDM)，使得夾持面的表面變粗糙，放電加工(EDM)腐蝕夾持面的表面以限定有凹痕的粗糙表面。在一種形式中,通過將杯的側壁和底座的任意一個或兩者的相對表面夾持在對應的相對第一和第二夾持元件之間，可以方便地實現(xiàn)夾持，第一和第二夾持元件每個均具有沒有幾何不連續(xù)部的夾持面。例如，考慮夾持杯的底座(而不是側壁)的情況，第一和第二夾持元件可以方便地具有完全平面的光滑夾持面。在考慮夾持圓柱形杯的側壁(而不是底座)的情況的替代示例中，第一和第二夾持元件可以方便地具有對應輪廓的圓柱形夾持面。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將幾何不連續(xù)部引入到第一和第二夾持元件的相對夾持面使得夾持改進，其中在拉伸操作期間材料的不期望滑動或拉深減少。這樣具有降低在拉伸操作期間實現(xiàn)底座的給定拉伸量所需要的夾持載荷的優(yōu)點。“幾何不連續(xù)部”表示第一和第二夾持元件的各自夾持面中的結構特征，當使用夾持元件來夾持杯的金屬薄板的相對表面時，在施加拉伸載荷時幾何不連續(xù)部作用于金屬以中斷金屬在夾持元件之間的流動。在一種形式中，幾何不連續(xù)部可以通過將第一夾持元件的面形成有一個或多個珠、脊或臺階來提供，在使用時一個或多個珠、脊或臺階將被夾持的環(huán)形區(qū)域的金屬推動到設置在第二夾持元件的面中的對應的一個或多個減荷特征內(nèi)。減荷特征方便地設置為在夾持面中的切口或凹部，其形狀和尺寸設置成適應對應的一個或多個珠、脊或臺階。在使用時，第一和第二夾持兀件會夾持側壁或底座的相對表面，其效果是在施加拉伸載荷時，一個或多個珠、脊或臺階與對應的一個或多個減荷特征中斷杯的金屬薄板在第一和第二夾持元件之間的流動。金屬流動的該中斷使得相對于只是將杯夾持在具有完全光滑夾持面的第一和第二夾持元件之間，對于給定夾持載荷能夠獲得改進的夾持效果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一個或多個珠/脊/臺階與對應的一個或多個減荷特征之間具有足夠的間隙是有益的，以避免金屬的擠壓或壓持，因為這樣有助于使在后續(xù)的拉深操作(或者任何后續(xù)的減薄操作)期間易撕裂的薄弱點的形成最小。當?shù)谝缓偷诙A持元件適于在使用時一個或多個珠/脊/臺 階將被夾持的環(huán)形區(qū)域的金屬推動為由對應減荷特征完全包圍并且包圍在對應減荷特征內(nèi)時，可以發(fā)現(xiàn)對于給定拉伸量所需的夾持載荷顯著減小。在本發(fā)明的實施例的描述中(參見圖8a中示出的實施例)例示了該夾持構造的示例。雖然上述段落涉及位于第一夾持元件的面中的一個或多個珠/脊/臺階和位于第二夾持元件的面中的對應的一個或多個減荷特征，但是本發(fā)明不限于此。具體地，一個或多個珠/脊/臺階可以替代地位于第二夾持元件的面中而對應的一個或多個減荷特征位于第一夾持元件的面中。作為又一替代，第一和第二夾持元件的面的每一個均可以包括珠/脊/臺階和對應減荷特征的混合。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在各夾持元件的夾持面中設置單個珠/脊/臺階和對應的單個減荷特征能夠顯著地減小對于給定拉伸量所需的夾持載荷(參見在圖7a和圖8a中示出的實施例)。如上述段落所示，當?shù)谝缓偷诙A持元件適于在使用時設置在第一或第二夾持元件的夾持面中的珠/脊/臺階將被夾持環(huán)形區(qū)域的金屬推動為由第二或第一夾持元件的夾持面中的對應減荷特征完全包圍并且包圍在該減荷特征內(nèi)時，可以發(fā)現(xiàn)夾持載荷顯著地減小(參見本發(fā)明的實施例的描述中的表I)。注意，第一和第二夾持元件不需要是連續(xù)的，例如，可以使用分段工具用于第一和第二夾持元件的每個或其中一個。換句話說，夾持元件的每個或其中一個自身可以包括兩個或多個分離夾持部，每個夾持部在使用時作用于杯的金屬薄板的分離區(qū)域上。優(yōu)選地，拉伸操作包括提供“拉伸”沖頭并且將“拉伸”沖頭和杯的任意一個或兩者朝向彼此移動，以便“拉伸”沖頭將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。以其最簡單的形式，“拉伸”沖頭是具有端面的單個沖頭，當推動到與杯的底座接觸時，沖頭既使底座變形又拉伸底座。優(yōu)選地，“拉伸”沖頭的端面設置有非平面輪廓，“拉伸”沖頭和杯的任意一個或兩者朝向彼此移動，以便“拉伸”沖頭將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸為對應的非平面輪廓。方便地，端面可以設置有穹頂狀或部分球形的輪廓，其在使用時用來將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些拉伸和變形為對應的穹頂狀或部分球形的輪廓。舉例來說，圖4示出了由于將設置有穹頂狀輪廓端面的單個“拉伸”沖頭用于具有大約47. 5mm半徑(95_直徑)的杯而產(chǎn)生的拉伸杯的底座厚度的變化。材料具有O. 0115英寸(O. 29mm)的軋前厚度，其中拉伸操作之后的最小底座厚度為O. 0086英寸(O. 22mm)，表示了底座厚度有25%的峰值減小。在所示的示例中，由于拉伸操作產(chǎn)生的底座變薄的程度在底座的直徑范圍上是非均勻的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)改變沖頭的端面輪廓會影響底座的厚度輪廓，并且尤其是最大底座變薄的位置。舉例來說，在豎直段中，沖頭的端面可以具有復合半徑或者橢圓的輪廓。為了能夠跨越包圍部實現(xiàn)不同水平的變薄，“拉伸”沖頭優(yōu)選地包括具有一個或多個減荷特征的端面。例如，端面可以包括一個或多個凹部或切口(參見圖11)。作為對具有單個沖頭的 替代，“拉伸”沖頭可以替代地包括沖頭組件，該組件包括與包圍部的一個表面相對的第一組一個或多個沖頭和與包圍部的相對表面相對的第二組一個或多個沖頭，拉伸操作包括將第一組和第二組的任意一組或兩組朝向彼此移動，以將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。這種沖頭組件可以例如允許包圍部變形為波紋輪廓，這可以允許包圍部以比圖4中所示的更均勻的方式拉伸(參見圖10示出的示例)。作為使用單個沖頭或沖頭組件的另一個替代，拉伸操作可以替代地通過回旋來實現(xiàn)。例如，回旋可以包括使用可旋轉地和/或樞轉安裝的成型工具，該工具和杯的包圍部互相接觸，成型工具和杯的任意一個或兩個相對于彼此旋轉和/或樞轉，以便成型工具逐漸形成包圍部的輪廓并且拉伸包圍部。在已拉伸杯上執(zhí)行拉深操作具有對于給定量的原材料使容器的高度和體積最大的優(yōu)點。拉深操作拉深杯通過一個或一系列拉深模具，以將已拉伸和變薄底座的材料向外拉動和傳送，優(yōu)選地到達側壁，從而方便地執(zhí)行。無論已拉伸和變薄材料完全保持在底座內(nèi)或者傳送到側壁，作用仍然是提供具有比金屬薄板的軋前厚度小的厚度的底座的杯。當將已拉伸和變薄材料拉動和傳送到側壁時，這樣具有既增大側壁的高度又使得被拉深杯的底座具有比金屬薄板的軋前厚度小的厚度的優(yōu)點。以已經(jīng)利用具有帶穹頂狀輪廓的端面的沖頭來執(zhí)行拉伸操作以將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些拉伸和變薄為對應的穹頂狀形狀的情況為例，拉深操作(由單個或多個拉深階段構成)的作用為，隨著已拉伸和變薄的底座材料被逐漸向外拉動和傳送而減小“穹頂”的高度。拉深操作可以足以基本上使已拉伸和變薄穹頂變平坦；然而，這不是本發(fā)明的要求。例如，在意在作為碳酸氣體飲料(或者其他加壓產(chǎn)品)的容器使用的杯的情況下，為了抵抗來自產(chǎn)品的加壓，這種容器通常具有向內(nèi)隆起的底座。在本發(fā)明的杯意在用作這種容器的情況下，保留由拉伸操作產(chǎn)生的一些“穹頂狀”可以是優(yōu)選的。通過在拉深操作期間使用鄰近包圍部設置的塞、插入件或等同部件，可以幫助在杯的底座中保留穹頂狀，塞或插入件用來限制在拉深期間穹頂狀的任何平坦化。在杯還經(jīng)受減薄操作并且期望保留一些“穹頂狀”的情況下，可能也需要使用塞、插入件或等同部件，來避免由使穹頂變平坦的減薄操作產(chǎn)生的后張力。替代地或附加地，杯可能會經(jīng)歷后續(xù)的整形操作，以使杯的穹頂狀底座具有抵抗罐內(nèi)壓力所需的期望最終輪廓。拉深操作可以利用具有一個或一系列拉深模具的制罐身機/壓力機來執(zhí)行。通常，拉深操作會包括拉深杯通過一個或一系列拉深模具，以將已拉伸和變薄底座的材料向外拉深并且優(yōu)選地拉深到側壁中。因此，這樣會增大側壁的高度并且使得被拉深杯的底座具有比金屬薄板的軋前厚度小的厚度。
優(yōu)選地，供給到拉伸操作中的杯通過在拉伸操作之前執(zhí)行的初始拉深操作來形成，初始拉深操作包括將金屬薄板拉深成杯的輪廓。在這種情況下，拉伸之后的拉深操作成為再拉深操作。對于該初始拉深操作，優(yōu)選地首先從展開的金屬薄板切割坯體，然后將坯體拉深成杯的輪廓。方便地，初始拉深操作包括首先在“拉深”模具和“拉深”沖頭之間的位置處可滑動地夾持金屬薄板，“拉深”沖頭適于移動通過“拉深”模具，“拉深”沖頭和拉深模具的任意一個或兩個朝向彼此共軸地移動，以便“拉深”沖頭貼著“拉深”模具的成形表面拉深金屬薄板以形成杯?！翱苫瑒拥貖A持”表示，拉深期間的夾持載荷選擇成使得允許金屬薄板響應于拉深模具對金屬薄板的變形作用，而相對于所使用的任何夾持部件(例如拉深襯墊)滑動。該可滑動夾持的意圖是阻止或限制在該初始拉深操作期間材料的起皺。相同的原理適用于拉伸操作之后的(再)拉深操作。形成杯的該初始拉深操作可以利用“拉深”沖頭和“拉深”模具的組合在常規(guī)深 拉壓力機中簡單地執(zhí)行。然而，初始拉深操作不局限于使用常規(guī)拉深沖頭/拉深模具裝置。例如，它可以包括吹制成型，利用壓縮空氣/氣體或液體貼著拉深模具或模型將金屬薄板拉深成杯的形狀。再次，這些相同替代可以用來執(zhí)行拉伸操作之后的(再)拉深操作。本質(zhì)上，初始拉深和(再)拉深操作包含施加拉深力的任何手段。本發(fā)明的第二方面涉及一種用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置。這種裝置的一些特征已經(jīng)在上面描述。然而，為了完整，下面簡要地討論裝置權利要求。術語“裝置”不僅包含單個車間項目，還包括分離車間項目的集合，分離車間項目能夠一起實現(xiàn)本發(fā)明要求保護的方法(例如，與車輛車間的裝配線相似，具有由不同車間項目執(zhí)行的連續(xù)操作)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于制造金屬杯的裝置，該裝置包括
夾持部件，用于夾持由金屬薄板形成的杯，所述杯具有側壁和整體的底座，所述夾持元件適于將環(huán)形區(qū)域夾持在所述側壁和所述底座的任意一個或兩者上，以限定包括全部或部分所述底座的包圍部；
拉伸工具，適于在拉伸操作中將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸，從而增大所述底座的表面積并且減小所述底座的厚度，所述夾持部件還適于在該拉伸操作期間限制或阻止金屬從所述被夾持區(qū)域流動到所述包圍部中；以及用于拉深所述杯以將已拉伸和變薄的底座的材料向外拉動和傳送的部件。夾持部件可以包括連續(xù)環(huán)形套筒形式的夾持元件；替代地，它可以是以環(huán)形方式分布的分離夾持兀件部分的集合，以相對于側壁和底座的任意一個或兩者作用。夾持部件優(yōu)選地還包括第一夾持元件和第二夾持元件，第一和第二夾持元件適于夾持側壁和底座的任意一個或兩者的相對表面。各夾持面可以具有在上述段落中關于本發(fā)明的方法所討論的特征，即每個夾持面沒有幾何不連續(xù)部，或者優(yōu)選地每個夾持面設置有幾何不連續(xù)部，以對于杯的底座的給定拉伸量提供減小的夾持載荷的優(yōu)點。如在本發(fā)明的方法的討論中所示，優(yōu)選地夾持部件適于將環(huán)形區(qū)域夾持在杯的底座上，其中包圍部是底座的位于被夾持環(huán)形區(qū)域的徑向向內(nèi)位置的那部分。優(yōu)選地，拉伸工具包括“拉伸”沖頭，所述裝置適于將“拉伸”沖頭和杯的任意一個或兩者朝向彼此移動，以便“拉伸”沖頭將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。如在本發(fā)明的方法的討論中所示，“拉伸”沖頭可以僅僅是具有端面的單個沖頭，在使用時貼著杯的包圍部推動沖頭以執(zhí)行拉伸操作。已經(jīng)利用單個沖頭作為“拉伸”沖頭執(zhí)行了試驗，單個沖頭的端面具有穹頂狀或者大體上部分球形的輪廓，其在使用時將包圍部拉伸成對應形狀的穹頂狀或部分球形的輪廓。替代地，在豎直段中，沖頭的端面可以具有復合半徑或者橢圓的輪廓。為了能夠跨越包圍部實現(xiàn)不同水平的變薄，“拉伸”沖頭可優(yōu)選地包括具有一個或多個減荷特征的端面。例如，端面可以包括一個或多個凹部或切口(參見圖11)。在替代實施例中，“拉伸”沖頭包括沖頭組件，該組件包括與包圍部的一個表面相對的第一組一個或多個沖頭和與包圍部的相對表面相對的第二組一個或多個沖頭，所述第一組和第二組能夠朝向彼此移動，以在使用時將底座的位于包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸(參見圖10)。如在本發(fā)明的方法的討論中提到的那樣，拉深杯通過一個或一系列拉深模具，以將來自已拉伸和變薄底座的材料向外傳送，且優(yōu)選地傳送到側壁，來方便地執(zhí)行拉深操作，從而使得被拉深杯的底座具有比金屬薄板的軋前厚度小的厚度。在將材料傳送到側壁的情 況下，還具有增大側壁高度的作用。拉深用部件優(yōu)選地包括拉深沖頭(或者一系列沖頭)和對應的拉深模具(或多個)。優(yōu)選地，所述裝置還包括用于初始拉深金屬薄板以形成用于拉伸操作的杯的部件。方便地，用于初始拉深金屬薄板的部件包括“拉深”模具、“拉深”沖頭、以及用于在“拉深”模具與“拉深”沖頭之間的位置處可滑動地夾持金屬薄板的部件。在使用初始拉深操作來形成用于拉伸操作的杯的情況下，拉伸之后的拉深操作是再拉深操作。此外，優(yōu)選地所述裝置還包括一個或一系列減薄模具，以在減薄操作中減小側壁的厚度并且因此增大側壁的高度。本發(fā)明的方法和裝置不局限于具體的金屬。它們尤其適合于與通常在DWI (D&I)和DRD工藝中使用的任何金屬一起使用。并且，對由本發(fā)明的方法和裝置產(chǎn)生的杯的最終使用也沒有限制。沒有限制，杯可以用于制造任何類型的容器，不管是食品、飲料或任何其他東西。然而，本發(fā)明對于食品容器的制造中的使用是特別有益的，特別是相對于已知制造技術能夠?qū)崿F(xiàn)成本節(jié)約這方面。


圖I為由常規(guī)DWI工藝產(chǎn)生的背景技術的容器主體的側視圖。它示出了材料在容器主體的底座和側壁區(qū)域中的材料分布。圖2為大體上示出了制造一般兩片金屬容器的凈總成本如何隨著金屬薄板的軋前厚度變化的圖表。該圖表示出了減小側壁區(qū)域的厚度(例如通過減薄)如何具有降低凈總成本的作用。圖3為與圖2對應的圖表，但是基于UK供應馬口鐵的實際價格數(shù)據(jù)。下列附圖中示出了本發(fā)明的實施例，參考附圖描述
圖4為使用具有穹頂狀輪廓端面的(根據(jù)本發(fā)明的)“拉伸”沖頭產(chǎn)生的杯的底座厚度的變化的圖表示意圖。圖5a為用來由金屬薄板坯形成第一階段杯的深拉壓力機的工具的側視圖。該圖表示在初始拉深操作開始之前的工具。圖5b與圖5a對應，但是已完成形成第一階段杯的初始拉深操作。圖6a為用來執(zhí)行本發(fā)明的拉伸操作的拉伸設備的側視圖。該圖表示在拉伸操作開始之前的拉伸設備。圖6b示出了圖6a的拉伸設備，但是已完成拉伸操作。圖7a示出了在拉伸操作期間用來夾持第一階段杯的夾持部件的第一實施例的剖視圖。圖7b示出了由使用圖7a所示的夾持部件而產(chǎn)生的杯的部分底座的剖視圖。圖8a示出了在拉伸操作期間用來夾持第一階段杯的夾持部件的第二實施例的剖 視圖。圖8b示出了由使用圖8a所示的夾持部件而產(chǎn)生的杯的部分底座的剖視圖。圖9示出了圖6a和圖6b的實施例的替代實施例，其中為了拉伸操作而將杯繞著其側壁夾持。圖10示出了在圖6a和圖6b中示出的拉伸沖頭的替代實施例。圖11示出了在圖6a、圖6b和圖10中示出的拉伸沖頭的另一個替代實施例，其中拉伸沖頭的端面包括各種減荷特征。圖12a_d示出了用來再拉深已拉伸杯的制罐身機組件的立體圖。該圖示出了制罐身機從(拉伸后)拉深操作的開始到結束的操作。圖13示出了在圖12a_d的制罐身機組件中使用的再拉深模具的細節(jié)圖。圖14示出了在本發(fā)明的方法期間，隨著金屬薄板坯從平板發(fā)展成成品杯的各個階段的金屬薄板坯。圖15示出了使用本發(fā)明的杯作為兩片容器的一部分。
具體實施例方式初始拉深操作
深拉壓力機10具有拉深襯墊11和拉深模具12 (參見圖5a和圖5b)。拉深沖頭13與拉深模具12共軸,如公共軸線14所示。圓周切割元件15環(huán)繞拉深襯墊11。在使用時，金屬薄板20的平坦段在拉深襯墊11和拉深模具12的相對表面之間保持就位。已經(jīng)使用具有O. 280mm軋前厚度的馬口鐵鋼(回火4)作為金屬薄板20。然而，本發(fā)明不局限于特別的厚度或金屬。金屬薄板20的段通常由金屬薄板卷(未示出)切割而成。在金屬薄板20的段已經(jīng)定位之后，圓周切割元件15向下移動來從金屬薄板切割出圓形的平面坯體21 (參見圖5a)。過剩材料在圖5a上由22指示。在已經(jīng)從板20切割出坯體21之后，拉深沖頭13向下軸向移動通過拉深模具12，以貼著拉深模具12的成形表面16將平面坯體逐漸拉深成具有側壁24和整體的底座25的杯23的輪廓。該初始拉深操作示出在圖5b中，且包括當從壓力機10取下時的已拉深杯23的單獨視圖。在圖5a中包括在拉深模具12的端面與其成形表面16之間的連接處的半徑R12的細節(jié)圖。關于常規(guī)的拉深操作，半徑R12和由拉深襯墊11施加到坯體21的外周的載荷選擇成，隨著拉深沖頭13逐漸向下移動來將坯體拉深成杯23時，允許坯體在拉深襯墊11與拉深模具12的相對表面之間并且沿著成形表面16徑向向內(nèi)滑動。這樣確保坯體21主要被拉深，而不是被拉伸(變薄)(或者更糟糕地，在拉深模具的端面與拉深模具的成形表面16之間的連接處周圍被撕裂)。取決于半徑R12的大小，并且較小程度上地取決于由拉深襯墊11施加的夾持載荷的強度，杯23的壁厚與坯體21的軋前厚度相比將基本上不變，即應該發(fā)生可以忽略不計的拉伸或變薄。然而，在本發(fā)明的替代實施例中，可以允許由拉深襯墊11施加足夠的載荷以在拉深沖頭13的作用下發(fā)生拉深和拉伸的組合。由該初始拉深操作產(chǎn)生的杯23也稱為“第一階段杯”。拉伸操作
在圖5a和圖5b所不的初始拉深 呆作之后，將已拉深杯23傳送到拉伸設備30,在圖6a和圖6b中示出了拉伸設備30的示例。拉伸設備30具有兩個臺板31、32，其能夠在通過缸34施加的載荷的作用下沿著平行軸線33相對于彼此移動(參見圖6a和圖6b)。載荷可以以任意常規(guī)方式施加，例如氣動地、液壓地或者通過高壓氮氣氣缸。
在臺板31上安裝有拉伸沖頭35以及環(huán)形夾持環(huán)36形式的夾持元件。環(huán)形夾持環(huán)36位于拉伸沖頭35的徑向外側。拉伸沖頭35設置有穹頂狀端面(參見圖6a和圖6b)。在臺板32上安裝有杯保持器37。杯保持器37是具有環(huán)形端面38和與已拉深杯23的內(nèi)徑相對應的外徑的管狀插入件(參見圖6a和圖6b)。在使用時，已拉深杯23安裝在杯保持器37上，以便環(huán)形端面38接觸杯的底座25上的對應環(huán)形區(qū)域26 (參見圖6a和圖6b)。經(jīng)由缸34施加載荷以便沿著軸線33將臺板31、32朝向彼此移動，直到環(huán)形區(qū)域26以環(huán)形方式可靠地夾持在夾持環(huán)36的平面表面與杯保持器37的環(huán)形端面38之間。這樣，夾持環(huán)36和杯保持器37每個均用作夾持元件，其中環(huán)形區(qū)域26以環(huán)形方式夾持在夾持環(huán)36的平面表面與杯保持器37的環(huán)形端面38之間。被夾持的環(huán)形區(qū)域26限定杯的包圍部27。在圖6a和圖6b示出的實施例中，環(huán)形夾持因此將底座25分成兩個分離的區(qū)域被夾持的環(huán)形區(qū)域26和包圍部27。然后，拉伸沖頭35軸向地移動通過夾持環(huán)36，以將包圍部27的金屬逐漸地變形和拉伸(變薄)成穹頂狀輪廓28 (參見圖6b)。在附圖示出的實施例中，包圍部27向內(nèi)隆起28到杯中(參見圖6b)。該向內(nèi)隆起幫助使由杯占據(jù)的體積包封最小，并且因此幫助杯的后續(xù)處理操作。然而，在替代實施例中，包圍部27可以替代地向外隆起到杯的外部。理想地，在該拉伸操作期間施加的夾持載荷足以確保在拉伸期間很少或沒有材料從被夾持的環(huán)形區(qū)域26 (或者從被夾持區(qū)域的外部，例如從側壁24)流到包圍部27中。這樣有助于使在穹頂狀區(qū)域28中發(fā)生的拉伸和變薄的量最大。然而，如以上在本發(fā)明總體描述中指出的那樣，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當允許有限量的材料從被夾持的環(huán)形區(qū)域26 (或者從被夾持區(qū)域的外部)流到包圍部中時，仍然可以發(fā)生包圍部27的拉伸和變薄?？傊?，底座25的該拉伸操作和由此導致的變薄對于實現(xiàn)具有比金屬薄板的軋前厚度小的底座厚度的杯或者容器主體的制造而言是至關重要的。圖7a和圖8a示出了在拉伸操作期間用來夾持第一階段杯的夾持環(huán)36和杯保持器37的兩個實施例的細節(jié)圖。圖7a示出了夾持環(huán)36的設置有環(huán)形臺階361的面，環(huán)形臺階361具有敞開到夾持環(huán)的徑向內(nèi)部邊緣的寬度W。在杯保持器37的面中設置有對應的環(huán)形切口 371。在示出的實施例中，臺階361和切口 371具有Imm的高度h和O. 5mm的半徑R361、371。臺階361和切口 371的軸向延伸側面s361、371以大于它們要夾持的金屬薄板的厚度t的距離互相徑向偏置(參見圖7a的距離Λ)。這樣避免在夾持期間擠壓或壓持金屬薄板，并且因此幫助使在后續(xù)的拉深操作(或者任何后續(xù)的減薄操作)期間易于撕裂的薄弱區(qū)域的形成最小。圖7b示出了使用圖7a所示的夾持部件產(chǎn)生的對應杯的底座的局部視圖。圖8a示出了夾持環(huán)36的設置有環(huán)形珠361的面，環(huán)形珠361遠離夾持環(huán)的徑向內(nèi)部和外部邊緣設置。在杯保持器37的面中設置有對應的環(huán)形凹部371。在該替代的實施例中，與圖7a的實施例不同，珠361能夠由凹部317完全包圍并且包圍在凹部371內(nèi)。換句話說，在使用時，圖8a的珠361推動被夾持環(huán)形區(qū)域26的金屬以便于由凹部317完全包 圍并且包圍在凹部371內(nèi)。在該實施例中，珠361具有大約O. 5mm的高度h，分別具有大約O. 3mm和O. 75mm的半徑R36k371。如可以從圖8a見到的，與圖7a中的實施例相同，珠361和凹部371的輪廓確定為避免在夾持期間擠壓或壓持金屬薄板。圖8b示出了使用圖8a所示的夾持部件產(chǎn)生的對應杯的底座的局部視圖。兩個夾持實施例已經(jīng)在O. 277mm和O. 310mm厚度的金屬薄板上使用。然而，該陳述不是意在限制本發(fā)明的方法或者裝置的范圍或應用性。下面的表I示出了對于兩個夾持實施例(圖7a和圖8a)在拉伸操作期間實現(xiàn)已拉深杯23的給定拉伸量所需的軸向夾持載荷。它們清晰地示出了相對于當使用圖7a的夾持部件時所需的載荷，具有適于由凹部371完全包圍或者包圍在凹部371內(nèi)(如在圖8a的實施例中)的珠361以幾乎50%顯著地降低了所需的夾持載荷。所需軸向夾持載荷的該差異的原因是，具有能夠在對應凹部371內(nèi)完全延伸的珠361在拉伸操作期間對金屬流動提供更大的中斷并且因此提供改進的夾持效果。對于圖8a的實施例而言金屬流動的中斷更大，因為通過珠361的兩個軸向延伸側面S361中斷了金屬流動，而對于圖7a的實施例，僅由它的珠的單個軸向延伸側面S361中斷金屬流動。表I
夾持實施例I軸向夾持力(kN) I滑程(mm)
圖 7a_46-53_O. 85-1. 3
圖 8a丨25-29|θ· 05在圖9示出的替代實施例中，在拉伸操作期間夾持側壁24而不是底座25。圖9示出了鄰近底座的側壁的環(huán)形區(qū)域26被夾持在杯保持器370與夾持元件360之間。杯保持器370與夾持元件360的任意一個或兩者可以分段以促進側壁的夾持，并且以適應不同尺寸的杯。側壁24的環(huán)形夾持限定被夾持環(huán)形區(qū)域26內(nèi)側的包圍部27 (參見圖9)。拉伸沖頭35也在圖9中示出。注意為了容易理解拉伸設備的其他特征不包括在圖9中。在另一個替代實施例中，單個拉伸沖頭35由沖頭組件350取代(如圖10所示)。沖頭組件350包括
i )第一組351的環(huán)形沖頭元件351a，其環(huán)繞中心芯部沖頭元件351b ;以及)第二組352的環(huán)形沖頭元件352a。為了容易理解，圖10僅示出沖頭組件350和已拉深杯23。雖然未在圖10中示出，但是在使用時，在拉伸操作期間將以與圖6a和圖6b示出的實施例相似的方式來夾持杯的底座25的環(huán)形區(qū)域26。在使用時，第一和第二組的沖頭元件351、352面向包圍部27的相對表面。通過將第一和第二組的沖頭元件351、352兩者朝向彼此移動而將包圍部27變形和拉伸(變薄)，來執(zhí)行拉伸操作。包圍部27變形為波紋輪廓280 (參見圖10)。在另一個實施例中，單個拉伸沖頭35具有設置在其端面中的凹部/切口 353形式的多個減荷特征(參見圖11)。在圖11示出的實施例中，具有由單個環(huán)形凹部/切口環(huán)繞的中心凹部/切口。然而，可以使用凹部/切口的替代構造。在已拉伸杯上的(再)拉深操作
對于在圖6a和圖6b示出的本發(fā)明的實施例，在底座中具有其變薄和穹頂狀區(qū)域28的已拉伸杯被傳送到制罐身機組件40 (參見圖12a至圖12d)。制罐身機組件40包括兩個半部41、42 (由圖12a至圖12d中的箭頭指示)。制罐身機組件40的第一半部41具有與圓周夾持環(huán)44安裝在相同的軸線上的管狀再拉深沖頭43。如可以從圖12a至圖12d見到的，夾持環(huán)44像套筒一樣圓周地環(huán)繞再拉 深沖頭43。如從下面的描述將會理解的并且參看圖12a至圖12d，再拉深沖頭43可以獨立于圓周夾持環(huán)44地移動通過圓周夾持環(huán)44。制罐身機組件40的第二半部42具有再拉深模具45。再拉深模具45具有管狀部分，其具有與已拉伸杯23的內(nèi)徑相對應的外徑(參見圖12a)。再拉深模具45在其內(nèi)軸向表面上具有成形表面46，其終止于環(huán)形端面47 (參見圖12a至圖12d)。再拉深模具45的環(huán)形端面47在寬度方面與已拉伸杯的底座上的環(huán)形區(qū)域26的寬度對應。在使用時，已拉伸杯23首先安裝在再拉深模具45上(如圖12a所示)。然后，如圖12b所示，制罐身機組件40的兩個半部41、42相對于彼此軸向地移動，以便已拉伸杯的底座的環(huán)形區(qū)域26夾持在再拉深模具45的環(huán)形端面47與圓周夾持環(huán)44的表面之間。一旦夾持，然后軸向地推動再拉深沖頭43通過夾持環(huán)44和再拉深|吳具45 (參見圖12a至圖12d上的箭頭A)，以沿著再拉深模具的成形表面46逐漸地再拉深已拉伸杯的材料。再拉深沖頭43和再拉深模具45的使用具有兩個作用
i )使得來自側壁24的材料被徑向向內(nèi)并且然后沿著再拉深模具45的成形表面46軸向地拉深(如圖12c和圖12d上的箭頭B所示)。這樣，杯的直徑被減小(如通過比較圖12a和圖12d所示);以及
)使得底座的穹頂狀區(qū)域28中的已拉伸和變薄材料逐漸地被拉出并且從底座傳送到直徑減小的側壁(如圖12c和圖12d上的箭頭C所不)。這具有使底座的穹頂狀區(qū)域28變平坦的作用(特別參見圖12d)。圖12d示出了當再拉深沖頭43已經(jīng)到達其行程終點時被再拉深的杯23的最終狀態(tài)。可以清晰地看到底座的先前穹頂狀區(qū)域28已經(jīng)被基本上拉平，從而提供底座25的厚度比軋前坯體231的厚度薄的杯或容器主體23。如先前所述，底座25的該減小厚度一以及因此的重量減小通過之前執(zhí)行的拉伸操作能夠?qū)崿F(xiàn)。如在圖13中的再拉深模具45的細節(jié)圖所示，再拉深模具45的成形表面46與環(huán)形端面47之間的連接處具有在I至3. 2_范圍的半徑R45。半徑R45的提供緩和了會存在于成形表面46與環(huán)形端面47之間的連接處的否則尖銳的角，并且因此當繞著該連接處再拉深時降低已拉伸杯23的金屬撕裂的風險。在圖12a至圖12d示出的再拉深階段之后也可以存在一個或多個進一步的再拉深階段以進一步減小杯23的直徑。注意雖然圖12a至圖12d示出具有環(huán)形端面的管狀再拉深沖頭43的使用，但是沖頭可以替代地具有閉合端面。閉合端面的輪廓可以確定為將對應輪廓按壓到杯的底座中。上面描述的且在圖12a至圖12d中示出的拉深操作稱為反向再拉深。這是因為再拉深沖頭43被弓I導來反轉已拉伸杯的輪廓。實際上，再拉深沖頭逆轉材料的方向并且將已拉伸杯翻轉。這可以通過比較圖12a和圖12d的杯輪廓看出。在本文的情況下反向再拉深杯具有如下優(yōu)點
i )阻止已拉伸杯的底座的穹頂狀區(qū)域28的不受控翹曲(特別當使用具有閉合端面的再拉深沖頭時)；以及
)使材料從穹頂狀區(qū)域28到側壁24的傳送最大。注意雖然圖12a至圖12d所示的實施例示出了反向再拉深，但是常規(guī)的再拉深也是起作用的；即，再拉深沖頭沿著相反的方向作用來反向再拉深并且不將杯翻轉。圖14示出了金屬坯體21經(jīng)歷的變化從
a)在已經(jīng)采取任何成形操作之前，到
b)在深拉壓力機10中成形為第一階段杯，到
c)在拉伸設備30中執(zhí)行拉伸和變薄操作，到
d)由制罐身機組件40產(chǎn)生的再拉深杯。在已拉伸杯的已拉伸和變薄穹頂狀區(qū)域28上的位置在圖14的c視圖中由X表示。該圖示出了在X (視圖c)至X’(視圖d)處徑向拉出材料的再拉深操作的效果。該圖表示在拉伸之后在該位置處的杯的底座(te#)(并且在再拉深操作之后)相對于坯體21的軋前厚度具有減小的厚度，即te#< 如前面所述，通過拉伸操作能夠?qū)崿F(xiàn)底座的該變薄。為了使得具有其變薄底座的杯的側壁24的高度最大，再拉深杯也可以在減薄操作中通過一系列減薄模具(未示出)被拉深而經(jīng)歷側壁的減薄。該減薄操作具有增大側壁高度并且減小側壁厚度的作用，并且因此使杯的包圍體積最大。圖15表示容器100，其中最終完成杯23已經(jīng)經(jīng)歷了這種減薄操作從而形成容器主體110。容器主體110在其進入開口處向外張開111。罐蓋120設置有卷封面121，該卷封面使得罐蓋通過接合到張開部111能夠緊固到容器主體。
權利要求
1.一種用于制造金屬杯的方法，所述方法包括下列操作 i、拉伸操作(30)，其包括取用具有側壁(24)和整體的底座(25)的杯(23)，所述杯由金屬薄板(20、21)形成，將環(huán)形區(qū)域(26)夾持(36、37)在所述側壁和所述底座的任何一個或兩者上以限定包括全部或部分所述底座的包圍部(27)，并且將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸(35)，從而增大所述底座的表面積并且減小所述底座的厚度，環(huán)形夾持適于在該拉伸操作期間限制或阻止金屬從被夾持區(qū)域流動到所述包圍部中； 、拉深操作(40)，其包括拉深(43、44、45)所述杯以將已拉伸和變薄的底座的材料向外拉動和傳送(B、C)。
2.如權利要求I所述的方法，其中所述拉深操作(40)適于將所述已拉伸和變薄的底座的材料拉動和傳送到所述側壁(24)中。
3.如權利要求I或2任意一項所述的方法，其中所述拉伸操作(30)的所述環(huán)形夾持(36,37)包括將環(huán)形區(qū)域(26)夾持在所述底座(25)上，所述包圍部(27)為所述底座的位于所述被夾持區(qū)域的徑向向內(nèi)位置的那部分。
4.如前述權利要求任意一項所述的方法 其中所述拉伸操作(30)的所述環(huán)形夾持(36、37)包括使用具有夾持面的一個或多個夾持元件，所述夾持面設置有紋理表面。
5.如權利要求I至3任意一項所述的方法，其中所述拉伸操作的環(huán)形夾持通過將所述杯的所述側壁和所述底座的任意一個或兩者的相對表面夾持在對應的相對第一夾持元件和第二夾持元件(36、37)之間來執(zhí)行，所述第一夾持元件和第二夾持元件的每個均具有設置有幾何不連續(xù)部(361、371)的夾持面，從而在執(zhí)行所述拉伸操作時幫助中斷所述杯(23)的金屬在所述第一夾持元件和第二夾持元件之間的流動。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述幾何不連續(xù)部包括如下任意一個 i、第一夾持元件(36)的夾持面設置有一個或多個珠、脊或臺階(361)，所述一個或多個珠、脊或臺階在使用時將被夾持的所述環(huán)形區(qū)域(26)的金屬推動到設置在第二夾持元件(37)的夾持面中的對應的一個或多個減荷特征(371)內(nèi)；或者 、所述第二夾持元件的夾持面替代地設置有一個或多個珠、脊或臺階，所述一個或多個珠、脊或臺階在使用時將被夾持的所述環(huán)形區(qū)域的金屬推動到替代地設置在所述第一夾持元件的夾持面中的對應的一個或多個減荷特征內(nèi)；或者 iii、( i )和(ii)的組合。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述第一夾持元件和第二夾持元件(36、37)適于在使用時，設置在第一夾持元件或第二夾持元件的夾持面中的所述一個或多個珠、脊或臺階(361)推動被夾持的所述環(huán)形區(qū)域(26)的金屬，以便由設置在所述第二夾持元件或第一夾持元件的對應夾持面中的對應的一個或多個減荷特征(371)完全包圍并且包圍在所述減荷特征(371)內(nèi)。
8.如前述權利要求任意一項所述的方法，其中所述拉伸操作(30)包括提供“拉伸”沖頭(35)并且將所述“拉伸”沖頭和所述杯(23)的任意一個或兩者朝向彼此移動，以便所述“拉伸”沖頭將所述底座的位于所述包圍部(27)內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述“拉伸”沖頭(35)包括具有一個或多個減荷特征(353)的端面。
10.如權利要求8或9任意一項所述的方法，其中所述“拉伸”沖頭包括沖頭組件(350)，所述組件包括與所述包圍部(27)的一個表面相對的第一組一個或多個沖頭(351)和與所述包圍部的相對表面相對的第二組一個或多個沖頭(352)，所述拉伸操作包括將所述第一組和第二組的任意一個或兩者朝向彼此移動，以將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。
11.如前述權利要求任意一項所述的方法，包括在所述拉伸操作之前執(zhí)行的初始拉深操作(10)，所述初始拉深操作包括拉深(11、12、13)金屬薄板(21)來形成用于所述拉伸操作(30)的所述杯(23)。
12.如前述權利要求任意一項所述的方法，其中拉伸后拉深操作(40)包括減薄操作或者其后是減薄操作。
13.一種用于制造金屬杯的裝置，所述裝置包括 夾持部件(36、37)，用于夾持由金屬薄板(20、21)形成的杯(23)，所述杯具有側壁(24)和整體的底座(25)，所述夾持元件適于將環(huán)形區(qū)域(26)夾持在所述側壁和所述底座的任意一個或兩者上，以限定包括全部或部分所述底座的包圍部(27)； 拉伸工具(30、35)，適于在拉伸操作中將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸，從而增大所述底座的表面積并且減小所述底座的厚度，所述夾持部件還適于在該拉伸操作期間限制或阻止金屬從所述被夾持區(qū)域流動到所述包圍部中；以及 用于拉深所述杯(40、43、44、45 )以將已拉伸和變薄的底座的材料向外拉動和傳送的部件。
14.如權利要求13所述的裝置，其中所述拉深部件(40、43、44、45)適于將所述已拉伸和變薄的底座的材料拉動和傳送到所述側壁(24)中。
15.如權利要求13或14任意一項所述的裝置，其中所述夾持部件(36、37)適于將環(huán)狀區(qū)域(26 )夾持在所述杯(23 )的所述底座(25 )上。
16.如權利要求13至15任意一項所述的裝置，其中所述夾持部件(36、37)包括具有夾持面的夾持元件，所述夾持面設置有紋理表面。
17.如權利要求13至15任意一項所述的裝置，其中所述夾持部件包括第一夾持元件(36 )和第二夾持元件(37 )，所述第一夾持元件和第二夾持元件適于夾持所述杯的所述側壁和所述底座的任意一個或兩者的相對表面，所述第一夾持元件和第二夾持元件的每個均具有設置有幾何不連續(xù)部(361、371)的夾持面，從而在執(zhí)行所述拉伸操作時幫助中斷所述杯(23)的金屬在所述第一夾持元件和第二夾持元件之間的流動。
18.如權利要求17所述的裝置，其中所述幾何不連續(xù)部包括如下任意一個 i、所述第一夾持元件(36)的夾持面設置有一個或多個珠、脊或臺階(361)，所述一個或多個珠、脊或臺階(361)在使用時將被夾持的所述環(huán)形區(qū)域(26)的金屬推動到設置在所述第二夾持元件(37)的夾持面中的對應的一個或多個減荷特征(371)內(nèi)；或者 、所述第二夾持元件的夾持面替代地設置有一個或多個珠、脊或臺階，所述一個或多個珠、脊或臺階在使用時將被夾持的所述環(huán)形區(qū)域的金屬推動到替代地設置在所述第一夾持元件的夾持面中的對應的一個或多個減荷特征內(nèi)；或者 iii、( i )和(ii)的組合。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述第一夾持元件和第二夾持元件(36、37)適于在使用時，設置在所述第一夾持元件或第二夾持元件的夾持面中的所述一個或多個珠、脊或臺階推動被夾持的所述環(huán)形區(qū)域(26)的金屬，以便由設置在所述第二夾持元件或第一夾持元件的對應夾持面中的對應的一個或多個減荷特征(371)包圍并且包圍在所述減荷特征(371)內(nèi)。
20.如權利要求13至19任意一項所述的裝置，其中所述“拉伸”工具(30、35)包括“拉伸”沖頭(35)，所述裝置適于將所述“拉伸”沖頭和所述杯(23)的任意一個或兩者朝向彼此移動，以便在使用時所述“拉伸”沖頭將所述底座的位于所述包圍部(27)內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。
21.如權利要求20所述的裝置，其中所述“拉伸”沖頭(35)具有設置有非平面輪廓的端面，所述裝置適于將所述“拉伸”沖頭和所述杯(23)的任意一個或兩者朝向彼此移動，以、便在使用時所述“拉伸”沖頭將所述底座的位于所述包圍部(27)內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸為對應的非平面輪廓。
22.如權利要求20或21任意一項所述的裝置，其中所述“拉伸”沖頭(35)包括具有一個或多個減荷特征(353)的端面。
23.如權利要求20至22任意一項所述的裝置，其中所述“拉伸”沖頭包括沖頭組件(350)，所述組件包括與所述包圍部(27)的一個表面相對的第一組一個或多個沖頭(351)和與所述包圍部的相對表面相對的第二組一個或多個沖頭(352)，所述第一組和第二組能夠朝向彼此移動，以在使用時將所述底座的位于所述包圍部內(nèi)的那部分的至少一些變形和拉伸。
24.如權利要求13至23任意一項所述的裝置，所述裝置還包括用于初始拉深(10、11、12、13)金屬薄板(20、21)以形成用于所述拉伸操作的杯的部件。
25.如權利要求13至24任意一項所述的裝置，還包括用于在所述杯(23)上執(zhí)行減薄操作的部件。
26.—種容器主體(110)，其包括如由前述權利要求任何一項所述的方法或裝置形成的杯。
27.—種容器主體(110)，包括具有進入開口的杯，所述杯由金屬薄板形成并且具有側壁和整體的底座，其中所述底座是拉伸底座以便所述底座的厚度小于用來形成所述杯的金屬薄板的軋前厚度。
28.—種容器(100)，包括權利要求27所述的容器主體(110)，還包括緊固到所述容器主體的所述進入開口的蓋(120)。
全文摘要
公開了一種適合用于制造兩片金屬容器的方法和裝置。具體地，所述方法和裝置公開了利用拉伸和(再)拉深操作的組合由金屬薄板制造杯的方法。最終的杯具有杯的底座的厚度相對于材料的軋前厚度減小的優(yōu)點。
文檔編號B21D22/24GK102725079SQ201180008424
公開日2012年10月10日 申請日期2011年2月4日 優(yōu)先權日2010年2月4日
發(fā)明者A.普雷斯塞特, J.賴利, K.溫森特, S.蒙羅 申請人:皇冠包裝技術公司