本發(fā)明涉及由薄金屬板制造部件的方法，其中該部件具有至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域，并且從具有基本圓柱形的壁部分的罐形坯件開始形變，本發(fā)明還涉及用于進行這種方法的設(shè)備，以及使用該方法制造的部件。特別地，該方法適用于制造氣溶膠圓頂元件或膠囊，特別是用于食物產(chǎn)品，例如咖啡。

背景技術(shù)：

1、由金屬組成的罐形物品能夠在冷形變加工中從平坦的板金屬形變而成。該形變通常在沖壓加工之后進行，或者在單個形變步驟(深拉伸)中與此類沖壓加工結(jié)合進行，在該步驟中，成品部件被賦予最終的形狀。例如，此類加工用于制造罐、噴霧罐(或其零件)、汽車行業(yè)或家具行業(yè)中的部件、食物產(chǎn)品包裝等。作為材料，此處特別使用鋁和錫板。

2、特別地，如果使用的材料厚度較小，則必須仔細地進行形變加工，以避免開裂、折痕等，從而導(dǎo)致廢品或質(zhì)量不足。這尤其適用于圓錐形壁區(qū)域的形成，因為在這種情況下，與軸向圓柱形壁區(qū)域的形成相比，工具中的引導(dǎo)不能得到同等程度的保證。

3、us4914937描述了一種用于形成錐形容器的方法，在該方法中，容器首先被拉伸到部分長度，第一直側(cè)壁部分和第二直側(cè)壁部分通過過渡部分彼此連接，然后借助于從過渡部分拉出的材料再次拉伸到基本上其最終長度和其錐形狀態(tài)。該方法還可選地包括在長度上的第二次重新拉伸，以及使用過度拉伸部分以形成輪廓的基礎(chǔ)成形步驟。

4、ep-a-0310726公開了一種通過圓柱形沖頭和截頭圓錐形模具的拉伸加工。在此處，坯件在具有截頭圓錐形內(nèi)壁的模具與圓柱形沖頭之間進行一次(或多次)拉伸操作，其中，工件保持件的壓力降低，使得金屬在其形變時適應(yīng)沖頭的形狀。該文獻還描述了由“雙重還原”板制成的罐體的制造用途。

5、ep-a-3702061公開了一種由金屬板制造部件的方法，所述部件具有由具有基本上呈圓柱形的壁部分的罐形坯件制成的至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域。該方法的特征在于，其包括至少以下步驟：

6、臺階成形拉伸操作，其中，坯件的圓柱形邊緣部分在拉伸模具與在坯件保持件中被可移動地引導(dǎo)的拉伸沖頭之間形變，以形成具有兩個圓柱形部分的臺階狀區(qū)域；以及至少一個后續(xù)的圓錐成形拉伸操作，其中，至少臺階狀區(qū)域在兩個工具之間形變，以形成彎曲或線性的圓錐形部件部分。

7、wo?2018/067013描述了一種包含用于制備可飲用飲料的物質(zhì)的膠囊，其中，膠囊具有由鋁組成的膠囊主體，所述膠囊主體具有側(cè)壁、向外延伸的凸緣，以及在向外延伸的凸緣上的密封元件，該密封元件用于與制備設(shè)備的周圍元件進行流體密封接觸。飲料制備設(shè)備包括具有自由接觸端的環(huán)形元件，該自由接觸端可以設(shè)置有多個徑向延伸的開口凹槽。密封元件與向外延伸的凸緣一體，并具有凸起。內(nèi)凸起腳與側(cè)壁之間的環(huán)形槽具有從外凸起腳向膠囊主體的底部軸向間隔開的底部。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、已知的方法的問題尤其在于其在特定材料厚度以上時才是適用的。如果材料厚度進一步減小，例如為了節(jié)省材料、生態(tài)上更具可持續(xù)性或滿足其他要求，就會出現(xiàn)問題，包括開裂、不受控制的形狀成形等。

2、因此，本發(fā)明的目的是提供一種使用由鋁板制造部件的方法，該鋁板的厚度為0.05至小于0.08mm，該部件具有至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域，該部件由具有基本圓柱形的壁部分的罐形坯件制成。

3、特別地，所提出方法的特征在于，其包括至少以下步驟：

4、臺階成形拉伸操作，其中，坯件的圓柱形邊緣部分在拉伸模具與在坯件保持件中被可移動地引導(dǎo)的拉伸沖頭之間至少部分形變，以形成具有兩個圓柱形部分的臺階狀區(qū)域，第一圓柱形部分具有基本上軸向延伸的具有第一半徑的環(huán)繞壁，第二圓柱形部分沿部件軸線跟隨所述第一圓柱形部分并且具有基本上軸向延伸或圓錐形收斂的具有小于第一半徑的第二半徑的環(huán)繞壁。

5、在此，第一圓柱形部分和第二圓柱形部分經(jīng)由臺階狀區(qū)域的過渡部分環(huán)繞連接，該過渡部分基本上徑向延伸或呈圓錐形延伸，或者與第二圓柱形部分相比更尖銳地圓錐形收斂。

6、在臺階成形拉伸操作中，將第一圓柱形部分至少局部由坯件保持件內(nèi)部引導(dǎo)，并且夾持在坯件保持件與拉伸模具之間，并且第二圓柱形部分通過拉伸沖頭形變。

7、還存在至少一個直接或間接后續(xù)的圓錐成形拉伸操作，其中，至少臺階狀區(qū)域的過渡部分和第二圓柱形部分在兩個工具之間形變，以形成彎曲或線性的圓錐形部件部分。在此，這兩個工具至少由圓錐成形拉伸操作拉伸模具和圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭形成，圓錐成形拉伸沖頭在圓錐成形拉伸操作定心套筒中被可移動地引導(dǎo)，并且在圓錐成形拉伸操作中，將第一圓柱形部分至少局部由圓錐成形拉伸操作定心套筒內(nèi)部引導(dǎo)，或者夾持和/或引導(dǎo)在圓錐成形拉伸操作定心套筒與圓錐成形拉伸操作拉伸模具之間。過渡部分和第二圓柱形部分和過渡部分在圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭與圓錐成形拉伸操作拉伸模具之間形變。

8、在此，在臺階成形拉伸操作之前，從平坦的金屬板沖壓出圓形沖壓件，并且所述沖壓件在后續(xù)的形變步驟中形變，以形成具有圓柱形壁部分的罐形坯件，該圓柱形壁部分具有坯件半徑，其中，罐形坯件的自由環(huán)繞邊緣至少部分地為彎曲的圓錐形擴口形式(其中，在這種情況下，該圓錐形擴口包括徑向延伸凸緣，該徑向延伸凸緣相對于部件的軸向開口方向具有高達90°的折疊角α)。

9、此外，在圓錐成形拉伸操作中，在開口側(cè)形成環(huán)繞徑向凸緣和軸向圓柱形邊緣區(qū)域。

10、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該方法的特征在于，在圓錐成形拉伸操作之后，進行拉伸操作，其中，自由環(huán)繞邊緣(至少其最外邊緣區(qū)域)的圓錐形擴口以形狀配合的方式翻折到至少100°的折疊角α，以形成翻折擴口。在形成翻折擴口之后，在邊緣軋制操作中通過軋制沖頭在底部側(cè)軋制軸向圓柱形邊緣區(qū)域和翻折擴口，以形成軋制邊緣，其中，軋制邊緣優(yōu)選地在底部側(cè)和開口側(cè)突出超過在圓錐成形拉伸操作中形成的凸緣的平面。

11、根據(jù)第一優(yōu)選實施例，該方法的特征在于，在圓錐成形拉伸操作中，在開口側(cè)形成環(huán)繞徑向凸緣和軸向圓柱形邊緣區(qū)域，并且在圓錐成形拉伸操作之后，進行凹槽成形拉伸操作，其中，在成形件與模具之間、可選地與另外的成形件結(jié)合形成朝向底部定向的環(huán)繞卷邊，同時自由環(huán)繞邊緣的圓錐形擴口以形狀配合的方式折疊到至少90°的折疊角α，以形成翻折擴口，并且在卷邊和翻折擴口成形之后的下一步驟中，在邊緣軋制操作中通過軋制沖頭在底部側(cè)軋制軸向圓柱形邊緣區(qū)域和翻折擴口，以形成軋制邊緣，其中，軋制邊緣在底部側(cè)和開口側(cè)突出超過凸緣的平面。

12、此外，可行且優(yōu)選的是，在(凹槽形成)拉伸操作中，自由環(huán)繞邊緣的圓錐形擴口以形狀配合的方式翻折到至少110°、優(yōu)選地至少120°的折疊角α，以形成翻折擴口，其中，翻折區(qū)域是平坦的，或者優(yōu)選地在鄰接軋制邊緣的彎曲方向上彎曲。

13、圓錐形擴口通常具有0.5-2mm、優(yōu)選1-1.7mm的徑向?qū)挾取?/p>

14、如果該方法的特征在于，在(凹槽形成)拉伸操作中，圓錐形擴口以形狀配合的方式保持在折疊沖頭與模具之間，并且進行軋制以形成翻折擴口，則該方法能夠特別有效和可靠地進行。

15、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，其可以獨立于如上文描述的本發(fā)明的第一方面使用，但是優(yōu)選地與第一方面結(jié)合使用，該方法的特征在于，在臺階成形拉伸操作和圓錐成形拉伸操作之間，進行另外的中間拉伸操作，其中，具有兩個圓柱形部分的臺階狀區(qū)域形變使得從底部或者從底部和底部與第二圓柱形部分之間的過渡部分形成另外的臺階，第一圓柱形部分具有基本上軸向延伸的具有第一半徑的環(huán)繞壁，第二圓柱形部分沿部件軸線跟隨所述第一圓柱形部分，鄰接底部并且具有基本上軸向延伸或圓錐形收斂的具有小于第一半徑的第二半徑的環(huán)繞壁，該另外的臺階具有半徑小于第二半徑的圓錐部分或第三圓柱形部分。

16、特別地，通過這種額外的中間拉伸操作，當(dāng)結(jié)合厚度為0.05-0.1mm的鋁板形式的起始材料使用所要求的薄材料時，能夠基本上防止裂紋和廢品。

17、特別地，如果在另外的中間拉伸操作中形成第三圓柱形部分，并且在另外的中間拉伸操作和/或臺階成形拉伸操作中，將第二圓柱形部分的高度h1和半徑r2以及在中間拉伸操作中第三圓柱形部分的高度h2和半徑r3選擇為使得在圓錐成形拉伸操作中，部件的凸形內(nèi)部彎曲區(qū)域基本上從開始就與圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭的外部輪廓接觸，并且部件的凸形外部彎曲區(qū)域基本上從開始就與圓錐成形拉伸操作的拉伸模具的內(nèi)部輪廓接觸，則能夠防止部件材料中的裂紋。

18、在此，第二圓柱形部分的高度h1優(yōu)選地被設(shè)定為第三圓柱形部分的高度h2的0.8-1.2倍。

19、第二圓柱形部分和第三圓柱形部分的半徑由工具與彎曲區(qū)域的特定抵靠產(chǎn)生的圓錐成形拉伸操作的角度來定義。

20、由于在另外的中間拉伸操作中使用的部件或模型的目標(biāo)結(jié)構(gòu)，使得在后續(xù)的圓錐成形拉伸操作中，沖頭和模具從開始就在相應(yīng)的接觸點處接觸，并且在整個圓錐成形拉伸操作中保持接觸，從而確保了最佳的材料引導(dǎo)，并且避免了裂紋。因此，甚至可以使用更薄的材料，特別是所要求保護的厚度為0.05至小于0.08mm的材料，或者，如果使用上文描述的更厚的材料，則能夠進一步顯著減少廢品。

21、如果尺寸(第二圓柱形部分和第三圓柱形部分的臺階的高度和半徑)被設(shè)定為使得在圓錐成形拉伸操作中，部件的底部基本上從開始就與圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭的下表面接觸，則產(chǎn)生的裂紋和廢品特別少。因此，在圓錐成形拉伸操作中，用于加工的部件與工具之間的受控接觸從開始就在多個表面上實現(xiàn)。通過圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭的底部，也就是說通過其下表面，將部件的材料拉伸到模具中。

22、優(yōu)選地，這種方法的特征還可以在于：在另外的中間拉伸操作中，過渡部分和第二圓柱形部分以形狀配合的方式保持在坯件保持件與拉伸模具之間，并且圓錐部分借助于將在拉伸模具中引導(dǎo)的拉伸沖頭沉入底部中來形成。

23、通常，過渡部分基本上環(huán)繞徑向延伸，并且第一圓柱形部分和第二圓柱形部分的相應(yīng)的環(huán)繞延伸壁基本上環(huán)繞軸向延伸。

24、此外，圓錐成形拉伸操作定心套筒也可以形成為坯件保持件，在圓錐成形拉伸操作中，該坯件保持件至少局部在圓錐成形拉伸操作坯件保持件與圓錐成形拉伸操作拉伸模具之間夾持第一圓柱形部分和/或過渡部分。

25、在另一優(yōu)選實施例中，該方法的特征在于，第一圓柱形部分的半徑與第二圓柱形部分的半徑之比為2:1-1.1:1，優(yōu)選為1.6:1-1.25:1、特別優(yōu)選為1.5:1-1.3:1。

26、優(yōu)選地，附加地或替代地，第一圓柱形部分的半徑與第二圓柱形部分或圓錐部分的底部半徑之比為2.5:1-1.2:1，優(yōu)選為2.0:1-1.4:1，特別優(yōu)選為1.9:1-1.5:1。

27、此外，優(yōu)選的是，第一圓柱形部分的軸向長度與第二圓柱形部分或者第二圓柱形部分和圓錐部分的軸向長度之比為4:1-0.5:1，優(yōu)選為3:1-0.75:1，特別優(yōu)選為2.5:1-1:1。

28、同樣，優(yōu)選的是，第二圓柱形部分的半徑與圓錐部分的底部半徑之比為2.5:1-1.1:1，優(yōu)選為2.0:1-1.2:1，特別優(yōu)選為1.9:1-1.3:1。

29、在所提出的方法中，通常的情況是，在臺階成形拉伸操作之前，從平坦的金屬板優(yōu)選地以交替橫向偏移的方式?jīng)_壓優(yōu)選為圓形的沖壓件，該平坦的金屬板優(yōu)選地以條形形式尤其從卷材供應(yīng)，并且所述沖壓件在后續(xù)的形變步驟中形變，以形成具有圓柱形壁部分的罐形坯件，該圓柱形壁部分具有坯件半徑，其中，罐形坯件的自由環(huán)繞邊緣翻折以形成徑向凸緣或彎曲的圓錐形擴口形式，其中，優(yōu)選地，擴口的外徑比坯件半徑大1-50倍的金屬板的材料厚度，優(yōu)選地在彎曲的圓錐形擴口環(huán)繞邊緣的情況下，擴口的外徑比坯件半徑大2-20倍或5-15倍的金屬板的材料厚度。

30、坯件有利地由抗拉強度為80-120mpa的鋁或鋁合金組成，特別是以下類型的鋁：enaw-8011a、8079、8176、8021、8090、燒結(jié)6061或燒結(jié)2014，分別在一側(cè)或兩側(cè)上以未涂覆的形式或者以涂漆的形式、可選地以彩色涂漆的形式。

31、此外，所提出的方法的特征在于，至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域與部件的對稱軸線形成5-40°、優(yōu)選為7至15°，特別優(yōu)選為8-12°的平均角度。

32、至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域優(yōu)選地至少局部為線性圓錐形，并且除了可能提供的任何臺階外，優(yōu)選地僅具有線性的圓錐形區(qū)域。

33、在圓錐成形拉伸操作中或在一個或更多個后續(xù)的形變步驟中，在與至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域鄰接的底部側(cè)，可以形成另外的圓柱形或圓錐形區(qū)域，該另外的圓柱形或圓錐形區(qū)域優(yōu)選地經(jīng)由徑向區(qū)域連接。

34、特別優(yōu)選地，在圓錐成形拉伸操作中，在與至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域鄰接的底部側(cè)，形成另外的圓錐形區(qū)域，與至少部分彎曲或線性的圓錐形區(qū)域相比，該另外的圓錐形區(qū)域與部件的對稱軸線成更大的平均角度，優(yōu)選為30-80°的圓錐角，特別優(yōu)選為50-70°的圓錐角。

35、此外，該方法的特征在于，在傳送站中，相同的部件在并行操作的多條線、優(yōu)選至少兩條、特別優(yōu)選2-8條或3-5條這樣的并行線上以相同的進程進行并行加工。

36、在軋制拉伸操作之后可以是另外的加工步驟，特別是從以下組中選擇：沖壓步驟；涂覆步驟；施加步驟，特別是插入物的施加或密封件的附接；填充步驟；質(zhì)量控制步驟；清潔步驟；在另外的部件上的安裝步驟；其中，這些另外的步驟優(yōu)選地至少部分地在與臺階成形拉伸操作和圓錐成形拉伸操作相同的傳送裝置中進行。

37、本發(fā)明還涉及一種呈傳送裝置的形式的用于進行上文描述的方法的設(shè)備，該傳送裝置具有用于臺階成形拉伸操作的至少一個站、用于圓錐成形拉伸操作的至少一個下游站、用于凹槽成形拉伸操作的至少一個下游站以及用于軋制操作的至少一個下游站，其中，用于臺階成形拉伸操作的工具包括拉伸模具和在坯件保持件中被移動地引導(dǎo)的拉伸沖頭，并且在臺階成形拉伸操作中，將第一圓柱形部分和/或過渡部分至少局部在坯件保持件與拉伸模具之間夾持，并且第二圓柱形部分和/或過渡部分由拉伸沖頭形成，并且其中，用于后續(xù)圓錐成形拉伸操作的工具包括圓錐成形拉伸操作拉伸模具和圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭，該圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭在圓錐成形拉伸操作定心套筒中被移動地引導(dǎo)，并且在圓錐成形拉伸操作中，將第一圓柱形部分和/或過渡部分至少局部在圓錐成形拉伸操作定心套筒與圓錐成形拉伸操作拉伸模具之間引導(dǎo)和/或夾持，并且過渡部分和/或第二圓柱形部分在圓錐成形拉伸操作拉伸沖頭與圓錐成形拉伸操作定心套筒之間形成。

38、本發(fā)明最后涉及一種在上文描述的方法或上文描述的設(shè)備中制造的部件。

39、從屬權(quán)利要求中詳細說明了其他實施例。