JP7797899B2 - Metal cup manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム合金等からなる金属製カップの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal cup made of an aluminum alloy or the like.
既存の飲料用カップには陶器製、ガラス製、金属製、紙製、プラスチック製等がある。このうち、金属製、紙製、プラスチック製のカップは、陶器製やガラス製と比べて、軽量でスタックしても嵩張りにくいので、持ち運びに優れている。 Existing drinking cups are made of ceramic, glass, metal, paper, plastic, etc. Of these, metal, paper, and plastic cups are lighter than ceramic or glass cups and do not take up much space when stacked, making them easy to carry.
特許文献1にはテーパ状の金属カップ(金属製カップ)が開示されている。この金属製カップは、アルミニウム製で、プラスチックカップより硬く、耐久性があり、また、リサイクル性に優れていると記載されている。 Patent Document 1 discloses a tapered metal cup. This metal cup is made of aluminum and is described as being harder and more durable than plastic cups, as well as being highly recyclable.
この金属製カップを製造する方法として、金属板を抜き及び絞り加工してカップを形成し、そのカップにしごき加工を施すことにより円筒状の垂直壁プリフォームを形成し(DI工程)、所定の高さに設定するため開口端部を切り取った後、その開口端部を丸めてカール部を形成し、さらに段階的絞り処理によりカール部から底部に向け連続的に小さくなる直径及び異なる高さの垂直壁区画を有する垂直絞りカップを形成し、その後、テーパ状の輪郭を有するダイを用いて、垂直壁区画の各々を拡げることにより、各垂直壁区画をテーパ状側壁としたテーパ状カップを形成し、最後に、カップの底に、ドーム部を形成する、ことが記載されている。 The method for manufacturing this metal cup is described as follows: a metal plate is punched and drawn to form a cup, which is then ironed to form a cylindrical vertical-walled preform (DI process); the open end is cut off to set the desired height, and the open end is then rounded to form a curled portion; a stepwise drawing process is then performed to form a vertically drawn cup with vertical wall sections of different heights and with a continuously decreasing diameter from the curled portion to the bottom; a die with a tapered profile is then used to expand each of the vertical wall sections to form a tapered cup with each vertical wall section forming a tapered sidewall; and finally, a dome portion is formed at the bottom of the cup.
特許文献1のように、金属板を絞り加工して、直径に比べて高さの大きい金属製カップを製造する場合、その胴部をテーパ状に形成すると、外周面にしわやクラックが生じやすい。特許文献1では、複数の区画により胴部に段階的にテーパ状側壁を形成しているが、カップの底部から開口端部まで滑らかなテーパ状の胴部に形成することが望まれる。 When manufacturing a metal cup that is taller than its diameter by drawing a metal plate, as in Patent Document 1, forming the body into a tapered shape can easily result in wrinkles and cracks on the outer surface. In Patent Document 1, the body is formed into a stepped tapered sidewall using multiple sections, but it is desirable to form a body that is smoothly tapered from the bottom to the open end of the cup.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外周面にしわやクラックが生じにくく、滑らかなテーパ状の胴部を有する金属製カップを製造することができる金属製カップの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a method for manufacturing metal cups that are less likely to develop wrinkles or cracks on the outer surface and have a smoothly tapered body.
本発明は、金属板をプレス成形して金属製カップを製造する方法であって、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程と、絞りしごき工程後に、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を底部側より前記開口端部側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、を有する。 The present invention is a method for manufacturing a metal cup by press-forming a metal plate, and includes a drawing and ironing process in which the metal plate is drawn and ironed to form a cylindrical body with a bottom, and a diameter expansion process in which, after the drawing and ironing process, a punch is pressed into the body from the open end side of the body to gradually expand the diameter of the body from the bottom side toward the open end side, forming an intermediate cylinder with a tapered cylindrical portion.
特許文献1記載の製造方法では、有底円筒状の筒体を形成した後に、筒体の開口端部から底部に向けて段階的に直径を小さくするように絞り加工しているのに対して、本発明では、筒体を底部から開口端部に向けて徐々に拡径するように成形している。つまり、特許文献1記載の加工が外周側から半径方向内方に金属材料を圧迫する加工であるのに対して、本発明では内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくく、滑らかなテーパ状の胴部を形成することができる。 In the manufacturing method described in Patent Document 1, after forming a cylindrical body with a bottom, the body is drawn so that the diameter gradually decreases from the open end toward the bottom. In contrast, in the present invention, the body is formed so that the diameter gradually increases from the bottom toward the open end. In other words, while the process described in Patent Document 1 compresses the metal material radially inward from the outer periphery, in the present invention, the metal material is expanded radially outward from the inner periphery, which makes it possible to form a smoothly tapered body portion with fewer wrinkles.
有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程は、既存の飲料缶におけるそれと同じ技術を適用できる。この場合、既存の製造設備では、直径が約66mmの筒体を形成しており、手に持ちやすい大きさである。 The drawing and ironing process used to form the cylindrical, bottomed body can be done using the same technology as that used for existing beverage cans. In this case, existing manufacturing equipment produces a cylindrical body with a diameter of approximately 66 mm, which is easy to hold in the hand.
この既存設備の絞りしごき工程で得られる筒体を特許文献1記載の方法で金属製カップに形成すると、筒体から絞っていく加工であるので、最終形状のカップは小径のものとなってしまい、既存の筒体と同じ程度の容量にするには細長いカップとする必要がある。特に、底部が最も小径になるため、テーブル等の上に置いたときに倒れるおそれがある。一方、大きい直径のカップを製造しようとすると、絞りしごき工程の設備も大径の筒体を形成できるものへの大掛かりな変更が必要になる。 When the cylinders obtained through the drawing and ironing process using this existing equipment are formed into metal cups using the method described in Patent Document 1, the process involves drawing the cylinder, so the final cup shape will have a small diameter. To achieve the same volume as existing cylinders, the cup must be made long and narrow. In particular, because the bottom has the smallest diameter, there is a risk that the cup may tip over when placed on a table or the like. On the other hand, if an attempt is made to produce cups with a larger diameter, the drawing and ironing equipment would need to be extensively modified to one capable of forming large-diameter cylinders.
本発明の製造方法においては、筒体を押し広げる加工であるので、容量は高さで調整可能であり、したがって、絞りしごき工程は、既存の飲料缶の製造工程と同じものを適用でき、既存の飲料缶の製造設備をそのまま用いることができて経済的である。 In the manufacturing method of the present invention, the cylindrical body is expanded, so the capacity can be adjusted by changing the height. Therefore, the drawing and ironing process can be the same as that used in existing beverage can manufacturing processes, making it economical to use existing beverage can manufacturing equipment as is.
本発明の金属製カップの製造方法において、1つ以上の前記パンチを用いて、前記拡径工程は、前記筒体の胴部に、該筒体の前記底部側の直径より前記開口端部側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、1つ以上の前記パンチを用いて、前記段部を押し広げながら前記テーパ筒部に整形する整形工程とを有するとよい。 In the method for manufacturing a metal cup of the present invention, the diameter expansion process preferably includes a step formation process in which one or more punches are used to form a step in the body of the cylindrical body, the diameter of which is larger at the opening end side than at the bottom side of the cylindrical body, and a shaping process in which one or more punches are used to expand the step and shape it into the tapered cylindrical portion.
有底円筒状の筒体の胴部にテーパ筒部を形成する場合、そのテーパ角度が大きくなると、最初からテーパ状のパンチによって加工すると割れが生じやすい。このため、本発明では、まず段部形成工程により、底部側の直径より開口端部側の直径が大きい段部を形成し、その段部を押し広げながらテーパ筒部に形成しているので、割れが生じにくく、結果として、滑らかなテーパ面状に形成することができる。 When forming a tapered tube section on the body of a cylindrical tube with a bottom, if the taper angle is large, cracks are likely to occur if the tube is machined using a tapered punch from the beginning. For this reason, in this invention, a step is first formed in the step formation process, where the diameter at the open end is larger than the diameter at the bottom, and the step is then expanded to form the tapered tube section. This makes it less likely to crack, and as a result, a smoothly tapered surface can be formed.
この場合、前記段部形成工程と前記整形工程とは交互に複数回行うことができる。 In this case, the step forming process and the shaping process can be performed alternately multiple times.
あるいは、前記段部形成工程により複数の前記段部を形成した後に、これら段部に対して前記整形工程をそれぞれ、あるいは複数ずつまとめて実施することも可能である。 Alternatively, after forming multiple step portions in the step forming process, the shaping process can be performed on each of these step portions individually or in batches.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有するガイド部と該ガイド部より大径の成形部とを連続させた段付きパンチを備えており、前記段付きパンチの前記ガイド部を先行して前記筒体に挿入することにより、前記ガイド部を前記筒体に嵌合しつつ前記成形部により前記筒体を拡径する方法としてもよい。 In the method for manufacturing a metal cup of the present invention, the punch used in the step forming step may include a stepped punch that has a guide portion with a cylindrical outer surface connected to a forming portion with a larger diameter than the guide portion, and the guide portion of the stepped punch may be inserted into the cylindrical body first, thereby fitting the guide portion into the cylindrical body while the forming portion expands the diameter of the cylindrical body.
段付きパンチのガイド部を先行して筒体に挿入するので、筒体と段付きパンチとの芯合わせがなされ、その後の成形部による拡径加工を精度よく行わせることができ、真円度の高いカップを製造することができる。 The guide portion of the stepped punch is inserted into the cylindrical body first, ensuring that the cylindrical body and the stepped punch are aligned, allowing the subsequent diameter expansion process using the forming portion to be carried out with high precision, resulting in the production of cups with high roundness.
この場合、前記金属製カップの胴部には、底部付近に下部段部がさらに形成されており、前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有する成形部を有する下部段部用パンチをさらに備え、前記段付きパンチにより前記胴部の前記底部付近に初期段部を形成した後、該初期段部内に前記下部段部用パンチを嵌合して前記初期段部の下方部分を拡径しながら加工することにより、前記下部段部を形成するとよい。 In this case, a lower step is further formed near the bottom of the body of the metal cup, and the punch used in the step forming process further includes a lower step punch having a molding portion with a cylindrical outer surface. After forming an initial step near the bottom of the body using the stepped punch, the lower step punch is fitted into the initial step and the lower portion of the initial step is machined while expanding in diameter, thereby forming the lower step.
下部段部は筒体の最も底部側に形成されるため、ガイド部を有する段付きパンチを用いて成形しようとすると、そのガイド部が筒体の内底面に当接するおそれがある。そのため、最初に、下部段部の形成位置より上方位置で段付きパンチにより初期段部を形成し、その初期段部の位置を下方に押し下げるように下部段部用パンチで加工している。下部段部用パンチは、ガイド部を有しない構造とすることができるため、底部に接近させて下部段部を成形しても、底部を変形させることはない。 Because the lower step is formed at the very bottom of the cylinder, if a stepped punch with a guide were used to form it, there is a risk that the guide would come into contact with the inner bottom surface of the cylinder. For this reason, an initial step is first formed using a stepped punch at a position above the position where the lower step will be formed, and then the lower step punch is used to press the initial step position downward. The lower step punch can be designed without a guide, so even if it is brought close to the bottom to form the lower step, the bottom will not be deformed.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記拡径工程の後、前記中間筒体の前記開口端部を折り返してカール部を形成するカール工程を有するとよい。開口端部にカール部を有するので、唇が振れたときの口触りが良くなる。 In the method for manufacturing a metal cup of the present invention, after the diameter expansion step, it is preferable to include a curling step in which the open end of the intermediate cylinder is folded back to form a curled portion. The curled portion at the open end improves the mouthfeel when the cup is placed on the lips.
この場合、前記拡径工程において、前記段部形成工程を実施することにより、前記中間筒体の前記開口端部に缶軸方向に沿うストレートの上部円筒部を形成するとよい。カール工程では、成形ツールを中間筒体の開口端部から缶軸方向に押し付ける加工となるため、その荷重をストレートの上部円筒部により受けることができ、カール部を精度良く形成することができる。 In this case, the step forming process can be carried out in the diameter expansion process to form a straight upper cylindrical portion along the can axis direction at the open end of the intermediate cylindrical body. In the curling process, a forming tool is pressed against the open end of the intermediate cylindrical body in the can axis direction, so the load can be borne by the straight upper cylindrical portion, allowing the curled portion to be formed with high precision.
換言すると、底部から開口端部まで漸次拡径する形状を連続させると、カール成形工程での変形が大きく、正確に形成することが難しい。そこで、開口端部に円筒部を形成して、その変形強度を高めることにより、カール成形工程でカール部を変形させることなく、より正確に形成することができる。 In other words, if the shape gradually expands from the bottom to the open end, it will deform significantly during the curl forming process, making it difficult to form accurately. Therefore, by forming a cylindrical portion at the open end and increasing its deformation strength, the curl can be formed more accurately without deforming the curled portion during the curl forming process.
また、前記上部円筒部は上部段部用パンチにより形成するとよい。拡径工程における最後の加工となるため、段付きパンチを用いると、その前の段階で形成したテーパ状部分がガイド部により変形させられるおそれがあるためである。 The upper cylindrical portion should preferably be formed using an upper step punch. This is because this is the final processing step in the diameter expansion process, and if a stepped punch is used, there is a risk that the tapered portion formed in the previous step will be deformed by the guide portion.
本発明によれば、外周面にしわやクラックが生じにくく、滑らかなテーパ面状の胴部を有する金属製カップを製造することができる。 This invention makes it possible to manufacture metal cups that are less prone to wrinkles or cracks on the outer surface and have a smoothly tapered body.
以下、本発明に係る金属製カップの製造方法の実施形態を、図面を参照して説明する。 Below, an embodiment of the method for manufacturing a metal cup according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態の製造方法によって製造される金属製カップ1は、図1に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をプレス成形により有底筒状に形成したものであり、底部2の直径より開口端部3の直径が大きく、全体として底部2から開口端部3に向けて漸次拡径するテーパ状の胴部4を有する。開口端部3に、エッジ部を含む端部を半径方向外方に巻き込んでなるカール部5が形成されている。この金属製カップ1の半径方向の中心を缶軸Cとする。 As shown in Figure 1, the metal cup 1 manufactured by the manufacturing method of this embodiment is formed by press-forming a metal plate made of aluminum or an aluminum alloy into a bottomed, cylindrical shape. The diameter of the open end 3 is larger than the diameter of the bottom 2, and the cup has a tapered body 4 that gradually expands in diameter from the bottom 2 toward the open end 3. A curled portion 5 is formed at the open end 3 by rolling the end, including the edge, radially outward. The radial center of this metal cup 1 is the can axis C.
底部2は、凹状に湾曲したドーム部6、その外周縁に連続し、缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する内側テーパ壁部7、内側テーパ壁部7の外周縁に連続し、金属製カップ1をテーブル等に置いたときに接地するリム部8、リム部8の外周端から胴部4の最下端につながるテーパ状の立ち上がり部9を連続させた形状である。 The bottom 2 has a shape that is made up of a concavely curved dome portion 6, an inner tapered wall portion 7 that is continuous with the outer edge of the dome portion 6 and gradually increases in diameter as it extends downward in the axial direction of the can, a rim portion 8 that is continuous with the outer edge of the inner tapered wall portion 7 and comes into contact with the ground when the metal cup 1 is placed on a table or the like, and a tapered rising portion 9 that runs from the outer edge of the rim portion 8 to the lowest end of the body portion 4.
ドーム部6は、缶軸C上の位置において、リム部8先端からの距離が最も大きい凹状である。リム部8は、缶軸C周りにリング状に形成され、缶軸Cの下方に向けて凸となる屈曲面に形成され、その最も突出した位置で接地する。リム部8の最外周端は胴部4の最も径の小さい最下端よりも小径に形成されており、このリム部8の最外周端と胴部4の最下端との間が立ち上がり部9により連結されている。 The dome portion 6 is concave at its greatest distance from the tip of the rim portion 8 at a position on the can axis C. The rim portion 8 is formed in a ring shape around the can axis C, with a curved surface that convexly curves downward from the can axis C and makes contact with the ground at its most protruding position. The outermost edge of the rim portion 8 has a smaller diameter than the smallest diameter at the bottom end of the body portion 4, and this outermost edge of the rim portion 8 and the bottom end of the body portion 4 are connected by a rising portion 9.
胴部4は、底部2付近と開口端部3付近とに缶軸Cに沿うストレート状の下部円筒部11および上部円筒部12が形成されている。底部2から連続する下部円筒部11の上端に、わずかな範囲で下部段部13が形成されるとともに、カール部5に連続する上部円筒部12の下端にも、わずかな範囲で上部段部14が形成されている。これら下部段部13の上端と上部段部14の下端との間が、下方から上方に向けて漸次直径が大きくなるテーパ筒部15に形成されている。 The body 4 has a straight lower cylindrical section 11 and an upper cylindrical section 12 formed near the bottom 2 and the open end 3, respectively, that run parallel to the can axis C. A small lower step 13 is formed at the upper end of the lower cylindrical section 11, which continues from the bottom 2, and a small upper step 14 is also formed at the lower end of the upper cylindrical section 12, which continues from the curled section 5. A tapered tube section 15, whose diameter gradually increases from bottom to top, is formed between the upper end of the lower step 13 and the lower end of the upper step 14.
これらの諸寸法は必ずしも限定されるものではないが、例えば、以下のように設定される。
カール部の直径(外径)D1:75mm以上100mm以下
接地部の直径D2:45mm以上60mm以下
全体の高さH1:80mm以上180mm以下
ドーム部6の深さH2:1mm以上15mm以下
下部円筒部11の直径D3:50mm以上70mm以下
上部円筒部12の直径D4:70mm以上95mm以下
底面から下部段部13の下端までの高さH3:8mm以上25mm以下
カール部5の上端から上部段部14の上端までの長さH4:8mm以上20mm以下
水平面に対するテーパ筒部15の角度θ:80°以上85°以下
These dimensions are not necessarily limited, but are set, for example, as follows:
Diameter (outer diameter) D1 of curled portion: 75 mm or more and 100 mm or less Diameter D2 of ground contact portion: 45 mm or more and 60 mm or less Overall height H1: 80 mm or more and 180 mm or less Depth H2 of dome portion 6: 1 mm or more and 15 mm or less Diameter D3 of lower cylindrical portion 11: 50 mm or more and 70 mm or less Diameter D4 of upper cylindrical portion 12: 70 mm or more and 95 mm or less Height H3 from bottom surface to lower end of lower step portion 13: 8 mm or more and 25 mm or less Length H4 from upper end of curled portion 5 to upper end of upper step portion 14: 8 mm or more and 20 mm or less Angle θ of tapered tube portion 15 with respect to the horizontal plane: 80° or more and 85° or less
次に、この金属製カップ1の製造方法について説明する。金属製カップ1は、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体21を形成する筒体形成工程と、筒体形成工程後に、外径の異なる複数のパンチ40~43を外径の小さい順に用いながら、前記筒体21に開口端部22側から前記パンチ40~43を押し込んで、前記筒体21の胴部23を底部2側より開口端部22側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部15を形成し、中間筒体50を形成する拡径工程と、この拡径工程により形成された中間筒体50の開口端部にカール部5を形成するカール工程と、を有する工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of this metal cup 1. The metal cup 1 is manufactured through a process that includes a cylinder-forming process in which a metal plate is drawn and ironed to form a bottomed, cylindrical cylinder 21; a diameter-expanding process in which, after the cylinder-forming process, multiple punches 40-43 with different outer diameters are pressed into the cylinder 21 from the open end 22 side using the punches 40-43 in ascending order of outer diameter, gradually expanding the diameter of the body 23 of the cylinder 21 from the bottom 2 side toward the open end 22 side to form a tapered cylinder portion 15 and form an intermediate cylinder 50; and a curling process in which a curled portion 5 is formed at the open end of the intermediate cylinder 50 formed in the diameter-expanding process. The processes will be explained below in order.
[筒体形成工程]
筒体形成工程では、アルミニウム又はアルミニウム合金製の板材を打ち抜いて絞り加工することにより、次工程の筒体21よりも大径で浅いカップ25を形成するカップ形成工程(図2(a))と、このカップ25に絞り加工及びしごき加工(絞りしごき加工)を加えて、カップ25より小径で図に示すように所定高さの有底円筒状の筒体21を形成する絞りしごき工程(図2(b))とを有する。
[Cylinder formation process]
The cylinder forming process includes a cup forming process (FIG. 2(a)) in which a plate made of aluminum or an aluminum alloy is punched and drawn to form a cup 25 that is shallower and has a larger diameter than the cylinder 21 to be formed in the next process, and a drawing and ironing process (FIG. 2(b)) in which the cup 25 is drawn and ironed to form a cylindrical cylinder 21 with a smaller diameter than the cup 25 and a predetermined height as shown in the figure, which has a bottom.
この絞りしごき工程では、筒体21の底部2は、金属製カップ1の底部2の最終形状に仕上げられ、ドーム部6、内側テーパ壁部7、リム部8、テーパ状の立ち上がり部9を有している。 In this drawing and ironing process, the bottom 2 of the cylindrical body 21 is finished to the final shape of the bottom 2 of the metal cup 1, and has a dome portion 6, an inner tapered wall portion 7, a rim portion 8, and a tapered rising portion 9.
[拡径工程]
拡径工程は、複数の工程からなり、筒体21の胴部23に底部2側の直径より開口端部22側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、段部を押し広げながらテーパ面状に整形する整形工程とを、順次繰り返すことにより、図2(c)に示す中間筒体50を形成する。
[Diameter expansion process]
The diameter expansion process consists of multiple steps, and by sequentially repeating a step formation process in which a step is formed in the body 23 of the cylindrical body 21, the diameter of which is larger on the opening end 22 side than on the bottom 2 side, and a shaping process in which the step is expanded and shaped into a tapered surface, the intermediate cylindrical body 50 shown in Figure 2 (c) is formed.
この場合、筒体21の最下部に下部段部13を形成する下部段部形成工程の後、その下部段部13の若干上方位置に第1段部を形成する第1段部形成工程、その第1段部を整形する第1整形工程、その整形面の上端付近に第2段部を形成する第2段部形成工程、第2段部を整形する第2整形工程、・・・というように、最初の下部段部形成後は、段部形成工程と整形工程とを交互に施工し、一つの段部を形成して、その段部を整形しながら、全体をテーパ状に形成する。例えば、段部形成工程および整形工程を交互にそれぞれ10~30回行う。 In this case, after the lower step forming process, which forms the lower step 13 at the bottom of the cylindrical body 21, there is the first step forming process, which forms a first step slightly above the lower step 13, the first shaping process, which shapes the first step, the second step forming process, which forms a second step near the top end of the shaping surface, the second shaping process, which shapes the second step, and so on. After the initial lower step is formed, the step forming process and the shaping process are alternately carried out, forming one step and shaping it to form the entire piece into a tapered shape. For example, the step forming process and the shaping process are each performed alternately 10 to 30 times.
また、筒体21の最上部においては、最後に上部段部14を形成するための上部段部形成工程を施工し、これにより拡径工程を終了する。 Finally, at the top of the cylindrical body 21, an upper step formation process is carried out to form the upper step 14, thereby completing the diameter expansion process.
以下、その詳細を説明する。なお、この拡径工程においては、筒体21の形状が徐々に変化していくが、拡径工程の最後に形成される筒体を中間筒体50とし、それまでの途中の工程で形成される筒体については、筒体形成工程で用いた筒体と同一の符号21を付して説明する。 The details are explained below. Note that during this diameter expansion process, the shape of the cylindrical body 21 gradually changes, but the cylindrical body formed at the end of the diameter expansion process is referred to as the intermediate cylindrical body 50, and the cylindrical bodies formed in the steps up to that point will be described using the same reference numeral 21 as the cylindrical body used in the cylindrical body formation process.
(段部形成工程)
段部形成工程は、図3~図6に示すように、直径の異なる複数の段付きパンチ40~42と、2個の下部段部用パンチ43と上部段部用パンチとが用いられる(図には直径の異なる3個の段付きパンチ40~42と、1個の下部段部用パンチ43のみ示されている。上部段部用パンチは直径は異なるものの外形は下部段部用パンチと同様であるので、必要に応じて下部段部用パンチ43を参照して説明する)。
(Step formation process)
As shown in Figures 3 to 6, the step forming process uses multiple stepped punches 40 to 42 of different diameters, two punches 43 for the lower step, and a punch for the upper step (the figures only show three stepped punches 40 to 42 of different diameters and one punch 43 for the lower step. Although the punch for the upper step has a different diameter, its external shape is the same as that of the punch for the lower step, so the explanation will be given with reference to the punch 43 for the lower step as necessary).
段付きパンチ40~42は、図4及び図6(図3及び図5にも二点鎖線で示している)に示すように、ガイド部44と、ガイド部44より大径の成形部45とを連続させた段付き形状に形成されており、ガイド部44を先端側に配置している。ガイド部44は、筒体21内に先行して挿入されるが、このガイド部44では筒体21が成形されることはなく、筒体21との芯合わせのために用いられる。 As shown in Figures 4 and 6 (also shown by two-dot chain lines in Figures 3 and 5), the stepped punches 40-42 are formed in a stepped shape with a guide portion 44 connected to a forming portion 45 that is larger in diameter than the guide portion 44, with the guide portion 44 located at the tip. The guide portion 44 is inserted into the cylindrical body 21 first, but the cylindrical body 21 is not formed by this guide portion 44; rather, it is used for centering with the cylindrical body 21.
これら段付きパンチ40~42のガイド部44の外周面は、先端側が丸面取り面46に形成され、その丸面取り面46の外周端からほぼストレートの円柱状外面47に形成されている。各段付きパンチ40~42のガイド部44の最大径は、自身の段付きパンチ40~42によって段部が形成される前の筒体21の開口部の内径よりわずかに小さく形成される。 The outer peripheral surface of the guide portion 44 of these stepped punches 40-42 is formed with a rounded chamfered surface 46 at the tip, and is formed from the outer peripheral end of the rounded chamfered surface 46 into a substantially straight cylindrical outer surface 47. The maximum diameter of the guide portion 44 of each stepped punch 40-42 is formed slightly smaller than the inner diameter of the opening of the cylindrical body 21 before the step is formed by that stepped punch 40-42.
成形部45は、ガイド部44の円柱状外面47から半径方向外方に突出するように凸状湾曲面に形成され、その最大直径がガイド部44の円柱状外面47の直径より大きく形成されている。そして、その成形部45により筒体21の底部2側より開口端部22側の直径が大きい段部51~53(図3~図6において、それぞれ成形部位の異なる段部を符号51~53にて示す)が形成される。 The molding portion 45 is formed as a convex curved surface that protrudes radially outward from the cylindrical outer surface 47 of the guide portion 44, and its maximum diameter is larger than the diameter of the cylindrical outer surface 47 of the guide portion 44. The molding portion 45 then forms steps 51-53 (in Figures 3-6, steps at different molding locations are denoted by the reference numerals 51-53) that have a larger diameter on the open end 22 side than on the bottom 2 side of the cylindrical body 21.
下部段部用パンチ43は、図3に示すように、段付きパンチ40~42のようなガイド部44を有しない、成形部48の表面を先端まで延長させ、先端周縁の角部を凸円弧面状に面取りした形状のパンチである。この図3では下部段部用パンチ43は、段無し形状に形成されている。上部段部用パンチも直径は異なるが、下部段部用パンチ43と同様、段付きパンチ40~42のようなガイド部44を有さず、成形部(符号48参照)の表面を先端まで延長させた形状である。 As shown in Figure 3, the lower step punch 43 does not have a guide portion 44 like the stepped punches 40-42, and is a punch with the surface of the forming portion 48 extended to the tip, and the corners around the tip are chamfered into a convex arc shape. In Figure 3, the lower step punch 43 is formed in an unstepped shape. The upper step punch also has a different diameter, but like the lower step punch 43, it does not have a guide portion 44 like the stepped punches 40-42, and has a shape in which the surface of the forming portion (see symbol 48) extends to the tip.
下部段部用パンチ43は、段付きパンチ40~42のうちの最も直径の小さい段付きパンチ40の成形部45と同じかそれよりわずかに小さい直径に形成され、上部段部用パンチは、整形工程で用いられる整形パンチ61のうちの最も直径の大きい整形パンチ61の整形面65の最大直径と同じかそれよりわずかに小さい直径に形成されている(上部段部用パンチの図示は省略するが、その形状については下部段部用パンチ43を代表して示すので、これを参照のこと)とから構成される。 The lower step punch 43 is formed with a diameter equal to or slightly smaller than the forming portion 45 of the stepped punch 40, which has the smallest diameter among the stepped punches 40-42, and the upper step punch is formed with a diameter equal to or slightly smaller than the maximum diameter of the shaping surface 65 of the shaping punch 61, which has the largest diameter among the shaping punches 61 used in the shaping process (the upper step punch is not shown in the illustration, but its shape is shown as a representative of the lower step punch 43, so please refer to this).
なお、これら下部段部用パンチ43及び上部段部用パンチはガイド部44を有しないので、成形部48の凸状湾曲面48aが先端方向に延びて形成されており、その最小径が、これら下部段部用パンチ43及び上部段部用パンチにより成形される前の筒体の内径よりそれぞれ小さく形成されている。 In addition, because the lower step punch 43 and upper step punch do not have a guide portion 44, the convex curved surface 48a of the forming portion 48 extends toward the tip, and its minimum diameter is smaller than the inner diameter of the cylinder before it is formed by the lower step punch 43 and upper step punch, respectively.
(整形工程)
整形工程では、段部形成工程で形成した段部52,53を滑らかなテーパ面状に整形する。この整形工程で用いられる整形パンチ61は、図5に示すように、先端部が丸面取り面62に形成されるとともに、丸面取り面62の後端に先端から後方に向かうにしたがって漸次拡大するテーパ状面63が連続し、そのテーパ状面63の後端面に大きな曲率半径の凸状湾曲面64が形成されている。そして、そのテーパ状面63の途中位置から凸状湾曲面64の前半部分にかけた領域が整形面65とされている。
(Forming process)
In the shaping step, the steps 52, 53 formed in the step forming step are shaped into a smooth tapered surface. As shown in Figure 5, the shaping punch 61 used in this shaping step has a rounded chamfered surface 62 at its tip, and a tapered surface 63 that gradually widens from the tip to the rear continues from the rear end of the rounded chamfered surface 62, and a convex curved surface 64 with a large radius of curvature is formed on the rear end surface of the tapered surface 63. The region from the middle of the tapered surface 63 to the front half of the convex curved surface 64 forms a shaping surface 65.
この場合、整形面65は、その先端を符号65aで示したように、段部形成工程で形成された段部52よりも先端方向に十分離れた位置から整形できるように先端方向に長く形成されており、一方、整形面65の後端65bが段部形成工程で形成された段部52,53の若干後方位置まで整形できる長さに形成されている。 In this case, the shaping surface 65, as indicated by the reference symbol 65a, is formed long in the distal direction so that shaping can be performed from a position sufficiently farther distally than the step 52 formed in the step forming process, while the rear end 65b of the shaping surface 65 is formed long enough to shaping to a position slightly behind the step 52, 53 formed in the step forming process.
したがって、この整形面65は、ストレートのテーパ面ではなく、半径方向外方にわずかに膨らむように湾曲した凸状湾曲面64を有するテーパ面である。このような形状とすることにより、段部52,53の前後を含む広い領域を半径方向外方に押し広げたときの弾性回復(スプリングバック)を抑えることができ、筒体21の胴部23を確実にテーパ面に形成することができる。したがって、この整形工程では、段部形成工程で形成した段部52,53の前後の広い領域を滑らかなテーパ状に整形することができる。 Therefore, this shaping surface 65 is not a straight tapered surface, but rather a tapered surface having a convex curved surface 64 that curves so as to bulge slightly radially outward. This shape makes it possible to suppress elastic recovery (springback) when a wide area including the areas before and after the steps 52, 53 is pushed radially outward, ensuring that the body 23 of the cylindrical body 21 is formed into a tapered surface. Therefore, in this shaping process, the wide areas before and after the steps 52, 53 formed in the step forming process can be shaped into a smooth tapered shape.
これら段部形成工程と整形工程とにおいて、まず、胴部4の最も下方に配置されている下部段部13を成形する(図3、下部段部形成工程)。この下部段部13は、最も直径の小さい段付きパンチ40と下部段部用パンチ43とにより形成され、最初に段付きパンチ40により底部2付近に段部(このときの段部を初期段部とする)51を形成する。 In these step forming and shaping processes, the lower step 13, which is located at the bottom of the body 4, is formed first (Figure 3, lower step forming process). This lower step 13 is formed using the stepped punch 40 with the smallest diameter and a lower step punch 43, with the stepped punch 40 first forming a step 51 near the bottom 2 (this step is referred to as the initial step).
この場合、筒体21の底面に近い位置での加工であり、段付きパンチ40で底部2に接近した位置まで加工すると、先に加工した底部2にガイド部44が衝突して変形させるおそれがあるため、底部2に到達しない位置まで段付きパンチ40で加工する。この段付きパンチ40で加工した状態を図3の二点鎖線で示している。 In this case, machining is performed at a position close to the bottom surface of the cylindrical body 21. If the stepped punch 40 were used to machine to a position close to the bottom 2, there is a risk that the guide portion 44 would collide with and deform the previously machined bottom 2. Therefore, the stepped punch 40 is used to machine to a position that does not reach the bottom 2. The state after machining with this stepped punch 40 is shown by the two-dot chain line in Figure 3.
次いで、下部段部用パンチ43を筒体21に嵌合して、この段付きパンチ40で形成した初期段部51の位置を下方に押し下げるように、初期段部51の下方を拡径しながら加工して、下部段部13を形成する。この下部段部用パンチ43は、段付きパンチ40の成形部45と同じかわずかに小さい外径に形成されているため、段部52により拡径された筒体21の胴部23に嵌合され、該胴部23と芯合わせされる。また、この下部段部用パンチ43は、ガイド部44を有していないため、段付きパンチ40よりも底部2近くまで接近させることができる。 Next, the lower step punch 43 is fitted into the cylindrical body 21, and the area below the initial step 51 formed by the stepped punch 40 is expanded in diameter while being machined so as to press the position of the initial step 51 downward, thereby forming the lower step 13. The lower step punch 43 is formed with an outer diameter that is the same as or slightly smaller than the forming portion 45 of the stepped punch 40, so it is fitted into the body 23 of the cylindrical body 21, the diameter of which has been expanded by the step 52, and is aligned with the body 23. Furthermore, because the lower step punch 43 does not have a guide portion 44, it can be brought closer to the bottom 2 than the stepped punch 40.
なお、この下部段部用パンチ43により形成される下部段部13より下方位置は、下部段部形成工程を含め、拡径工程時にチャック部70により筒体21の外周面が保持される部分であり、テーパ状に形成しないで下部円筒部11をストレートのまま残しておく。 The area below the lower step 13 formed by the lower step punch 43 is where the outer surface of the cylindrical body 21 is held by the chuck 70 during the diameter expansion process, including the lower step formation process, and the lower cylindrical portion 11 is left straight rather than tapered.
次に、二番目に直径の小さい段付きパンチ(便宜的に図4により説明する)41により、下部段部13(図4には図示略)の若干上方位置に第1段部52を形成する。このとき、段付きパンチ41のガイド部44が下部段部13の大径部内に挿入して、パンチ41の筒体21への芯合わせがなされる。 Next, the second smallest diameter stepped punch 41 (explained in Figure 4 for convenience) forms the first step 52 slightly above the lower step 13 (not shown in Figure 4). At this time, the guide portion 44 of the stepped punch 41 is inserted into the large diameter portion of the lower step 13, aligning the punch 41 with the cylindrical body 21.
そして、この第1段部52を形成した後、第1段部52の前後が整形パンチ61によって滑らかなテーパ状に整形される(図5)。この場合、前述したように整形パンチ61の整形面65がストレートのテーパ面ではなく、半径方向外方にわずかに膨らんだ湾曲面状に形成されているので、前工程で形成された段部52を半径内方から十分に押し広げて、その痕跡を有効に消すことができ、滑らかなテーパ状に形成することができる。 After forming this first step 52, the front and rear of the first step 52 are shaped into a smooth tapered shape by a shaping punch 61 (Figure 5). In this case, as mentioned above, the shaping surface 65 of the shaping punch 61 is not a straight tapered surface, but is formed as a curved surface that bulges slightly radially outward. This allows the step 52 formed in the previous process to be sufficiently expanded from the radially inward direction, effectively erasing any traces of it and forming a smooth tapered shape.
そして、この段部形成工程と整形工程とを必要回数繰り返した後、最後に、上部段部用パンチ(図示略)によって筒体21の開口端部22の若干下方位置に上部段部14を形成する(上部段部形成工程)。この上部段部用パンチも下部段部用パンチ43と同様、ガイド部を有しない成形部48のみのパンチである。 Then, after repeating this step forming process and shaping process the required number of times, finally, an upper step punch (not shown) is used to form the upper step 14 slightly below the open end 22 of the cylindrical body 21 (upper step forming process). Like the lower step punch 43, this upper step punch is a punch that does not have a guide portion and only has a forming portion 48.
この上部段部形成パンチは、最も直径の大きい整形パンチ61の整形面65と同じかわずかに小さい直径に形成されているので、それまでに形成した筒体21の開口端部22から抵抗なく嵌合して芯合わせされる。そして、整形パンチ61で整形したテーパ面の最上部を加工して、上部段部14を形成する。上部段部14の上方はストレートの円筒状の上部円筒部12´(図7の二点鎖線参照)となる。 This upper step-forming punch is formed with a diameter that is the same as or slightly smaller than the shaping surface 65 of the largest diameter shaping punch 61, so it fits easily into and is centered on the open end 22 of the previously formed cylindrical body 21. The top of the tapered surface shaped by the shaping punch 61 is then machined to form the upper step 14. Above the upper step 14 is a straight, cylindrical upper cylindrical portion 12' (see the two-dot chain line in Figure 7).
この上部段部14を形成した後は上部円筒部12´をストレートのまま残しておくため整形工程を実施しないが、上部段部14を段付きパンチ41,42により形成すると、その前に実施された整形工程で整形したテーパ状部分がガイド部44により変形させられてしまうため、ガイド部44を有しないパンチ(上部段部用パンチ)を用いることにより上部段部14の下方部位を変形させないようにしている。 After forming this upper step 14, the upper cylindrical portion 12' is left straight, so no shaping process is carried out. However, if the upper step 14 were formed using stepped punches 41, 42, the tapered portion shaped in the previous shaping process would be deformed by the guide portion 44. Therefore, a punch without a guide portion 44 (an upper step punch) is used to prevent deformation of the lower portion of the upper step 14.
したがって、この一連の拡径工程によって形成されるテーパ状中間筒体51は、その底部2付近が缶軸Cに沿うストレート状の下部円筒部11に形成され、開口部22が同じくストレート状の上部円筒部12´に形成される。 The tapered intermediate cylinder 51 formed through this series of diameter expansion processes has a straight lower cylindrical portion 11 near its bottom 2 that follows the can axis C, and an opening 22 is formed in the straight upper cylindrical portion 12'.
[カール工程]
拡径工程の後、中間筒体50の上部円筒部12´のエッジを含む端部を径方向の外側に折り返しながら巻回することによりカール部5を形成する。このカール工程では、図7に示すように、複数のカーリングツール71が用いられる。
[Curling process]
After the diameter expanding step, the end portion including the edge of the upper cylindrical portion 12′ of the intermediate cylinder 50 is folded back radially outward and wound to form the curled portion 5. In this curling step, as shown in FIG. 7 , a plurality of curling tools 71 are used.
各カーリングツール71は、缶軸Cに公差する方向に沿う軸C1を中心に回転自在であり、その周方向に沿って成形用溝72を有している。そして、各カーリングツール71を中間筒体50の開口端に缶軸C方向に押し付けながら、上部円筒部12´の周囲を旋回させることにより、成形用溝72によって上部円筒部12´のエッジを含む端部を拡開しながら折り返して、カール部5を形成する。 Each curling tool 71 is rotatable around an axis C1 that intersects the can axis C, and has a forming groove 72 along its circumferential direction. Each curling tool 71 is pressed against the open end of the intermediate cylinder 50 in the direction of the can axis C while rotating around the upper cylindrical portion 12', causing the forming groove 72 to expand and fold back the end portion, including the edge, of the upper cylindrical portion 12', forming the curled portion 5.
このカール工程では、カーリングツール71がテーパ状中間筒体50を缶軸C方向に押圧するが、中間筒体50の開口端部は缶軸Cに沿うストレートの上部円筒部12´により形成されているとともに、それまでの拡径工程を経たことによる加工硬化の効果も相俟って、座屈や変形が生じにくい。 During this curling process, the curling tool 71 presses the tapered intermediate cylinder 50 in the direction of the can axis C. However, the open end of the intermediate cylinder 50 is formed by a straight upper cylindrical portion 12' that aligns with the can axis C. In addition, due to the work hardening effect achieved through the previous diameter expansion process, buckling and deformation are unlikely to occur.
このようにして製造される金属製カップ1は、底部2及び開口端部3付近に若干の長さのストレートの円筒部11,12が形成され、その間の胴部4の大部分が底部2から開口端部3に向けて漸次拡径するテーパ状に形成されている。その製造方法においては、筒体21の底部2側より開口端部22側の直径が大きい段部52,53を形成した後、その段部52,53を押し広げるようにテーパ状に整形するという工程を繰り返すことにより、胴部4の全体を滑らかなテーパ状に形成している。 The metal cup 1 manufactured in this manner has straight cylindrical sections 11, 12 of a certain length formed near the bottom 2 and open end 3, with most of the body 4 between them tapered, with the diameter gradually increasing from the bottom 2 to the open end 3. In this manufacturing method, steps 52, 53 with a larger diameter are formed on the open end 22 side of the cylindrical body 21 than on the bottom 2 side, and then the steps 52, 53 are repeatedly shaped to expand and taper, thereby forming the entire body 4 into a smooth tapered shape.
この場合、内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくい。また、最初に段部52,53を形成してからテーパ状に整形しているので、段部52,53を形成せずにテーパ状に加工する場合に比べて割れの発生も少なくなる。このため、滑らかなテーパ状の胴部4を形成することができる。 In this case, the metal material is pushed outward radially from the inner periphery, making it less likely to wrinkle. Furthermore, because the steps 52 and 53 are formed first and then tapered, cracks are less likely to occur compared to machining the material into a tapered shape without forming the steps 52 and 53. This allows for the formation of a smoothly tapered body portion 4.
また、この金属製カップ1の底部2は、最初の段階で形成される有底円筒状の筒体21に形成した底部2をそのまま用いており、この底部2より上方部分を拡径加工している。したがって、筒体21を形成する工程(筒体形成工程)は、既存の飲料缶用の設備をそのまま用いて実施することができる。 The bottom 2 of this metal cup 1 is the same as the bottom 2 formed on the bottomed cylindrical tube 21 formed in the initial stage, with the portion above this bottom 2 being enlarged in diameter. Therefore, the process of forming the tube 21 (tube forming process) can be carried out using existing equipment for manufacturing beverage cans.
なお、開口部3にはカール部5が形成されているため、口触りも滑らかである。 In addition, a curled portion 5 is formed at the opening 3, making it smooth to the touch.
上記実施形態では、拡径工程において、一つの段部を形成した後、この段部をテーパ面状に整形し、その後、その上方に新たな段部を形成してテーパ面状に整形するというように、段部形成工程と整形工程とを交互に繰り返したが、段部形成工程を複数回実施することにより、缶軸Cに沿って複数個の段部を形成した後、これら段部を底部側から1個ずつ順次整形することとしてもよい。また、2個以上の段部をまとめて整形することも可能である。 In the above embodiment, the step forming process and the shaping process were repeated alternately in such a way that one step was formed in the diameter expansion process, this step was then shaped into a tapered surface, and then a new step was formed above it and shaped into a tapered surface as well. However, the step forming process may be performed multiple times to form multiple steps along the can axis C, and then these steps may be shaped one by one from the bottom side. It is also possible to shape two or more steps together.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更可能である。 In addition, the above embodiment can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
C 缶軸
1 金属製カップ
2 底部
3 開口端部
4 胴部
5 カール部
6 ドーム部
7 内側テーパ壁部
8 リム部
9 立ち上がり部
11 下部円筒部
12 上部円筒部
13 下部段部
14 上部段部
15 テーパ筒部
21 筒体
25 カップ
41,42 段付きパンチ
43 下部段部用パンチ
44 ガイド部
45 成形部
47 円柱状外面
48 成形部
48a 凸状湾曲面
50 中間筒体
51 段部(初期段部)
52,53 段部
61 整形パンチ
63 テーパ状面
64 凸状湾曲面
65 整形面
70 チャック部
71 カーリングツール
72 成形用溝
C Can shaft 1 Metal cup 2 Bottom 3 Open end 4 Body 5 Curl 6 Dome 7 Inner tapered wall 8 Rim 9 Rising portion 11 Lower cylindrical portion 12 Upper cylindrical portion 13 Lower step 14 Upper step 15 Tapered tubular portion 21 Cylinder 25 Cups 41, 42 Stepped punch 43 Punch for lower step 44 Guide portion 45 Forming portion 47 Cylindrical outer surface 48 Forming portion 48a Convex curved surface 50 Intermediate tubular body 51 Step (initial step)
52, 53 Step portion 61 Shaping punch 63 Tapered surface 64 Convex curved surface 65 Shaping surface 70 Chuck portion 71 Curling tool 72 Forming groove
Claims (5)
金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程と、
絞りしごき工程後に、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を、底部側より前記開口端部側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、
を有し、
前記拡径工程は、
1つ以上の前記パンチを用いて、前記筒体の胴部に、該筒体の前記底部側の直径より前記開口端部側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、
1つ以上の前記パンチを用いて、前記段部を押し広げながら前記テーパ筒部に整形する整形工程と、を有するとともに、
前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有するガイド部と該ガイド部より大径の成形部とを連続させた段付きパンチを備えており、
前記段付きパンチの前記ガイド部を先行して前記筒体に挿入することにより、前記ガイド部を前記筒体に嵌合しつつ前記成形部により前記筒体を拡径し、
前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有する成形部を有する下部段部用パンチをさらに備え、
前記段付きパンチにより前記胴部の前記底部付近に初期段部を形成した後、該初期段部内に前記下部段部用パンチを嵌合して前記初期段部の下方部分を拡径しながら加工することにより、前記胴部の前記底部付近に下部段部を形成することを特徴とする金属製カップの製造方法。 A method for manufacturing a metal cup by press-forming a metal plate, comprising:
a drawing and ironing process for forming a cylindrical body with a bottom by drawing and ironing a metal plate;
a diameter expanding step in which, after the drawing and ironing step, a punch is pressed into the cylindrical body from the open end side to gradually expand the diameter of the body portion of the cylindrical body from the bottom side toward the open end side, thereby forming an intermediate cylindrical body having a tapered cylindrical portion;
and
The diameter expanding step includes:
a step forming step of forming a step in a barrel portion of the cylindrical body using one or more punches, the step having a diameter on the open end side of the cylindrical body that is larger than a diameter on the bottom side of the cylindrical body;
a shaping step of shaping the stepped portion into the tapered cylindrical portion while expanding the stepped portion using one or more of the punches;
the punch used in the step forming step includes a stepped punch having a guide portion having a cylindrical outer surface and a forming portion having a diameter larger than that of the guide portion, the punch being continuous with the guide portion;
The guide portion of the stepped punch is inserted into the cylindrical body first, thereby fitting the guide portion into the cylindrical body and expanding the diameter of the cylindrical body by the forming portion;
The punch used in the step forming step further includes a lower step punch having a forming portion with a cylindrical outer surface,
A method for manufacturing a metal cup, characterized in that an initial step is formed near the bottom of the body portion using the stepped punch, and then a lower step punch is fitted into the initial step and the lower part of the initial step is machined while expanding in diameter, thereby forming a lower step near the bottom of the body portion .
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