易拉罐成形过程数值模拟

论文摘要

易拉罐作为液体饮料的主要包装容器之一已经具有较长的发展历史。其生产工艺也随着科技的进步和竞争的加剧而不断地改进。为了进一步降低生产成本,提高市场竞争力,现代的易拉罐设计要求在满足基本的容量、压力、强度和稳定性能等要求的前提下,尽可能的减少对生产用材的消耗,这就需要我们对易拉罐的成形性能有充分的认识,深入了解易拉罐的成形过程,从而开发出厚度更薄、强度更高的易拉罐容器。本课题采用轴对称模型对易拉罐的成形过程进行数值模拟,分析易拉罐拉深成形过程的特点和材料流动规律,并在保证易拉罐强度刚度,稳定性能要求的情况下,对罐体的结构进行优化设计。通过进行易拉罐拉深成形过程的计算机数值模拟,可以对易拉罐的制造工艺方案进行分析,优化模具和工艺设计,预测生产过程中可能出现的各种工艺缺陷。而且以模拟结果为依据提出改进模具和工艺参数的办法,不仅可以优化工艺参数,还可以对坯料的形状和结构进行优化。从而可以降低模具开发费用、缩短制模时间、提高产品成品率和材料利用率,最终达到降低生产成本的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 易拉罐的发展状况
• 1.2 易拉罐的结构特点
• 1.3 易拉罐的生产工艺
• 1.4 易拉罐的罐体材料
• 1.5 课题研究背景
• 第二章 易拉罐成形方式及材料因素的影响
• 2.1 易拉罐成形过程
• 2.1.1 易拉罐冲杯过程的变形和受力
• 2.1.2 易拉罐复冲过程的变形和受力
• 2.2 材料因素对易拉罐成形性能的影响
• 2.2.1 屈服极限
• 2.2.2 抗拉极限
• 2.2.3 延伸率
• 2.2.4 屈强比
• 2.2.5 应变硬化指数
• 2.2.6 厚向异性指数（塑性应变比）
• 2.2.7 平面各向异性系数
• 第三章 易拉罐有限元模拟的理论基础
• 3.1 有限元法的基本思想
• 3.2 板料成形有限元分析显式算法
• 3.2.1 动态显式算法的运动模型
• 3.2.2 动态显式算法的有限元方程
• 3.3 有限元分析的一般过程
• 3.3.1 前处理
• 3.3.2 求解
• 3.3.3 后处理
• 3.4 板料数值模拟常用的材料模型
• 3.5 板料数值模拟的单元类型
• 3.6 易拉罐成形数值模拟的前处理技术
• 3.6.1 几何造型与数据传输
• 3.6.2 有限元网格的划分
• 3.6.3 有限元网格的发展
• 3.6.4 有限元网格划分的应用
• 3.7 易拉罐成形数值模拟的后处理技术
• 第四章 易拉罐成形过程的有限元模拟
• 4.1 工艺方案的设计与计算
• 4.2 各次拉深模拟过程
• 4.2.1 第一次拉深模拟过程
• 4.2.2 第二次拉深模拟过程
• 4.2.3 第三次拉深模拟过程
• 4.3 多次拉深成形数值模拟关键技术
• 第五章 易拉罐成形过程中的缺陷及其模拟技术
• 5.1 起皱及其数值模拟技术介绍
• 5.1.1 起皱变形的力学分析
• 5.1.2 拉深工艺性对起皱的影响
• 5.1.3 防皱压边装置的使用
• 5.1.4 起皱数值模拟技术的研究
• 5.2 拉裂及其数值模拟技术介绍
• 5.2.1 拉裂产生的原因
• 5.2.2 防止易拉罐拉裂的措施
• 5.2.3 拉裂数值模拟技术的研究
• 第六章 易拉罐罐体形状的优化设计
• 6.1 易拉罐简化模型的分析
• 6.2 基于响应面近似的罐体优化设计
• 6.2.1 初步确定罐体直径d的范围
• 6.2.2 罐盖几何尺寸的优化
• 6.2.3 易拉罐总体优化
• 6.3 优化结果的讨论
• 第七章 基于优化结果的易拉罐成形模拟
• 7.1 第一次拉深模拟过程
• 7.2 第二次拉深模拟过程
• 7.3 第三次拉深模拟过程
• 7.4 底部成形模拟过程
• 7.5 端部缩口模拟过程
• 第八章 总结与展望
• 8.1 论文总结
• 8.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表