数值模拟技术在新型金属易拉罐成形工艺中的应用【文献综述】

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1、毕业设计文献综述机械设计制造及其自动化数值模拟技术在新型金属易拉罐成形工艺中的应用1引言近年来，易拉罐的消耗量急剧上升，然而现在的易拉罐一般为铝制易拉罐，所以在易拉罐消耗的同时铝的消耗也在不断的上升，为了减少铝的消耗，世界各国都在不断的努力改进铝制易拉罐，比如像降低壁厚，这是不叫有效地一种方法，虽然单个所减省的材料不是很多，但是如果在数量上比较庞大的话，所减省的材料就显而易见了。所以在未来的设计中，如何降低铝的使用量，减少不可再生资源的使用，将成为设计的重点，实现真正的可持续发展设计。2铝制易拉罐

2、的概述2.1铝制易拉罐的发展史及其现状易拉罐最初是在美国发明的，它继承了以往罐形的造型设计特点，在顶部设计了易拉环。这是一次开启方式的革命，给人们带来了极大的方便和享受，因而很快得到普遍应用。到了1980年，欧美市场基本上全都采用了这种铝罐作为啤酒和碳酸饮料的包装形式。随着设计和生产技术的进步，铝罐趋向轻量化，从最初的60克降到了1970年的21～15克左右。1959年,美国俄亥俄州帝顿市DRT公司的ERNIE.C.FRAZE(艾马尔·克林安·弗雷兹)发明了易拉盖,即用罐盖本身的材料经加工形成一个

3、铆钉,外套上一拉环再铆紧,配以相适应的刻痕而成为一个完整的罐盖。这一天才的发明使金属容器经历了150年漫长发展之后有了历史性的突破。同时，也为制罐和饮料工业发展奠定了坚实的基础。易拉罐发源于美国又盛行于美国[4]。美国是世界铝饮料罐的最大生产国和消费国。美国铝罐使用数量1984年超过620亿只，1987年超过700亿只，1988年超过800亿只，1990年超过900亿只，1994年超过1000亿只。美国铝易拉罐主要用于包装饮料，如1992年饮料铝罐量为928亿只，占当年饮料罐总量957亿只的97％

4、，铁皮罐仅为29亿只、占3％。2001年美国啤酒和软饮料铝罐用量为近1000亿只，其中软饮料罐640亿只，啤酒罐330亿只。日本铝罐的产量已经连续多年增长，从1985年的30亿只分别增加到1987年的55亿只、1989年的81亿只、1991年的102亿只、1993年的118亿只、1995年的159亿只和1997年的166亿只，铝罐的大部分是啤酒罐，如1997年为95亿只、占57％，碳酸饮料罐有35亿只、占21％，其他饮料罐30亿只、占18％。从上世纪80年代中期以来，欧洲饮料罐市场一直呈现稳定增长

5、之势。1990年，欧洲饮料罐消费量第一次超过200亿只，1993年达250亿只，1995年突破300亿只。1996年下降了2％，由上年的322亿只减为316亿只。1997年，欧洲饮料罐市场重又恢复了平稳增长，年增幅为5％，总消费量上升到335亿只，为历史最高水平。其中，清凉饮料罐185亿只、比上年增长5．1％，啤酒罐150亿只、比上年增长7％。欧洲饮料罐中铁皮罐和铝罐各约占一半。中南美洲的铝罐消费量也比较大，每年近200亿只。亚洲（日本除外）的铝罐年消费量也不下200亿只。中国铝易拉罐消费量现在每

6、年有80多亿只。如今，易拉罐很大一部分被用于啤酒和饮料行业。拿啤酒行业来说，它的方便，安全等优点深受广大消费者的喜爱。随着科学技术的不断发展，我们也不难从易拉罐啤酒的工艺流程中看出，其实易拉罐啤酒的工艺流程相当的简单，并不存在什么高难度的工艺难点，也鲜有昂贵的设备机械，然而它所带来的市场价值却是庞大的，而其市场潜力也是巨大的，这也是不可能被忽视的原因之一！世界在发展，科技在发展，人们也不断的再追求便捷，轻松的生活。这也导致了这么多的铝制易拉罐被消耗，可想而知，这其中又有多少的铝元素在流失。虽然各个

7、国家对铝、铁、铜等这些非再生资源都有在回收，并且回收技术也比较成熟，但是尽管如此，还是有大部分的铝从地球上消失。2.2铝制易拉罐的优缺点对于现在流行的铝制易拉罐来说，其还存在着诸多不足之处，这也是我们需要去改进的地方。从铝制易拉罐发明至今，有许多缺点已经慢慢的消失，不过还是有一部分的缺点遗留下来需要我们去改进。而随着社会的发展，人们又对铝制易拉罐提出了新的要求，其中最主要的一点就是要其适合可持续发展的战略。铝制易拉罐的主要成分是铝，而铝是不可再生的资源，使用了也就是消耗了，不会再次出现，虽然现在的

8、回收技术相对以前来说是非常发达的，不过损耗肯定是存在的，这也是为什么要不断改进铝制易拉罐的原因之一。铝制易拉罐的质量相对比较轻，而且强度也比较大，不会生锈，安全可靠，且铝是一种比较耐磨的材料，在生活中，铝制品随时间或者被人为消耗比较少，这也是铝制易拉罐的优点，也是导致其被广泛使用的原因之一[14]。2.3铝制易拉罐的铝材生产技术及成形铝制易拉罐的生产要经过40多道工序，其中和铝材相关的主要工序有：落料、冲杯、变薄拉伸、修边、冲洗、外印、内喷涂、烘干、缩颈、翻边等。铝板材也必须有适当