铝质易拉罐轻量化的罐型分析与模具改进_叶凯
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淮海工学院毕业论文题目:易拉罐形状和尺寸的最优设计作者:吴杰学号:********** 系(院):数理科学系专业班级:信息与计算科学032指导者:谭飞(高等数学教研室主任)评阅者:2007年5月连云港毕业论文中文摘要毕业论文文摘要目录1 引言 (1)1.1易拉罐的发展和前景 (1)1.2 实际调研 (2)1.3基本设计方案 (2)2可口可乐易拉罐的优化设计 (3)2.1模型的假设 (4)2.2数据测量 (4)2.3符号说明 (5)2.4 模型的建立与求解 (5)2.4.1 模型一的建立与求解 (5)2.4.2 模型二的建立与求解 (7)2.4.3 模型三的建立与求解 (9)2.5 模型的评价与推广 (11)结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)图1 罐体主要尺寸图 (4)图2 圆柱罐体剖面图 (5)图3 柱台罐体剖面图 (7)图 4 罐体受压性能图 (10)表 1 罐体主要尺寸 (4)表 2 罐体物理性能 (10)1 引言1.1易拉罐的发展和前景铝质易拉罐具有许多优点,如重量轻、密闭性好、不易破碎等,被大量用作啤酒、碳酸类饮料、果汁等食品的包装材料。
1963 年,易拉罐在美国得以发明,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。
经过30多年来的发展已在全球形成庞大的生产规模,供求关系已出现严重的失衡。
即使是易拉罐技术发展最快,消费水平最高的美国,近年来罐厂生产能力的提高比消费需求增长快,生产能力年增2%,而需求量年增1%,同样出现年生产能力超过需求10亿只的局面。
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。
国内的易拉罐业始于80年代,当时年产仅24亿只,随着原罐厂进行重大技术改造的完成以及国外罐业投资者的资本输入,到目前全国易拉罐年生产能力超过100亿只。
铝质易拉罐成形工艺与模具设计一、铝质易拉罐成形工艺1. 拉伸成形铝制易拉罐的成形过程中,拉伸是关键工艺之一,直接影响着成品的质量。
拉伸成形时,先将铝板切成需要大小,托盘形状的平板,然后按照所需尺寸、形状和厚度拉伸成形。
在拉伸成形的过程中,需要注意一些技巧和细节,例如控制拉伸速度,调整数据配比、制定合理的拉伸路径等等。
同时,在拉伸时还需要进行调整,以保证成品的外形和质量。
2. 切割成型切割成型是指在预先成形的铝板上通过设备进行切割,成型想要形状的易拉罐杯子,成品厚度控制在0.19至0.23毫米之间。
易拉罐杯口的口缘要经过双面尖刀切割,同时调整切口深度、尖刀尺寸和切割角度等参数。
3. 凸缩成型凸缩成型是铝制易拉罐的主要成型过程之一,同时也是成品质量的决定因素之一。
凸缩成型是将铝板固定于轧机上,通过凹凸模具实现的,成型极度复杂,数控技术与手工的配合是保证好成品质量的必要条件。
凸缩成型对于模具较为关键,模具的设计和出品必须精细,以免影响到成品的质量。
4. 焊接封口焊接封口是铝制易拉罐成型方法之一,同时也是最终成型的关键一步,焊接的好坏决定了易拉罐的密封性。
焊接的时候需要特别环节保证所用焊接机的温度、压力和時間等数据,同时焊接位置也需仔细调整,保证焊点良好并且清晰,达到密封与美观的双重效果。
二、铝质易拉罐模具设计1. 模具设计规格铝制易拉罐的模具设计是关键,它决定着成品质量的好坏。
在模具设计上,需要规定一套详细、合理、科学的设计规格,包括成品尺寸、重量、物料完全利用、模具材质和性能要求以及制程工艺和相应的工艺参数等。
2. 模具生产工艺规范铝质易拉罐模具的生产工艺规范较为严格,首先需要考虑模具的材质、精度要求、表面质量以及相应检测控制规范等。
在制作模具边,精度控制是关键,要求精度高、尺寸准确、表面光洁度好,才能保证易拉罐成品质量达到标准,并且生产过程中能够保证模具的损失减少,能够尽快地完成成品生产。
3. 模具成型工艺模具成型工艺要考虑整个生产流程和各个关键节点。
铝质易拉罐成形工艺与模具设计铝质易拉罐是一种广泛应用于食品、饮料、药品等行业的包装容器,已成为人们生活中不可缺少的重要产品。
而铝质易拉罐的成型工艺和模具设计是保证其生产质量和生产效率的关键环节。
本文将从以下几个方面进行探讨。
一、铝质易拉罐成型工艺铝质易拉罐成型工艺一般是由冲压、拉伸、精修等工序组成的。
具体细节如下:1.冲压工序冲压工序是将铝板切割成制罐形状的第一步。
在这个工序中,冲床先按照模具的形状对铝板进行切割,再将冲下来的制罐片通过模具形成凸台,初始制成易拉罐的基本形状。
2.拉伸工序拉伸工序是接下来进行的工序,是将冲制出来的铝质薄板加热,通过拉伸机器进行拉伸,形成整个易拉罐容器对称、光滑的表面等特点。
3.精修工序精修工序一般是针对于拉伸工序中拉伸模具与铝质薄板接触不充分造成对容器内部边缘的损害而进行的补救工序。
基本上,就是将不顺畅的罐口进行切割毛、修边、烫毛、修平等操作,使得罐口达到外观和质量双重标准。
二、铝质易拉罐模具设计铝质易拉罐模具设计是成形工艺中不可缺少的一部分,而好的模具设计可以提高生产效率,减少生产成本,优化生产流程等。
1.模具的结构设计结构设计是模具设计中的重中之重。
易拉罐模具一般分为凸模、凹模、底板等组成,凸模和凹模需要进行素描设计,而底板则需考虑铝质易拉罐容器的容量设计。
此外,为了保证模具的结构完整性,模具还需要结构稳定,以确保模具的寿命。
2.模具材料的选择模具材料的选择是模具设计中不可忽略的一部分,因为模具的结构完整性和耐腐蚀性是制造铝质易拉罐的关键因素之一。
模具材料需要具有硬度、强度、韧性、抗腐蚀性等多种性质,常见材料有钢、硬化铝板等。
3.模具的加工与调试在模具的加工和调试过程中,需要对模具进行多次校正和微调,从而保证模具的精度和准确性。
模具的加工需要采用精密加工,通过数控机床等设备实现模具的高精度。
综上所述,铝质易拉罐成型工艺和模具设计是实现铝质易拉罐生产高质量和高效率的关键环节。
经典产品开发案例——易拉罐引言易拉罐是我们日常生活中再常见不过的产品,而事实上早在1959年它便诞生了,至今已有了50多年的历史。
挑选易拉罐作为案例分析,是因为我相信简单却又经久的设计就是最成功的,这些经典产品历经了时间和用户的考验,在易拉罐简单的设计背后却有许多值得学习的常识和经验。
生活中有很多这样的产品,比如拉链、圆珠笔、白炽灯、缝纫机、复印机、剃须刀等等。
这些发明悄然地改变了世界,伴随我们的生活工作。
而我们常常忽视了它们的优秀,在科技更新速度日益飞升的今天,大多数人变得麻木,诸如“什么时候发明的”,“有什么独特的设计”,“功能是如何实现的”这些问题也仅仅是和我们打了个照面而已。
我们欣然地接受这些伟大的发明家们的创造,对于我们而言,花尽可能少的时间知道它怎么使用就足够了,甚至懒惰到可以包容一些并不合理的设计。
之所以叫易拉罐,是由于它在顶部的设计采用了易拉环的结构,这是一次开启性的革命,也给人们的生活带来了极大的便利和享受。
1 易拉罐的诞生与市场需求我们知道,新产品的开发首先应该做的就是需求分析。
需求分析首先要确认已存在产品或系统的未确认缺点及未来可能发生的潜在问题,然后确认用户目前及未来还没有满足的希望。
首先,要了解,大部分灌装饮品如汽水、啤酒等都注满二氧化碳,因此铝罐要承受的压力极大,约每6.5平方厘米需要50公斤的力度,才能把拉盖开启。
如何让使用者轻易将拉盖开启正式制造拉盖的一大难题。
最早的铝罐需要分离式的开罐器,这一局限性使得许多场合下应用都不便利。
1959年,俄亥俄州的艾玛弗兰兹发现外出郊游时喝冰啤酒很困难,于是他用汽车保险杠杆打开啤酒,弗兰兹想要找到更好的办法,思考如何将开罐头的杠杆粘在杠杆上。
他彻夜未眠,终于找到了发明的灵感,当然这也他在达顿可靠工具制造公司的工作经验密不可分,他在金属的制作和刻痕上有着丰富的经验积累,弗兰兹于1963年取得易拉罐的专利权。
他也声明,易拉罐不是他个人发明的,自1800年来大家就一直在研究这个问题,他所做的知识找出将拉环粘到罐顶部的方法。
易拉罐形状和尺寸的最优设计模型查建飞 郑娴雅 金兰贞 (2006年获全国二等奖)摘要:目前,易拉罐饮料在市场上的销量很大,易拉罐的需求也是难以估计的。
而资源是有限的,因此易拉罐的最优设计是非常有必要的。
本文着重从形状和尺寸的角度分析碳酸饮料的铝质易拉罐,在容积确定的条件下以材料最省为目标建立优化模型。
首先对雪碧、可口可乐、蓝带啤酒等易拉罐容器进行测量,获取实测值。
针对易拉罐现有形状和尺寸等数据,进行综合分析,建立了逐渐改进的三个数学模型。
模型Ⅰ:把易拉罐近似地看成一个正圆柱体,在易拉罐的容积一定时,以材料最省为目标,用求极值的方法求得易拉罐高度h 与底面半径r 之间的关系为()r h 21αα+=,用实测值进行验证发现比较吻合,但还是有一定误差存在,因此进一步建立模型Ⅱ进行分析。
模型Ⅱ:进一步考虑易拉罐的形状,即罐体上面部分是一个正圆台,下面部分是一个正圆柱体时,利用线性规划方法求得此时易拉罐的最优设计。
通过对模型Ⅰ中的圆柱型易拉罐的对比,所得模型与实测值更加吻合。
模型Ⅲ:以材料最省为主要目的,兼顾易拉罐的舒适度进行设计,建立模型,并给出具体的设计方案。
最后结合本模型的建立过程写对数学建模的认识与数学建模过程的难点。
关键词:最优设计 形状与尺寸 合适度一、问题重述生活中我们发现饮料量为355毫升的可口可乐、青岛啤酒等销量很大的饮料易拉罐的形状和尺寸几乎都是一样的。
这应该是某种意义下的最优设计。
当然,对于单个的易拉罐来说,这种最优设计可以节省的钱可能是很有限的,但是如果是生产几亿,甚至几十亿个易拉罐的话,可以节约的钱就很可观了。
请通过数学建模来分析上述情况并回答如下问题:(1)取一个饮料量为355毫升的易拉罐,测量你们认为验证模型所需要的数据,并把数据列表加以说明;如果数据不是你们自己测量得到的,请注明出处。
(2)设易拉罐是一个正圆柱体。
什么是它的最优设计?其结果是否可以合理说明你们所测量的易拉罐的形状和尺寸。
易拉罐的设计及制造技术研究易拉罐是一种广泛应用于饮料、食品、化妆品等包装领域的中空容器,它的设计与制造技术是影响易拉罐质量的重要因素。
本文将会从易拉罐的设计、制造工艺及质量控制三个方面对其进行系统分析。
一、易拉罐的设计易拉罐的设计是产品成功的关键之一,它需要考虑容器的结构、尺寸、材料、印刷等多方面因素。
容器结构方面,易拉罐需要满足容易堆叠、易于搬运、方便开启等要求。
尺寸方面,设计师需要考虑容器大小与容量,以适应不同的市场需求。
材料方面,选用易拉罐材料需要考虑对食品安全的要求,同时材料的强度与可塑性也是重要考虑因素。
印刷方面,易拉罐需要在印刷时保证符合容器结构与容量,印刷质量要求高,使用耐久的印刷油墨。
二、易拉罐的制造工艺易拉罐的制造工艺包括材料成形、印刷、成品制造、质量检测等多个环节。
其中,材料成形是易拉罐制造的第一步,主要包括两种方法:成型与深冲。
成型包括拉伸、冲压、转辊成型等,需要通过模具将材料成型为易拉罐形状。
深冲是用模具将材料冲压成需要的形状,主要用于制造无缝易拉罐。
印刷是为了在易拉罐表面印上品牌、产品信息等。
成品制造则包括容器缺口、易拉盖封口、外观烤漆、清洗消毒等多个工序。
质量检测需要在制造过程的每一个环节进行检测,在成品制造后进行全面检查,以保证易拉罐的质量达到标准。
三、易拉罐的质量控制易拉罐的质量控制需要进行多项检测,以确保容器质量达到要求。
检测仪器包括拉伸试验机、硬度计、厚度测量仪、表面检查仪等。
质量检测需要了解易拉罐薄壁成型引起的微变形、冲压、缺口等方面的工艺特点,同时也要考虑环保等各种方面的影响。
通过严格的质量控制,易拉罐能够在市场上保持良好的口碑,并赢得广大消费者的信赖。
总结综上所述,易拉罐的设计与制造技术对产品质量具有重要影响。
设计应考虑到容器的结构、尺寸、材料、印刷等多个因素,制造过程应注重工艺特点与环保等诸多方面的考虑。
质量控制应在材料成型、印刷、成品制造、质量检测等多个环节进行检测,确保产品质量达到标准。
易拉罐轻量化设计技术与应用分析一、引言随着环保意识的不断提高,轻量化设计技术越来越受到重视。
在易拉罐等包装材料中,轻量化设计技术的应用也逐渐得到了广泛推广。
二、易拉罐轻量化设计技术的特点(1)氧化铝渗透涂层技术该技术采用高温喷涂氧化铝,形成具有微孔结构的涂层,可以有效提高易拉罐的密封性和耐腐蚀性,同时还能减少易拉罐用料量,实现轻量化设计。
(2)储能减薄技术储能减薄技术是指在易拉罐加工过程中,通过精准控制金属材料的厚度和形状,实现储能减薄,从而达到轻量化的目的。
(3)高强度铝材料高强度铝材料是指具有超过300MPa抗拉强度的铝合金材料。
对于易拉罐这类包装材料而言,采用高强度铝材料可以实现更轻盈、更耐用的设计效果。
三、易拉罐轻量化设计技术的应用轻量化设计技术的应用不仅可以实现环保节能,还可以降低易拉罐生产成本,并且可以提高易拉罐的使用性能。
具体来说,易拉罐轻量化设计技术的应用主要有以下三个方面:(1)降低使用成本轻量化设计可以大量减少易拉罐的用料量,降低生产成本,并且节约运输和储存成本。
(2)增强包装稳定性通过采用储能减薄技术和高强度铝材料,易拉罐的高度和形状得以精准控制,从而提高其稳定性和耐用性,增强包装的保护作用。
(3)提高产品附加值轻量化设计可以大幅降低易拉罐的重量,从而提高产品的便携性,方便消费者的携带和使用,增加产品的附加值。
四、总结易拉罐轻量化设计技术的应用是包装行业发展的必然趋势,在生产过程中,我们可以通过氧化铝渗透涂层技术、储能减薄技术和高强度铝材料等手段实现更轻盈、更耐用、更环保的包装效果,进一步提升易拉罐产品的质量和附加值。
铝质易拉罐成形工艺及模具
铝质易拉罐是一种新型的包装材料,广泛应用于饮料、啤酒、汽油等行业。
铝质易拉罐不仅具有漂亮的外观,还有良好的保鲜性能和方便的开盖方式。
铝质易拉罐的成形工艺主要分为冷成形和热成形两种。
冷成形通过将铝制材料压制成形,再用定型模具将其冷却进行成型。
热成形则是在高温条件下热成型,可以使铝材料更好的流动性和形变性,因此热成形相对而言更加复杂,但成形后的易拉罐质量更加稳定。
铝质易拉罐的制造过程中,模具起着至关重要的作用。
模具的材料、制造工艺对成品质量和生产效率都有重要影响。
目前,常用的易拉罐模具主要有毛坯模具、铆接铸造模具和转弯模具。
毛坯模具一般是采用铸造或加工最终成形的模具,适用于生产中等或大容量的易拉罐。
铆接铸造模具则是将铲切口与筒壳通过机器铆接,最终拼接成模具,可以用于不同材料的易拉罐。
转弯模具一般用于小规模生产,它可以将铝片在机器上通过弯曲成型,成形效率高,而且制造成本较低。
关于易拉罐的成型工艺和模具,还有一些需要注意的问题。
首先,铝材料应选择符合标准的优质铝材,以确保易拉罐质量
稳定。
其次,在模具设计和制造过程中,必须严格控制模具尺寸精度,避免因尺寸误差引起的成品质量问题。
此外,还需要注意物料的流动性、气泡和缺陷等问题,以确保易拉罐生产的质量和效率。
铝质易拉罐的成形工艺和模具不断更新和发展,推动了整个易拉罐市场的发展。
通过技术创新和实践经验,我们相信,未来易拉罐的制造工艺和模具将更加高效、精准和可靠,为消费者提供更加优质、方便和安全的包装产品。
铝质易拉罐轻量化实现途径及其关键技术叶凯;傅高升;林娜【摘要】轻量化是降低铝质易拉罐生产成本、促进技术进步的重要手段。
分析了实现铝质易拉罐轻量化的主要技术途径,包括减薄铝板材厚度和减小罐口直径2个方面。
在此基础上,探讨了改善铝板材冶金质量与变形性能、优化罐型并改进工装模具等实现轻量化的关键技术。
%Lightweighting is an important way to reduce cost of aluminum cans production and promote technical advances . Two primary means of thinning aluminum sheet thickness and reducing diameter of can neck to realize lightweighting of aluminum easy-open cans are analyzed. Key technologies such as the improvement of Al plate metallurgical quality and deformation performance, optimization of cans’shape as well as improvement of process tooling are further discussed.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】5页(P65-69)【关键词】铝质易拉罐;轻量化;厚度减薄;小径化【作者】叶凯;傅高升;林娜【作者单位】漳州职业技术学院机械与自动化工程系,福建漳州 363000;福州大学材料科学与工程学院,福建福州 350116;漳州职业技术学院机械与自动化工程系,福建漳州 363000【正文语种】中文【中图分类】TB482.2;TF821铝质易拉罐作为一种金属包装,具有质轻、可回收性好等优点。
铝质易拉罐
Hosf.,WF;王世德
【期刊名称】《科学(中文版)》
【年(卷),期】1995(000)001
【总页数】6页(P16-21)
【作者】Hosf.,WF;王世德
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TS206
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3.铝质易拉罐成形技术及应用 [J], 叶凯
4.基于有限元模拟铝质易拉罐的罐底结构优化 [J], 林明山;林娜;胡滨铠
5.铝质易拉罐轻量化的技术手段 [J], 林明山;林娜
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