封罐机封罐成型过程仿真及滚轮曲线分析

摘要

金属罐的封罐质量对其承载产品的质量有着决定性的意义。二重卷边是金属罐制造工艺流程中最重要的环节，卷封滚轮是封罐机上最核心、最重要的零件之一。二重卷边的制造工艺在国内未见有相应的专利，国内各大高校或研究所也未见详细研究，封口滚轮沟槽曲线在国内外都没有统一的通用标准，因此本文的研究成果填补了国内学术空白，对封罐机的研究、发展；卷封机构零部件的设计都有着重要的意义。 本文利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA中强大的显式动力分析模块，及其后处理软件LS-PREPOSTD，取罐号为10120的金属圆罐容器为例，使用UG软件建模，对金属罐二重卷边过程进行数值化仿真模拟，得到了平整光滑、无缺陷的二重卷边，并对卷封工艺进行研究，找到提高金属罐生产效率及延长卷封滚轮使用寿命的方法。 本文借助薄壳成形理论、主应力法、近似能量法为理论依据，对卷封力进行理论计算，并通过有限元分析得到了与实际更为接近的卷封力值。本文根据罐盖边缘受力，分析卷封曲线各部分对二重卷边所起的作用，并对四种常用曲线的卷封过程进行分析，得出各个滚轮在卷封弯曲过程中的受力图，找到其中性能最好的曲线，并对其进行优化，使其在工作过程中的几次应力集中现象得到消除或减弱，从而得出最理想的头道滚轮沟槽曲线。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1金属包装材料和容器

1.1.1镀锡薄钢板(马口铁)

1.1.2三片罐制造流程

1.1.3我国金属容器行业发展方向

1.2卷封机构的结构类型

1.2.1罐身旋转型封罐机

1.2.2罐身固定型封罐机

1.3金属包装容器的二重卷边

1.3.1影响二重卷边的主要因素

1.3.2常见次品类型及成因

1.4课题的背景与意义

1.5课题的主要内容

第2章弹塑性力学理论及有限元软件介绍

2.1弹塑性力学中的有限元法

2.1.1有限元思想概述

2.1.2薄板弯曲的基本概念

2.1.3圆柱壳的弯曲平衡方程

2.1.4本构方程与屈服条件

2.2有限元软件介绍

2.2.1有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA简介

2.2.2 LS-DYNA软件的行业应用范围

2.3 LS-DYNA基本理论

2.3.1 LS-DYNA显示动力分析的基本概念

2.3.2 LS-DYNA3D中的接触算法及接触类型

2.3.3 LS-DYNA显式时间积分与时步控制

2.3.4 LS-DYNA接触中的摩擦力

2.4本章小结

第3章卷封力的理论计算

3.1封罐受力成型原理

3.2卷封力计算的目的和意义

3.3卷封力的理论计算

3.3.1头道卷封力P(1)

3.3.2二道卷封力P(2)

3.3.3 P(1)的理论计算

3.4本章小结

第4章二重卷边成型有限元仿真模拟研究

4.1二重卷边工艺

4.1.1二重卷边及成形工艺

4.1.2二重卷边结构及技术要求

4.2模型参数的确定

4.3模型建立及前处理

4.3.1建模及网格划分

4.3.2材料选取

4.3.3刚体与刚性墙

4.3.4单元选择及参数设定

4.3.5接触选项

4.3.6加载、约束及边界条件

4.3.7沙漏控制

4.4模拟所得数据与理论值比较

4.4.1外观要求

4.4.2叠接率

4.4.3卷边厚度

4.4.4卷封力

4.4.5模拟中的次品情况

4.4.6修改卷封工艺

4.5本章小结

第5章头道卷封滚轮曲线分析与优化

5.1引言

5.2滚轮的材质和工艺要求

5.2.1封口滚轮材料的选择

5.2.2卷封滚轮的加工工艺路线

5.3头道滚轮曲线的类型与工作过程分析

5.3.1头道卷封曲线类型

5.3.2头道卷封曲线数值选定

5.3.3头道卷封曲线各部分对二重卷边所起的作用

5.3.4头道滚轮曲线在使用中的变化

5.4基于ANSYS/LA-DYNA的头道滚轮曲线应力分析

5.4.1四种曲线卷封性能分析

5.4.2卷封曲线的优化与拟合

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

作者简介