1、毕业设计开题报告 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 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 本课题国内外研究动态 近几年来，易拉罐的消耗量不断地增加，而现在所使用的易拉罐材料一般都为铝合金，这些材料都为不可再生资源，所以我们必须要减少这些资源的使用量，以此来减少不可再生资源的使用，坚持可持续发展。由于易拉罐的使用量过大，单单我国每年使用量就超过几十亿，不难看出来，只要稍稍减少这些材料的使用，从总体上讲就可以大大减少这些资源的消耗。在传统的设计中，降低铝罐的壁厚 度，能够有效地降低材料的使用率，不过需要在保持其硬度和强度等不变的情况下。 在开发这些
2、产品的同时，需要用到一些先进的技术。 通常，多数公司都采用常规的设计方法，即首先进行不同的方案设计，并绘制出工程图纸，然后在经过较长时间的基于经验的方案论证后，选出较合适的方案并试制出物理样机，此后进行试验设计，并对物理样机在多种工况下进行测试，当发现结构或性能方面有缺陷时，就修改设计方案及工程图纸，然后再次制造物理样机并对其进行测试。不难看出这种传统的物理样机 “制造 -试验 ”的方法大大增加了新产品开发的周期和成本。数值模拟技 术 这可以说是刚好弥补了这开发缺陷。数值模拟 也叫计算机模拟。它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目
3、的。数值模拟技术不仅能够节省开发新产品的成本，而且，能在某些人类无法做到的领域发挥其功效，通过数值模拟可以回答一些经验设计时无法回答的问题。数值模拟技术也在不断地发展，从而提高其模拟的效率、精度、分析模拟能力等。 选题的依据和意义 目前，易拉罐基本都是铝制品，但是铝制品的成本比较高，生产线投资成本大，所以需要一些新型的设计来弥补这些缺点。比如在易 拉罐中减少材料，虽然每个易拉罐所减少的材料并不多，但是与其庞大的数量向比较，总体所减少的量还是相当可观的。在传统的设计中，使其强度、硬度等保持不变，但改变其壁厚度，以此来减省材料，以达到我们所需要的目的。在如今社会，易拉罐的消耗量相当之大，单是我国每
4、年所消耗的易拉罐已有几十亿，那么这么多易拉罐其所消耗的成本又会是多少？在地球资源日益减少的今天，如何来减省这些不可再生资源，使其能够更加充分的被我们利用？在产品开发的过程中，按照传统的开发过程，需要先设计，再制造，再试验，假如实验失败还要重新对新产品进行设计和试 验，这样大大增加了新产品研究的成本，也是研究周期不断的拉长。对于当代科技告诉发展的今天，时间就是财富，所以在新产品的开发上要不断地减少研究周期，降低开发成本。那么如何来实现这些要求？因此，需要通过技术上的更新，比如数值模拟技术一样，通过前期在电脑上的计算和模拟，达到预期的设计要求。在科学发展的今天，数值模拟技术也越来越受到社会的关注。
5、数值模拟技术 在计算机上实现一个特定的计算，非常类似于履行一个物理实验。这时分析人员已跳出了数学方程的圈子来对待物理现象的发生，就像做一次物理实验。 数值模拟 实际上应该理解为用计算 机来做实验。比如某一特定机翼的绕流，通过计算并将其计算结果在荧光屏上显示，可以看到流场的各种细节：如激波是否存在，它的位置、强度、流动的分离、表面的压力分布、受力大小及其随时间的变化等。通过上述方法，人们可以清楚地看到激波的运动、涡的生成与传播。总之 数值模拟 可以形象地再现流动情景，与做实验没有什么区别。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： （ 1）完成新型金属易拉罐产品的形状和尺寸设计，要求使其符合相关的
6、标准和使用要求。 （ 2）制定成形工艺，并完成其相应的工艺计算。 （ 3） 用 DYNAFORM板料分析软件完 成其成形过程主要工艺的模拟计算，以检验其工艺设计的可行性。 三、研究步骤、方法及措施： 设计路线：（ 1）查阅相关资料，为设计作准备； （ 2）对易拉罐的成形工艺进行分析； （ 3）确定总体设计方案（形状、尺寸等）； （ 4）用 DYNAFORM板料分析软件完成其成形主要工艺的模拟计算； 四、 参考文献 1易文 . 易拉罐市场新进展 J, 中国包装报 , 2004, 1. 2路贵民 , 赵大志 , 崔建忠 . 半固态金属成形过程的数值模拟技术概况 J, 铸造 , 2006, 55(1
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