38900字硕士毕业论文纸浆塑料餐具模具数控加工的研究

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：38900字

论点：餐具,纸浆,切削

论文概述：

纸浆模塑餐具生产主要工序包括成型、冷压定型、干燥、热压整形等，几乎每一个工序都离不开模具的参与，因此本文对纸浆模塑餐具模具进行研究，希望提高餐具的生产效率和降低生产成本，

论文正文：

第一章引言

1.1环保餐具制造业的现状
随着现代生活节奏的加快，一次性餐具已经成为人们日常生活中必不可少的物品，消费也在上升。据不完全统计，中国每年消耗多达300亿一次性塑料餐具，仅上海就生产了200多吨主要由聚苯乙烯塑料制成的一次性不可降解垃圾。随着时间的推移，大量一次性泡沫塑料制品积累起来，造成日益严重的生态环境污染，已成为困扰我国和世界的“白色污染”和全球性公害。
为了更好地保护生态环境和自然景观，尽快解决“白色污染”带来的严重隐患，大力发展可降解塑料产品，实施“纸改塑”工程。目前，我国已经出现了许多新的可替代塑料泡沫餐具的一次性餐具。从制造原理来看，这些新型一次性餐具可分为以下五类:第一，可降解塑料餐具；第二，淀粉餐具；三、纸板餐具；4.纸浆模塑餐具；五、植物纤维压制餐具。据统计，截至2000年12月底，30多个省市和有关部门颁布或重新颁布了禁止或限制使用一次性泡沫塑料餐具(包括超薄塑料袋)的法律、法规或通知。铁道部已禁止在铁路所有车站和车辆上使用泡沫塑料餐具和泡沫方便面碗盒，并全部使用新的可降解绿色餐具。一些跨国餐饮企业已经使用一次性环保餐具。在过去的两年里，一次性泡沫塑料餐具替代品发展迅速。产品质量不断提高，生产成本不断降低。许多生产替代品的企业正准备扩大生产规模，不断增加市场份额。据统计，各种新型餐具的生产、销售和成本见表1-1。

1.1.1新型环保餐具简介

1。可降解塑料
可降解塑料主要指轻质/可生物降解聚丙烯餐具。这种餐具主要是在聚丙烯主体中加入光敏剂、降解促进剂或生物降解剂，因此当餐具使用后丢弃在野外时，在阳光中的紫外光照射下和生物的作用下会自发降解，从而达到减少环境污染的目的。这种餐具防水防油性能更好，强度更高，感官更干净，成本更低。它可以部分由现有的发泡聚苯乙烯设备生产，是除纸浆模塑餐具外最大的一次性发泡塑料餐具替代品。从环保角度来看，这种餐具中至少有20%以上的塑料聚合物难以降解。此外，可降解塑料中使用的光敏剂含有不同程度的毒性，其中一些是致癌物质，因此仍然存在许多隐患。因此，严格来说，这种餐具还没有完全达到保护不好的目的。

2。纸板成型餐具
纸板成型餐具主要是纸板涂层餐具，即通过加工涂有聚乙烯防水膜的纸板制成的餐具。它以木浆和草浆为原料，先造纸或纸板达到使用要求，然后进行加工处理。一般来说，聚乙烯塑料薄膜涂覆在纸或纸板的表面，使其防水、防油、耐热，便于成型和加工。这种餐具使用安全、卫生方便、外形美观，但生产成本相对较高，涂有聚乙烯薄膜不易降解。

3。淀粉基食用餐具
淀粉基餐具是根据一年生植物纤维的变异性和玉米淀粉蛋白、纤维素、钙离子和多糖的固有特性，将60%玉米淀粉、30%膳食纤维和10%其他食用添加剂混合捏合在一起，采用生物复合、多糖交联、钙离子螯合等技术精制而成。这种餐具的最大优点是原材料可以再生。使用后，餐具可作为高档饲料，遇冷水会迅速膨胀降解。它不仅对土壤无害、有益，而且基本达到了无垃圾、无污染的目的。但是加工工艺复杂，产品质量不易控制，产品耐水性和耐油性差，易开裂，易被微生物侵蚀，成本相对较高，目前只有少数厂家采用。

4。植物纤维压制餐具
植物纤维压制餐具由甘蔗渣、玉米秸秆、麦秸、稻草等制成。以此为原料，用专用胶水挤压成型，然后进行表面处理，使其具有耐水性、耐油性、耐高温性和耐酸碱性。这种餐具充分利用了农村资源，如稻草、麦皮、甘蔗渣等。它可以变废为宝，使用后容易降解，但外观差，农作物中残留的农药难以清除，容易对人体造成伤害。目前，国内制造商不多。

5。纸浆模塑餐具
纸浆模塑餐具是以芦苇、甘蔗渣等草本植物纸浆为主要原料，添加功能性化学品(如防水剂、防油剂、增强剂等)制成的餐具。)，通过真空真空过滤成型，加热干燥。纸模成型方法一般分为真空吸附成型和注浆挤出成型，干燥方法也根据不同的成型方法分为两种:真空吸附成型一般采用干燥隧道干燥和热成型；灌浆挤压成型主要是在模具中直接加热、干燥和成型。

第2章纸浆模塑餐具产品特征库和快速分离

2.1纸浆模塑餐具特征库的设计理念
对于标准零件，一般是建立标准零件库，并根据国家标准严格限制零件尺寸。所有标准零件的尺寸都存储在数据库的表格中。表格中的数据通常对应于机械手册中的表格。当用户选择一组参数时，这些参数将被用作以高级语言绘制零件的基本参数。最后，这些参数将被用作函数中绘制图形的形式参数。对于非标准零件，参数化特征建模的思想与标准零件相同，只是数据库中没有大量的参数数据存储，但它直接为用户提供了输入参数的界面，以限制零件的形状。
本文提出了一种纸质餐具产品的快速建模方法，即利用UG中的用户定义特征(UDF)技术，将三维餐具模型整合到定制特征库中，优化其中的参数，使其实现参数驱动，成为餐具产品设计模块。该模块用于指导设计人员快速设计纸浆模塑餐具产品，然后拆分模具。

第三章餐具模具数控加工一次切削的原理和特点...................38-53
3.1遗传算法..............................38-41
3.2切削参数优化的数学模型..............................41-45[/br/ ] 3.2.1纸浆模塑餐具模具的数控加工..............................41[/比尔/] 3.2.2模型决策变量..............................41-42[/比尔/] 3.2.3目标函数..............................42-43[/ Br/] 3.2.4主要制约因素..............................基于MATLAB遗传算法工具的43-45
3.3..............................45-52
3.4本章概述..............................52-53
第4章简介..............................53-73
4.1模切实验编程软件Cimatron软件..............................53-57
4.2自动编程工艺路线的优化设计..............................57-64
4.3餐具模具加工策略..............................64-70
4.4餐具模具刀轨编辑器..............................70-72
4.5本章概述..............................72-73
第五章饭盒模具数控加工实验演示..............................73-85
5.1实验说明..............................73-74
5.2实验参数..............................74-75
5.3 SA-A1 BD XTM饭盒模具加工试验..............................75-78
5.4 ZC-6 WDXTM模具加工试验..............................78-82
5.5 SY-8DXAM板材模具加工试验..............................82-84[/比尔/] 5.6实验结论..............................84
5.7本章概述..............................84-85

结论

本文研究纸浆模塑餐具模具的设计和数控加工，希望能提高餐具生产效率，降低生产成本，使纸浆模塑餐具在一次性餐具市场上更具竞争力。
本文在纸浆模塑餐具计算机辅助设计技术的研究中，开发了餐具产品的造型特征库，并将UG注塑模具设计应用于纸浆模塑餐具模具的设计中，可以大大降低餐具的设计成本。在纸浆模塑餐具模具数控加工的研究中，建立了最大生产效率和最小生产成本的目标函数。在约束条件下，利用遗传算法原理，结合MATLAB遗传算法工具箱函数，建立切削参数优化数学模型。将随机生成的包含切削参数的二进制码组成初始组，根据给定的交叉率、变异率和迭代次数计算出满足最大适应度的切削参数值。然后利用Cimatron编程软件对餐具模具进行数值编程。优化的切削参数用作编程的切削参数。生成的数控程序输出到加工中心，对餐具模具进行切割试验。通过获得的加工结果，可以得出优化的切削参数不仅可以提高切削效率，而且可以保证模具的加工精度和表面质量。结果表明，以最大生产率和最小成本建立的优化切削参数模型对数控加工具有较高的经济意义。具体研究内容如下:
(1)根据纸浆模塑餐具的结构特点，利用UG/UDF自定义特征建立餐具产品特征库，讨论特征库的建立，进而讨论餐具的快速分离。
(2)研究加工中心环境下餐具模具下一次进给过程中切削参数的优化，建立切削参数优化的数学模型，提高加工效率。讨论了遗传算法的运行过程，构建了基于遗传算法切割参数优化的计算流程和步骤。
(3)本文利用Cimatron软件对餐具模具进行数值编程，作为优化切削参数的编程依据。本文讨论了Cimatron编程的一般过程，研究了刀具轨迹优化和模具加工策略。
(4)分别优化了饭盒、餐盘和快餐碗加工中最耗时工序的切削参数，并对优化值进行了加工实验。通过对实验结果的分析，获得了较好的加工效果，加工效率有不同程度的提高。

参考
1唐赛珍。塑料包装废弃物与环境污染[。可再生资源研究，2000(3):29- 31
2郭汶川，一次性可降解餐具在朱新华[的研究与应用现状]。中国包装工业。2000(12):48~50
3董进士。各种新型环保餐具的比较与评价。中国包装。2001(9):53~57
4陈刚，刘智慧。引用该论文[。广东造纸工业。1997年(l):30-32
5卢·永松。林汉泉。纸浆模塑餐具的性能优势及市场分析。纸科学与技术。2001(6):44~46
6黄家瑞。探索和开发替代一次性泡沫塑料餐具的理想产品。中国包装。2000(l):43~45
7车广波，刘春波。可降解餐具的研究进展[。吉林师范大学学报。2004(2):11~13
8朱胜光，夏新。纸浆模塑技术与工艺[]北京:机械工业出版社。添加。
9韩新民，雷伊，周尹正。中国计算机辅助设计产业回顾与技术发展展望[。中国机械工程。2002(12):1069-1073
10周尹正。从绘图工具到智能软设备[。计算机世界，2006-07-03 (25)