Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи доповідались на звітних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу УАД в 1999 2011 р., Міжнародних науково-технічних конференціях "Зносостійкість і надійність вузлів тертя машин" (Технологічний університет Поділля, Хмельницький, 2000-2001 р.), Міжнародній конференції "Нові технології пакування" (УАД, Львів, 2000-2001 р.), П'ятому, шостому, дев'ятому Міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (НУ "Львівська політехніка”, Львів, 2001, 2003, 2009 р.), на науковому семінарі кафедри зносостійкості та надійності машин (Технологічний університет Поділля, Хмельницький, 2002 р.). VI Міжнародній науково-практичній конференції "Квалілогія книги" (УАД, Львів, 2007 р.), Всеукраїнській науково-практичній конференції "Оптимізація наукових досліджень - 2009” (м. Миколаїв, 2009 р.), ІІІ Міжнародній науково - практичній конференції ”Стан і перспективи розвитку інформаційних технологій та поліграфічного устаткування в поліграфії” (УАД, Львів, 2010 р.).

Публікації. Основний зміст дисертації відображено у 12 публікаціях: 7 статей у наукових фахових виданнях і збірниках наукових праць, 2 тезах доповідей, одному деклараційному патенті та 2 патентах України на винахід.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Вона містить 139 сторінок, 71 рисунок та 19 таблиць, 101 назву літературних джерел на 10 сторінках, додатків на 21 сторінці. Загальний обсяг роботи - 170 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність і доцільність роботи, викладено мету та задачі дослідження, наукову новизну і практичну цінність, особистий внесок здобувача, подано відомості про апробацію, публікації та структуру роботи.

У першому розділі проаналізовано конструктивні особливості сучасного обладнання для виготовлення розгорток картонних виробів. Проведено огляд наукових праць та результати досліджень з удосконалення конструкцій машин в області підвищення якості процесу штанцювання. Основні роботи по дослідженню процесів різання паперу та картону виконали Б.М. Мордовин, Г.Г. Петріашвілі, П.В. Топольницький, Я.І. Чехман, І.І. Регей, В.Ц. Жидецький, С.Ф. Гавенко, В.А. Задра; висіканню шкіри і текстилю Г.Ф. Гебель, К.М. Платунов, І.Е. Антонечко, І.І. Капустин та інші. В результаті досліджень встановлені зусилля і робота необхідні для різання картону. Встановлені закономірності дозволяють більш детально досліджувати процес різання.

На основі аналізу літературних джерел, присвячених дослідженню процесу штанцювання розгорток картонного пакування, встановлено, що в сучасних штанцювальних машинах непередбачена система забезпечення якості, на яку значний вплив має величина зношування висікальних лінійок. Розробка такої системи значно скоротила б час на переналагодження машин. Крім цього, не розглядались питання щодо розроблення математичних моделей зношування висікальних лінійок та визначення оптимальних чинників процесу штанцювання.

На основі проведеного аналізу сформульовано мету та задачі досліджень, зокрема, запропоновано удосконалення конструкції штанцювальних пресів розробленням системи слідкування за зусиллям штанцювання в залежності від зношування висікальних лінійок.

У другому розділі теоретично розглянуто закономірності зношування леза висікальних лінійок від часу їх роботи, які дозволяють прогнозувати його величину і зміну зусилля з урахуванням технологічних параметрів процесу штанцювання. Для цього використовували залежність Герца, яка дозволяє встановити напівширину площадки контакту а леза з картоном, що утворюється в результаті затуплення ножа

, (1)

де - сила висікання, Н;

;

Е₁, Е₂ - відповідно модулі пружності матеріалу ножа та картону, МПа;

- зведений радіус кривини леза висікальної лінійки та картону, який визначається за залежністю

, (2)

де r₁, r₂ - відповідно радіус кривини леза інструменту та картону в момент початку різання, мм. Оскільки , тоді; r_{і -} поточний радіус кривини різальної кромки висікальної лінійки, мм.

- сумарна довжина висікальних лінійок, мм.

Загальний шлях тертя L леза ножа за певний час роботи преса визначали

, (3)

де S - шлях тертя леза висікальної лінійки за один розріз картону, мм;

n - число циклів, хв^-1;

t - час роботи преса, хв.

Величину зношеного шару леза висікальної лінійки визначали

, (4)

де І_h - інтенсивність зношування, мм/хід.

В результаті математичних перетворень рівнянь (1) - (4) отримано аналітичну залежність для визначення величини зношування леза висікальних лінійок

, (5)

де - коефіцієнт, який враховує механічні властивості матеріалу висікальної лінійки та картону,;

і - пружні постійні Кірхгофа матеріалу висікальної лінійки та картону, які визначаються

і ;

µ₁, µ₂ - відповідно коефіцієнти Пуассона матеріалу висікальної лінійки та картону;

о - коефіцієнт фрикційної втоми сталі;

в - коефіцієнт зміцнення молекулярного зв'язку матеріалу висікальної лінійки;

Д - товщина картону, мм;

- допустима величина зношування леза висікальної лінійки, яка визначає його ресурс і розраховується на основі якісних показників висікання розгортки картонної упаковки (рис. 1)

, (6)

де r_з - початковий радіус заокруглення різальної кромки, мм;

r_кр - критичний радіус заокруглення різальної кромки, при якому якісне висікання не забезпечується, мм;

г - кут загострення леза висікальної лінійки, град.

Рис. 1. Схема для визначення величини зношування h_зн

Встановлено аналітичну залежність для визначення напружень, які виникають на кромці леза висікальної лінійки, що дозволило встановити максимальну величину деформації картону, після якої відбувається його розрізання, та довжину шляху тертя леза висікальної лінійки по картону

, (7)

де q_в - погонне зусилля при висіканні (зусилля на одиницю довжини висікальної лінійки), Н/мм;

f - коефіцієнт тертя;

h_загл - величина заглиблення леза в картон, мм.

На основі виконаних теоретичних досліджень встановлено, що величину зношування висікальних лінійок можна контролювати за рахунок видовження шатунів при збільшенні зусилля штанцювання. Тобто при збільшенні радіуса заокруглення леза інструменту в процесі роботи збільшується сила штанцювання, що, в свою чергу, призводить до збільшення видовження шатунів. Сумарна сила, яка виникає в процесі штанцювання при наявності висікальних, бігувальних лінійок, а також ежекторних подушок, визначається

. (8)

Перша складова залежності (8) враховує вплив величини зношування (збільшення радіуса заокруглення) леза висікальної лінійки та інерційних сил на сумарну силу штанцювання, де К_v - коефіцієнт, який враховує величину впливу інерційних сил на сумарну силу висікання рівний К_v = 1,18…1,35 і залежить від типу штанцювальної машини та способу її налагодження.

Друга складова залежності (8) враховує вплив бігувальних лінійок на силу штанцювання, де q_б - погонні зусилля при бігуванні (зусилля на одиницю довжини інструмента), Н/мм; l_б - загальна довжина бігувальних лінійок, мм.

Третя складова залежності (8) враховує додаткові сили опору від деформації ежекторних подушок, які наклеєні вздовж висікальних лінійок, де у_деф - напруження для стискання ежекторів, Па; S_е - загальна площа ежекторів, м².

Зношування бігувальних лінійок та ежекторних подушок в процесі штанцювання максимально складає 6…11%. При відсутності бігувальних лінійок, силу штанцювання визначаємо без другої складової.

Аналіз залежності (5) дозволив встановити, що

h_зн = С_n·t + b, (9)

де С_n - кутовий коефіцієнт лінійної функції (усереднене значення інтенсивності зношування); С_n = 2·10^-6 мм/хв;

b - вільний член лінійної функції; b = 4·10^-5;

t - час роботи висікальної лінійки, хв.

Поточний радіус заокруглення r_i висікальної лінійки визначається

. (10)

Рис. 2. Пристрій слідкування:

1 - плита-основа; 2 - мікрометричний гвинт; 3 - індикатор; 4 - балка рівномірного опору; 5 - тензоперет-ворювач; 6 - вимірювальний пристрій

Встановлені теоретичні закономірності впливу технологічних і конструктивних чинників на силу штанцювання, яка впливає на деформацію шатунів дозволили слідкувати за зусиллям штанцювального преса в процесі виготовлення розгорток картонного пакування в залежності від зношування висікальних лінійок та забезпечення якості процесу штанцювання.

У третьому розділі на основі теоретичних досліджень спроектовано та виготовлено оригінальний пристрій слідкування за зусиллям (рис.2), що дозволяє визначати силу штанцювання в залежності від зношування висікальних лінійок.

Робота пристрою ґрунтується на методі тензометричних вимірювань, який полягає у застосуванні перетворювачів вихідної інформації (сигналу) у форму, зручну для спостереження, реєстрації та зберігання. Як, механічний перетворювач, застосовано балку рівномірного опору 4 (рис.2). Матеріал балки - сталь 45 за ГОСТ 1435-99. У роботі використано дротяні тензорезистори типу ПКБ-20-200 (база b = 2·10^-2 м, опір R=200 Ом), з'єднані за напівмостовою схемою.

При проведенні тарування на міст від тензоперетворювача 5 подається живлення 4В. Під час деформації балки мікрометричним гвинтом 2, який кріпиться до плити - основи 1, відбувається зміна опору тензорезисторів. Сигнал обробляється і подається на вимірювальний пристрій 6, з індикаторами, які сигналізують про режим роботи машини. Індикатор годинникового типу 3 служить для контролю величини деформації.

Проведені експериментальні дослідження роботи пристрою керування при чутливості тензодавачів 100 мкм = 2 В та 100 мкм = 2,5 В та прогині балки рівномірного опору від 0 до 300 мкм показали, що найкращий діапазон вимірювань від 0 до 3 В при прогині балки 0 … 230 мкм.

У четвертому розділі наведено метод проведення експериментальних досліджень на основі повнофакторного експерименту з метою визначення впливу технологічних і конструктивних чинників на значення зусилля штанцювання F_p=f (r_і, Д, l_в) та їх відповідність теоретичній залежності (8).

У роботі наведена конструкція спеціально переобладнаного гідравлічного преса моделі П-474А, розроблені засоби та пристрої реєстрації зусиль штанцювання, які під'єднуються до ЕОМ за допомогою USB 3000 - інтерфейсу, що забезпечує використання сучасної комп'ютерної техніки для виконання експериментальних досліджень.

Для проведення експериментальних досліджень використано картон коробковий - ”хром-ерзац”. Він використовується при пакуванні, як правило, малогабаритних, легких виробів, для виготовлення споживчої тари. Крім цього, даний картон часто використовується для виготовлення упаковки з гофрокартону, в якій він застосовується як друкований зовнішній шар.

Висікальні інструменти (рис.3) виготовлені з сталі 45 ГОСТ 1050-88, кут загострення г = 52⁰, довжиною леза l_в1 = 360 мм і l_в2 = 560 мм.

Рис. 3. Висікальні інструменти

Результати експериментальних досліджень дозволили встановити вплив чинників штанцювання, зокрема, радіуса заокруглення висікальної кромки r_і (рис. 4), товщини картону Д (рис. 5), довжини висікальних лінійок l_в (рис. 6) на зусилля штанцювання та обґрунтування висунутих припущень щодо можливості слідкування за зношуванням висікальних лінійок в процесі штанцювання.

Результати виконаних експериментальних досліджень дозволили отримати адекватну математичну модель зусилля штанцювання при виготовленні розгорток картонних пакувань.

Відхилення теоретичних і експериментальних сил висікання знаходяться в межах 14…16 %, що є, як відомо, допустимою величиною для інженерних досліджень.

На підставі результатів повнофакторного експериментального дослідження отримано модель для визначення зусилля штанцювання в натуральних змінних

F_p=ехр (11,41+2,28·lnr_і + 9,97·lnД - 0,18·lnl_в - 0,35·lnr_і·lnl_в -

1,57 lnД·lnl_в+2,66·lnr_і·lnД-0,43·lnr_і·lnД·lnl_в). (11)

Рис. 4. Залежність F_p від r_і (l_в1 = 360 мм): 1, 3 - теоретичні криві; 2, 4 - експериментальні криві відповідно при Д = 0,4 мм і Д = 0,7 мм

Рис. 5. Залежність F_p від Д (l_в1 = 360 мм): 1, 3 - теоретичні криві; 2, 4 - експериментальні криві відповідно при r_і = 0,005 мм і r_і = 0,075 мм

Рис. 6. Залежність F_p від l_в (Д = 0,4 мм): 1, 3 - теоретичні криві; 2, 4 - експериментальні криві відповідно при r_і = 0,005 мм і r_і = 0,075 мм

Враховуючи геометричні параметри та вимоги до точності висікальних лінійок, а також сортамент прокату у вигляді стрічки, який випускає українська промисловість, запропоновано виготовляти висікальні лінійки з стрічки холоднокатаної У7, 9ХС ДСТУ 2834-94 (ГОСТ 16523-97) підвищеної якості за ДСТУ EN 10140: 2005. Довжина заготовок висікальних лінійок може бути до 1000 мм.

Для зміцнення леза висікальних лінійок перевага була віддана фрикційно-зміцнюючій та лазерній обробці, оскільки дані методи носять локальний характер зміцнення (утворюють структури однорідні по довжині та за властивостями) і не викликають внутрішніх напружень (короблення) по глибині на відміну від поверхневого гартування. Дані методи набувають широкого використання в промисловості в зв'язку з їх економічністю.

Експериментальні дослідження зношування висікальних лінійок проводили на спроектованому та виготовленому стенді. Стенд дозволяє проводити дослідження в діапазоні 50…100 циклів - висікань за хвилину.

Оцінку фізичного стану поверхні леза висікальних лінійок виконували методом електронного аналізу. Поверхні леза висікальної лінійки та картону аналізували на растровому електронному мікроскопі фірми "Akachi” (Японія). Топографія представлених поверхонь (рис. 7) дозволяє класифікувати зношення площадки контакту леза висікальної лінійки як втомне, а бічних граней як абразивне. Основним фактором, обмежуючим працездатність висікальних лінійок, є втомне зношування різальної кромки.

Рис. 7. Площадка зносу кромки леза (а) та бічних граней (б) висікальної лінійки після 750 тис. циклів-висікань (500): 1 - площадка контакту; 2, 3 - бічні поверхні леза

В результаті проведених досліджень встановлено, що величину критичного радіуса заокруглення леза від зношування можна прийняти за критерій працездатності висікальних лінійок, при досягненні якого якісне висікання не забезпечується.

У п'ятому розділі розроблено імітаційну математичну модель визначення чинників для налагодження системи слідкування за роботою штанцювальної машини на основі зношування висікальних лінійок. За умовою необхідно визначити величину зношування леза висікальної лінійки в процесі висікання певної партії розгорток картонних пакувань.

Поставлена задача зводиться до нелінійної задачі математичного програмування. Пошук оптимального розв'язку виконується з використанням різницевого критерію.

Функція мети задачі

h_знmin; (12)

за критерієм

(13)

з урахуванням таких обмежень

; (14)

; (15)

; (16)

; (17)

h_{зн і} ? [h_зн]; (18)

F_pi ? [F_p], (19)

де h_зн - знос леза висікальної лінійки, мм; В_виг - вартість виготовлених висікальних лінійок, грн; В_відн - вартість відновлених висікальних лінійок, грн; n_і - частота подвійних ходів, хв^-1; t_і - час роботи висікальної лінійки, хв; F_pі - сила штанцювання, Н; r_і - радіус заокруглення різального леза, мм; а₁, а₂, а₃, а₄, b₁, b₂, b₃, b_{4 -} граничні значення елементів; [h_зн] - допустимий знос леза висікальної лінійки, мм; [F_p] - допустиме значення сили висікання, Н.

Для розв'язку даної задачі, згідно розробленої блок-схеми алгоритму складена програма на мові програмування С++ та бібліотеки для крос-платформного програмування Qt при роботі в середовищі Windows 95 - Windows XP. В процесі тестування програми на комп'ютері з тактовою частотою процесора 2,2 МГц і 512 МВ оперативної пам'яті час роботи становив від 5-7 с для 5 тисяч дослідів і до 3-8 хвилин для 50 тисяч дослідів. В оперативній пам'яті комп'ютера програма займає не більше 5 МВ.

На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень запропоновано проводити перезагострення прямолінійних висікальних лінійок при радіусі заокруглення леза в межах r_і1 = 0,070 мм та r_і2 = 0,075 мм (рис.8). При r_і1 = 0,070 мм глибина шліфування складає t₁ = 0,040 мм, при r_і2 = 0,075 мм глибина шліфування складає t₂ = 0,045 мм. Кут загострення г = 52°. Після загострення всі інструменти шліфують з протилежної сторони для забезпечення однакової висоти.

Для підтвердження результатів теоретичних і експериментальних викладів проведено виробничі випробування в ВАТ "Бібльос" (м. Львів) розробленої системи слідкування за зусиллям штанцювання в залежності від зношування висікальних лінійок на плоскому штанцювальному пресі TS - 102 фірми "КАМА” (Німеччина). Отримано позитивні результати роботи даної системи.

Рис. 8. Схема пере загострення висікальних лінійок

Проведені економічні розрахунки дозволяють стверджувати, що умовний економічний ефект від впровадження результатів роботи становить 7,32 грн для висікальної лінійки довжиною 1000 мм.

У додатках наведено розрахунки балки рівномірного опору для пристрою слідкування за зусиллям, відносного видовження стійок експериментального стенда, програму розрахунку оптимальних режимів висікання для налагодження штанцювальної машини та акти впровадження.

Висновки

В дисертаційній роботі розв'язано науково-технічну задачу підвищення ефективності процесу штанцювання на основі запропонованих у роботі теоретичних залежностей з розробленою системою слідкування за зусиллям штанцювання у функціональній залежності від зношування висікальних лінійок, що скорочує час на переналагодження штанцювальних машин і зменшує собівартість виготовлення розгорток картонних пакувань.

Проведенні дослідження показали:

1. На теперішній час відсутні дані про допустиму величину зношення висікальних лінійок та її впливу на роботу штанцювальних машин і якість виготовлення розгорток картонного пакування; відсутня методика визначення зношування висікальних лінійок та технологічні можливості його обмеження.

2. Отримані аналітичним методом математичні моделі визначення величини зношування h_зн леза висікальних лінійок та сили штанцювання F_p дозволяють прогнозувати їх зношування і зміну зусилля з урахуванням чинників процесу штанцювання, що дало можливість розробити систему слідкування за зусиллям штанцювання при роботі преса у функціональній залежності від ступеня зношування висікальних лінійок.

3. Встановлений допустимий розмір радіуса заокруглення леза r_кр= 75 мкм внаслідок зношування висікальної лінійки, при перевищенні якого не забезпечується якісне висікання.

4. Розроблена система слідкування за зусиллям штанцювання в залежності від зношування висікальних лінійок дозволяє визначати їх оптимальний ресурс роботи, при якому забезпечується якісне штанцювання.

5. Результати експериментальних досліджень підтвердили адекватність розрахункових значень сили штанцювання, отриманих за аналітичними залежностями дійсним. Розбіжність не перевищує 14…16%, що дає підґрунтя рекомендувати теоретичні залежності для визначення величини зношування висікальних лінійок і зусиль штанцювання для визначення оптимальних режимів процесу.

6. Розроблені методи визначення зношування висікальних лінійок і величини навантаження штанцювання при виготовленні розгорток картонних пакувань дозволяють скоротити час на переналагодження машин на 8…11% і підвищити ефективність процесу.

7. Встановлено, що при досягненні радіуса заокруглення леза висікальної лінійки r_і = 0,07 мм доцільно проводити їх перезагострення. Прогнозований умовний економічний ефект від впровадження результатів роботи становить 7,32 грн для висікальної лінійки довжиною 1000 мм.

Перелік опублікованих праць за темою дисертації

1. Стецьків О.П. Розробка стенда для дослідження зносостійкості висікальних лінійок / О.П. Стецьків, В.А. Сторощук // Поліграфія і видавнича справа. - Львів, 1999. - № 35. - С.93-100.

2. Стецьків О.П. Електроннофрактографічне дослідження процесу висікання картону / О.П. Стецьків, В.А. Сторощук // Проблеми трибології. - Хмельницький, 2001. - № 3. - С.80-85.

3. Стецьків О.П. Експериментальне визначення ударних пришвидшень висікальних лінійок в процесі штанцювання / О.П. Стецьків, В.А. Сторощук // Машинознавство. - Львів, 2001. - № 12. - С.44-46.

4. Стецьків О.П. Технологічні аспекти створення картоновисічного інструменту / О.П. Стецьків, В.А. Сторощук // Проблеми трибології. - Хмельницький, 2001. - № 1. - С.80-88.

5. Кузьменко А.Г. Механика вырубки / А.Г. Кузьменко, В.А. Сторощук // Проблеми трибології. - Хмельницький, 2003. - № 1. - С.145-159.

6. Сторощук В.А. Оптимізація зношування висікальних інструментів для виготовлення розгорток картонних виробів / В.А. Сторощук, Е.М. Гуліда // Оптимізація наукових досліджень - 2009: Всеукраїнська наук. - практ. конф., 17 червня 2009 р. - зб. мат. - Миколаїв, 2009. - С.230 - 233.

7. Гуліда Е.М. Математична модель процесу зношування висікальних інструментів для виготовлення розгорток картонних виробів / Е.М. Гуліда, Я.О. Шахбазов, В.А. Сторощук // Наукові записки УАД. - Львів, 2009. - № 2 (16). - С.16 - 21.

8. Стецьків О.П. Дослідження висікальних лінійок в умовах динамічного навантаження / О.П. Стецьків, В.А. Сторощук // 5-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові, 16-18 травня 2001 р. - тези допов. - Львів, 2001. - С.106.

9. Гуліда Е.М. Дослідження процесу висікання картонних виробів пакувального виробництва / Е.М. Гуліда, Я.О. Шахбазов, В.А. Сторощук // 9-й міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові, 20-22 травня 2009р. - тези допов. - Львів, 2009. - С.189.

10. Декл. пат.35056 А Україна, 6 В 21 К 5/20, В 26 F 1/44 Спосіб зміцнення висічного стального інструменту / Стецьків О.П., Сторощук В. А.; заявник та власник патенту УАД; заявл.04.08.1999; опубл.15.03.2001, Бюл. № 2.

11. Пат.75977 Україна МПК (2006) 6 В 21 К 5/00, В 26 F 1/38, C 21 D 8/00 Спосіб зміцнення висічного стального інструменту / Стецьків О.П., Сторощук В. А.; заявник та власник патенту УАД; заявл.11.05.2004; опубл.15.06.2006, Бюл. № 6.

12. Пат.75978 Україна МПК (2006), G 01 N 3/56 Спосіб визначення зносу різального інструменту / Стецьків О.П., Кузьменко А.Г., Сторощук В. А.; заявник та власник патенту УАД; заявл.11.05.2004; опубл.15.06.2006, Бюл. № 6.

Анотації

Сторощук В.А. Удосконалення штанцювальних пресів для виготовлення розгорток картонного пакування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.01 - машини і процеси поліграфічного виробництва. - Українська академія друкарства. - Львів, 2011.

Дисертаційна робота присвячена удосконаленню штанцювальних пресів на основі розроблення системи слідкування за зусиллям у функціональній залежності від зношування висікальних лінійок, забезпечення якості та підвищення продуктивності процесу виготовлення розгорток картонного пакування.

Отримані аналітичним методом математичні моделі визначення величини зношування леза висікальних лінійок та сили штанцювання дозволяють прогнозувати їх зношування та зміну зусилля з урахуванням чинників процесу штанцювання, що дало можливість розробити систему слідкування за зусиллям штанцювання при роботі плоского штанцювального преса у функціональній залежності від ступеня зношування висікальних лінійок.

Для цього спроектовано і виготовлено конструкцію пристрою, який встановлюється на шатун штанцювального преса і дозволяє контролювати процес штанцювання за величиною зношування висікальних лінійок.

Розроблена математична модель визначення оптимальних умов штанцювання та система слідкування за зношуванням висікальних лінійок скорочує час на переналагодження штанцювального преса за рахунок визначення ресурсу роботи інструменту та зменшує собівартість виготовлення розгорток картонного пакування.

Встановлений допустимий розмір радіуса заокруглення леза r_кр= 75 мкм внаслідок зношування висікальної лінійки, при перевищенні якого не забезпечується якісне висікання.

Ключові слова: штанцювання, штанцювальний прес, розгортка картонного пакування, висікальна лінійка, радіус заокруглення леза, зношування, сила штанцювання, тензовимірювання, бігувальна лінійка.

Сторощук В.А. Усовершенствование штанцевальных прессов для изготовления разверток картонных упаковок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.01 - машины и процессы полиграфического производства. - Украинская академия печати. - Львов, 2011.

Экспериментальные и теоретические исследования, проведенные в диссертационной работе, направлены на обеспечение качества и повышения производительности процесса изготовления разверток картонной упаковки на плоских штанцевальных прессах разработкой системы слежения за нагрузкой в функциональной зависимости от износа высекальных линеек.

В технических характеристиках и научных исследованиях отсутствуют данные об оценке эксплуатационных характеристик штанцевальных машин на основании контроля изнашивания высекальных линеек. Результаты экспериментальных исследований показывают, что усилия штанцевании при затупленных высекальных линейках увеличиваются до 30%. В то же время затупление инструментов ухудшает качество высеченной продукции.

Полученные аналитическим методом математические модели определения величины износа лезвия высекальных линеек и силы штанцевания позволяют прогнозировать их износ и изменение усилия с учетом факторов процесса штанцевания, что позволило разработать систему слежения за силой штанцевания при работе пресса в функциональной зависимости от степени износа высекальных линеек.

Теоретически установлено влияние технологических режимов штанцевания и геометрических параметров высекальных линеек, толщины и модуля упругости картона на силу штанцевания, что позволило определить величину деформации шатунов штанцевальной секции пресса.

Теоретически обосновано и испытано систему слежения за нагрузкой плоского штанцевального пресса для изготовления разверток картонной упаковки на основании функциональной зависимости деформации шатунов от величины изнашивания высекательных линеек.

На основании теоретических исследований спроэктировано и изготовлено конструкцию устройства, которое устанавливается на шатун штанцевального пресса и позволяет контролировать процесс штанцевания по величине износа высекальных линеек.

Разработанная математическая модель определения оптимальных условий штанцювання и система слежения за износом высекальных линеек сокращает время на налаживание штанцевального пресса на 8…11% за счет определения ресурса работы инструмента и уменьшает себестоимость изготовления разверток картонной упаковки.

Установлен вид изнашивания и предельный радиус затупления лезвия высекальных линеек r_кр = 75 мкм, привышение которого не обеспечивает качества изготовляемой продукции. Предложено при достижении радиуса закругления высекальных линеек r_з = 70 мкм необходимо проводить их перезаточку.

В результате проведенных експериментальных исследований установлено, что величину критического радиуса затупления лезвия можно принять за критерий работоспособности высекальных линеек.

Предложен метод оптимизации износа высекальных линеек для изготовления разверток картонных упаковки с разработкой пакета прикладных программ позволяет определить оптимальные условия штанцевания, что сокращает время на переналадку машин.

Ключевые слова: штанцевание, штанцевальный пресс, развертка картонной упаковки, высекальная линейка, радиус закругления лезвия, износ, сила штанцевания, тензоизмерения, биговальная линейка.

Volodumur Storoshchuk. Improving diecutting press for making cardboard packaging. - Manuscript.

Thesis for the degree of candidate of technical sciences, specialty 05.05.01 - machines and processes of printing production. - Ukrainian Academy of Printing. - Lviv, 2011.

The thesis is devoted to the improvement diecutting press based on the provision of tracking stress in the functional dependence of wear carving lines of quality and productivity of the manufacturing process cardboard box.

The analytical method of mathematical models for blade wear size carving lines and power diecutting to predict their wear and change efforts, taking into account factors diecutting process, enabling a system of tracking force diecutting press at work in the functional depends on the degree of wear carving lines.

This structure is designed and manufactured a device installed on the connecting rod diecutting press and to control the process diecutting largest wear carving lines.

The mathematical model for determining optimal conditions diecutting and tracking system wear carving lines reduces the time to establish diecutting press due to the resource definition of the tool and reduces the cost of making cardboard box.

We propose a method for optimizing wear die cutting lines for the manufacture of cardboard packaging developments with the development of a software package to determine the optimal conditions diecutting that reduces the time for readjustment of the machinery.

Key words: diecutting press, scan cardboard box, cutting rule, radius blades, wear, creasing rule.

Размещено на Allbest.ru