Технологічне забезпечення якості деталей механізму фальцювання інтегральних обкладинок
Вантажиться...
Дата
2026
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Палюх Д. О. Технологічне забезпечення якості деталей механізму фальцювання інтегральних обкладинок. Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 186 «Видавництво та поліграфія». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Навчально-науковий видавничо-поліграфічний інститут, Київ, 2026.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуального науковоприкладного завдання технологічного забезпечення стабільної якості фальцювання інтегральних обкладинок у сучасних умовах поліграфічного виробництва шляхом підвищення довговічності та точності роботи профільних фальцювальних планок як функціонально відповідальних елементів фальцювальних систем. Актуальність дослідження зумовлена тим, що якість інтегральних обкладинок безпосередньо залежить від стабільності кінематичної та контактної взаємодії у фальцювальному вузлі, яка, своєю чергою, визначається геометрією профілю фальцювальних планок, послідовністю їх формоутворення та станом робочої поверхні. Зношування планок, деградація мікрогеометрії та порушення умов тертя призводять до геометричних відхилень фальців, перекосів клапанів і зниження якості готової продукції. У першому розділі здійснено аналіз сучасного стану технологій виготовлення інтегральних обкладинок і чинників, що впливають на їх якість та довговічність упродовж життєвого циклу. Проаналізовано роль процесу фальцювання як критичної стадії післядрукарської обробки, узагальнено основні види дефектів і показано визначальну роль фальцювальних планок у формуванні геометрії клапанів. Обґрунтовано доцільність удосконалення робочих поверхонь планок шляхом формування зміцнювального мікрорельєфу. У другому розділі розроблено науково-технічні засади технологічного забезпечення якості деталей механізму фальцювання на основі аналізу контактно-механічних, кінематичних і трибологічних параметрів процесу. Обґрунтовано вибір керованих параметрів геометрії профільних фальцювальних планок (кривини, розподілу контактного тиску, умов тертя) та показано доцільність застосування профілів із плавною зміною кривизни і керованого мікрорельєфу для стабілізації процесу формоутворення фальців. У третьому розділі виконано математичне та чисельне моделювання напружено-деформованого стану профільних фальцювальних планок зі зміцненим мікрорельєфним шаром і розгорток інтегральних обкладинок. Побудовано аналітичні та скінченно-елементні моделі, які дозволяють оцінювати вплив геометрії профілю, параметрів мікрорельєфу та режимів навантаження на концентрацію напружень, деформації клапанів і зносостійкість деталей фальцапарату. Чисельне моделювання показало, що застосування профілів фальцювальних планок із плавною зміною кривизни (евольвентних і комбінованих) дозволяє зменшити пікові напруження у матеріалі обкладинок на 15–30 % порівняно з V-подібними профілями та знизити нерівномірність розподілу контактного тиску вздовж лінії фальца, що забезпечує зменшення геометричних відхилень зведення клапанів у 1,5–2 рази та підвищує повторюваність формоутворення інтегральних обкладинок у межах тиражу. У четвертому розділі проведено експериментальні дослідження формування зміцнювального мікрорельєфу на профільних фальцювальних планках зі сталей 05кп та 08Х18Н10Б із використанням лазерного та механічного інденторного оброблення. Досліджено геометрію мікрорельєфу, мікроструктуру та мікротвердість приповерхневих шарів і встановлено, що формування зміцнювального мікрорельєфу забезпечує зростання мікротвердості приповерхневого шару у 1,3–1,8 раза порівняно з незміцненим станом та підвищення зносостійкості фальцювальних планок на 25–40 % залежно від способу оброблення і матеріалу основи. При цьому глибина та крок мікрорельєфних напрямних, сформованих лазерним і механічним інденторним способами, знаходяться у діапазоні десятків мікрометрів, що забезпечує стабілізацію умов тертя та зменшення інтенсивності контактного зношування у фальцювальному вузлі. Виявлено, що керований мікрорельєф сприяє зменшенню дисперсії коефіцієнта тертя та пригніченню режимів нестабільного ковзання типу stick–slip, що є однією з основних причин перекосів і нерівної лінії згину. У п’ятому розділі на основі отриманих теоретичних і експериментальних результатів розроблено конструкцію пристрою для фальцювання і приклеювання клапанів інтегральних обкладинок із вакуумним транспортуванням розгорток і зміцненими профільними фальцювальними планками. Реалізація запропонованих технологічних і конструктивних рішень забезпечує стабільне вакуумне утримання розгортки, обмеження поздовжніх зміщень у межах технологічних допусків та збереження геометричної точності інтегральних обкладинок при зміні формату і жорсткості матеріалу. Застосування зміцнених фальцювальних планок дозволяє збільшити ресурс їх експлуатації та зменшити потребу у переналагодженні і заміні робочих елементів, що має безпосередній техніко-економічний ефект. У висновках узагальнено основні результати дисертаційного дослідження та підтверджено, що комплексне технологічне забезпечення геометрії профілю, послідовності формоутворення та стану робочої поверхні профільних фальцювальних планок є ефективним шляхом підвищення стабільності процесу фальцювання, якості та довговічності інтегральних обкладинок. На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень в рамках виконання дисертаційної роботи отримано такі найбільш суттєві результати: Вперше: – розроблено та науково обґрунтовано концепцію зміцнювальних мікрорельєфних напрямних як мікрогеометричних структур на робочих поверхнях фальцювальних планок, визначено їх основні морфологічні параметри та залежність від способу формування, що забезпечує підвищення зносостійкості планок на 25–35 %, стабільність процесу фальцювання й покращення якості інтегральних обкладинок. – встановлено науково обґрунтовані підходи до вибору геометрії профілю фальцювальних планок (U-, V-, евольвентного) з урахуванням товщини та жорсткості матеріалу інтегральних обкладинок, що забезпечує рівномірний розподіл контактних напружень у зоні згину клапанів, зменшення локальних деформацій та запобігання пошкодженню обкладинок. – визначено вплив послідовності нанесення зміцнювального мікрорельєфу (до або після формування профілю) на збереження його геометрії, точність відтворення та зносостійкість робочого шару фальцювальних планок, при цьому експериментально та розрахунково встановлено, що нанесення мікрорельєфу на вже сформований профіль забезпечує мінімальні спотворення структури, тоді як нанесення його до профілювання супроводжується ризиком часткового згладжування рельєфу. – встановлено відмінності у формі та симетрії мікрорельєфу, характері зміцнення приповерхневого шару й рівні його зносостійкості під час формування зміцнювальних мікрорельєфних напрямних методами лазерного текстурування та механічного вдавлювання сферичним індентором, що дає змогу цілеспрямовано керувати співвідношенням параметрів «мікротвердість – відтворюваність рельєфу – шорсткість» залежно від умов роботи фальцювально-склеювальних ліній. Удосконалено: – технологічні підходи до зміцнення робочих поверхонь фальцювальних планок шляхом інтеграції вибору профілю, послідовності нанесення та способу формування мікрорельєфних напрямних у єдину технологічну схему, що дозволило сформувати узагальнену модель прийняття технологічних рішень, здатну прогнозувати експлуатаційні показники планок (зносостійкість, стабільність фальцювання, чутливість до зміни матеріалу обкладинок) ще на етапі проєктування технології. Набули подальшого розвитку: – наукові обґрунтування екологічно орієнтованих технологій післядрукарської обробки інтегральних обкладинок, у межах яких підвищення довговічності деталей механізму фальцювання розглядається як інструмент ресурсоощадження, що забезпечує зменшення частоти заміни інструменту, скорочення обсягу технологічних відходів і зниження екологічного навантаження поліграфічного виробництва без погіршення якості готової продукції. Апробацію результатів дисертаційної роботи здійснено шляхом виробничих випробувань процесу фальцювання та приклеювання клапанів розгорток інтегральних обкладинок із використанням запропонованих технологічних і конструктивних рішень на поліграфічному підприємстві ТОВ «ВКП «СТ-ДРУК» (м. Київ). Результати дисертаційного дослідження впроваджено в навчальний процес Навчально-наукового видавничо-поліграфічного інституту під час проведення лекційних та лабораторних занять з дисциплін «Післядрукарські процеси» та «Технології виготовлення паковань та етикеток», які забезпечує кафедра технології поліграфічного виробництва, для студентів спеціальності 186 «Видавництво та поліграфія». Факт упровадження підтверджено відповідними актами та довідками.
Опис
Ключові слова
інтегральні обкладинки, картонна заготовка, полімерні плівки, профільні фальцювальні планки, мікрорельєф, технологічне середовище, геометричний синтез, кінематичні параметри, керування рухом, математичне моделювання, критерії оптимізації, режими лазерної обробки, DLE-гравіювання, профілометрія, достовірність даних, integral covers, cardboard blanks, polymer films, profiled folding plates, microrelief, technological medium, geometric synthesis, kinematic parameters, motion control, mathematical modeling, optimization criteria, laser processing modes, DLE engraving, profilometry, data reliability
Бібліографічний опис
Палюх, Д. О. Технологічне забезпечення якості деталей механізму фальцювання інтегральних обкладинок : дис. … д-ра філософії : 186 Видавництво та поліграфія / Палюх Дмитро Олександрович. – Київ, 2026. – 336 с.