Технологічне забезпечення якості деталей механізму фальцювання інтегральних обкладинок

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКиричок, Петро Олексійович
dc.contributor.authorПалюх, Дмитро Олександрович
dc.date.accessioned2026-07-16T13:29:45Z
dc.date.available2026-07-16T13:29:45Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractПалюх 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.
dc.description.abstractotherPaliukh D. O. Technological quality assurance of parts of the folding mechanism of integral covers. Qualification scientific work in the form of a manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 186 "Publishing and Printing". – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Educational and Scientific Publishing and Printing Institute, Kyiv, 2026. The dissertation is devoted to solving an актуal scientific and applied problem of the technological provision of stable folding quality of integral covers under modern conditions of printing production by increasing the durability and operational accuracy of profiled folding plates as functionally critical elements of folding systems. The relevance of the study is determined by the fact that the quality of integral covers directly depends on the stability of kinematic and contact interaction in the folding unit, which, in turn, is governed by the geometry of folding plate profiles, the sequence of their shaping, and the condition of the working surface. Wear of folding plates, degradation of microgeometry, and disturbances in friction conditions lead to geometric deviations of folds, misalignment of flaps, and deterioration of finished product quality. In the first chapter, the current state of technologies for manufacturing integral covers and the factors affecting their quality and durability throughout the life cycle are analyzed. The role of the folding process as a critical stage of post-press processing is examined, the main types of defects are generalized, and the decisive role of folding plates in shaping flap geometry is demonstrated. The expediency of improving the working surfaces of folding plates by forming a strengthening microrelief is substantiated. In the second chapter, scientific and technical foundations for the technological provision of quality of folding mechanism components are developed based on the analysis of contact-mechanical, kinematic, and tribological parameters of the process. The selection of controllable geometric parameters of profiled folding plates (curvature, contact pressure distribution, friction conditions) is justified, and the expediency of applying profiles with smoothly varying curvature and controlled microrelief to stabilize the fold formation process is demonstrated. In the third chapter, mathematical and numerical modeling of the stress–strain state of profiled folding plates with a strengthening microrelief layer and integral cover blanks is performed. Analytical and finite element models are developed to assess the influence of profile geometry, microrelief parameters, and loading regimes on stress concentration, flap deformation, and wear resistance of folding unit components. Numerical simulations have shown that the use of folding plate profiles with smoothly varying curvature (involute and combined profiles) makes it possible to reduce peak stresses in the cover material by 15–30% compared to Vshaped profiles and to decrease the non-uniformity of contact pressure distribution along the fold line, which ensures a 1.5–2-fold reduction in geometric deviations of flap alignment and improves the repeatability of integral cover forming within a production run. In the fourth chapter, experimental studies of the formation of a strengthening microrelief on profiled folding plates made of 05kp and 08Kh18N10B steels were conducted using laser processing and mechanical spherical indentation. The geometry of the microrelief, microstructure, and microhardness of the near-surface layers were investigated, and it was established that the formation of a strengthening microrelief provides an increase in near-surface microhardness by 1.3–1.8 times compared to the untreated state and an increase in the wear resistance of folding plates by 25–40%, depending on the processing method and base material. The depth and pitch of the microrelief guide structures formed by laser and mechanical indentation were found to be in the range of several tens of micrometers, which ensures stabilization of friction conditions and a reduction in the intensity of contact wear in the folding unit. It was revealed that a controlled microrelief contributes to a reduction in the dispersion of the friction coefficient and suppression of unstable sliding modes of the stick–slip type, which are among the main causes of flap misalignment and irregular fold lines. In the fifth chapter, based on the obtained theoretical and experimental results, a device design for folding and gluing flaps of integral covers with vacuum transportation of blanks and strengthened profiled folding plates was developed. Implementation of the proposed technological and structural solutions ensures stable vacuum holding of the blank, limitation of longitudinal displacements within technological tolerances, and preservation of the geometric accuracy of integral covers when changing the format and material stiffness. The use of strengthened folding plates makes it possible to increase their service life and reduce the need for readjustment and replacement of working elements, which provides a direct technical and economic effect. In the conclusions, the main results of the dissertation research are summarized, and it is confirmed that comprehensive technological provision of profile geometry, shaping sequence, and working surface condition of profiled folding plates is an effective approach to improving the stability of the folding process, quality, and durability of integral covers. Based on the conducted theoretical and experimental studies within the framework of the dissertation research, the following most significant results were obtained. For the first time: – a concept of strengthening microrelief guide structures as microgeometric formations on the working surfaces of folding plates has been developed and scientifically substantiated; their main morphological parameters and dependence on the formation method have been determined, which ensures an increase in the wear resistance of folding plates by 25–35%, stabilization of the folding process, and improvement of the quality of integral covers; – scientifically substantiated approaches to the selection of the profile geometry of folding plates (U-shaped, V-shaped, and involute) have been established, taking into account the thickness and stiffness of integral cover materials, which ensures a uniform distribution of contact stresses in the flap bending zone, reduction of local deformations, and prevention of cover damage; – the influence of the sequence of applying the strengthening microrelief (before or after profile formation) on the preservation of its geometry, reproduction accuracy, and wear resistance of the working layer of folding plates has been determined; it has been experimentally and analytically established that applying the microrelief to an already formed profile ensures minimal structural distortions, whereas application prior to profiling is associated with the risk of partial smoothing of the relief; – differences in the shape and symmetry of the microrelief, the nature of strengthening of the near-surface layer, and the level of its wear resistance during the formation of strengthening microrelief guide structures by laser texturing and mechanical spherical indentation have been established, which makes it possible to purposefully control the ratio of the parameters “microhardness – relief reproducibility – roughness” depending on the operating conditions of folding–gluing lines. Improved: – technological approaches to strengthening the working surfaces of folding plates by integrating the selection of profile geometry, the sequence of application, and the method of forming microrelief guide structures into a single technological scheme, which made it possible to develop a generalized decision-making model capable of predicting the operational performance of folding plates (wear resistance, folding stability, sensitivity to changes in cover material) already at the technology design stage. Further developed: – scientific foundations of environmentally oriented post-press processing technologies for integral covers, within which increasing the durability of folding mechanism components is considered as a resource-saving tool that ensures a reduction in tool replacement frequency, a decrease in technological waste volume, and a reduction in the environmental impact of printing production without deterioration of finished product quality. The approbation of the dissertation results was carried out through industrial trials of the folding and gluing processes of integral cover blanks using the proposed technological and structural solutions at the printing enterprise ТОВ «ВКП «СТДРУК» (Kyiv). The results of the dissertation research have been implemented in the educational process of the Educational and Scientific Institute of Publishing and Printing during lectures and laboratory classes in the courses “Post-Press Processes” and “Technologies of Packaging and Label Production,” delivered by the Department of Printing Production Technologies, for students majoring in Specialty 186 “Publishing and Printing.” The implementation is confirmed by relevant official acts and certificates.
dc.format.extent336 с.
dc.identifier.citationПалюх, 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.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/82259
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectінтегральні обкладинки
dc.subjectкартонна заготовка
dc.subjectполімерні плівки
dc.subjectпрофільні фальцювальні планки
dc.subjectмікрорельєф
dc.subjectтехнологічне середовище
dc.subjectгеометричний синтез
dc.subjectкінематичні параметри
dc.subjectкерування рухом
dc.subjectматематичне моделювання
dc.subjectкритерії оптимізації
dc.subjectрежими лазерної обробки
dc.subjectDLE-гравіювання
dc.subjectпрофілометрія
dc.subjectдостовірність даних
dc.subjectintegral covers
dc.subjectcardboard blanks
dc.subjectpolymer films
dc.subjectprofiled folding plates
dc.subjectmicrorelief
dc.subjecttechnological medium
dc.subjectgeometric synthesis
dc.subjectkinematic parameters
dc.subjectmotion control
dc.subjectmathematical modeling
dc.subjectoptimization criteria
dc.subjectlaser processing modes
dc.subjectDLE engraving
dc.subjectprofilometry
dc.subjectdata reliability
dc.subject.udc655.35:621.9.048:620.178.16
dc.titleТехнологічне забезпечення якості деталей механізму фальцювання інтегральних обкладинок
dc.title.alternativeTechnological quality assurance of parts of the folding mechanism of integral covers
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Paliukh_dys.pdf
Розмір:
11.74 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ТПВ)
Дисертації (вільний доступ)