CC BY
20
УДК 621.9; 663
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫСЕЧКИ И БИГОВКИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СКЛАДНЫХ КАРТОННЫХ КОРОБОК С ДВОЙНЫМИ ПОЛЫМИ СТЕНКАМИ И КРЫШКОЙ ДВОЙНОЙ
ТОЛЩИНЫ
И.Б. Давыдов
Рассматриваются зависимости основных параметров процессов высечки и биговки картона и приводятся результаты математического моделирования в среде МаИеаё при производстве складных картонных коробок с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины.
Ключевые слова: картон, тара, упаковка, высечка, биговка, складная коробка.
Картон широко применяют для упаковки различных видов изделий в складные коробки [1, 2]. Для упаковки кондитерских изделий широко применяют складные картонные коробки с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины [3, 4]. Они обладают целым рядом достоинств, имеют презентабельный внешний вид, удобны как для потребителя, так и производителя. На рис. 1 показаны общий вид, схема и развертка таких картонных коробок.
а б в
Рис. 1. Складная картонная упаковка с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины: а - общий вид; б - схема; в - развертка, на которой (-) линии высечки, (- - -) линии биговки
Технология производства складных картонных коробок состоит из двух основных этапов.
На первом этапе реализуется разработка дизайна (разработка чертежей развертки, графического дизайна упаковки, верстка, изготовление макета и раскладка на лист).
На втором этапе происходит непосредственно производство упаковки (высечка и биговка), на котором выполняются необходимые операции, преобразующие запечатанный картон в плоские заготовки будущих коробок [5].
Процесс высечки заключается в вырубке листов картона по контуру специальным штанцерным штампом с помощью удара. Для эффективности данного процесса необходимо обеспечить чистоту кромок картонной заготовки с нанесенной печатью и отсутствие на них обрезков.
Требуемое усилие для высечки определяется периметром Пк развертки картонной коробки (см. рис. 1, в), толщиной $ к картона, его механическими свойствами ок (зависят от его свойств и толщины) и усилием @пр сжатия прижима по выражению
Рв = к '(Пк • $ к • + вир I
где к - коэффициент, который учитывает побочные явления, возникающие при высечке, затупление режущих кромок, неравномерность толщины картона (к =1,3-2,0).
Математическое моделирование процесса высечки складной картонной коробки с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины проведено в среде Mathcad в диапазоне толщин картона $к = 2...8мм, периметров развертки коробки Пк = 2...10 м. На рис. 2 показаны результаты математического моделирования в виде 3Б-графика зависимости усилий высечки от толщины и периметра развертки складной картонной коробки.
Рис. 2. SD-график зависимости усилий высечки от толщины картона и периметра развертки складной картонной коробки с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины
График показывает, что при увеличении периметра развертки и толщины складной картонной коробки с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины усилие высечки пропорционально увеличивается. Например, при увеличении периметра развертки с 2 до 10 м при толщине картона 2 мм усилие высечки увеличивается с 300 до 550 Н, а при увеличении периметра развертки с 2 до 10 м, но при толщине картона 8 мм усилие высечки уже возрастает с 400 до 1300 Н (рис. 2).
99
С целью облегчения сгибов картона на следующих операциях процесса производства складной картонной коробки осуществляют процесс биговки, который представляет собой нанесение углубленных прямых линий (канавок), имеющих по линии сгиба на оттиске определенную ширину при печати на картоне.
Требуемое усилие для биговки определяется длиной Ьб биговочной канавки, толщиной картона, его механическими свойствами по выражению
Рб = Ьб ■ • ак • кб,
где кб - коэффициент, зависящий от профиля биговочной канавки (находится в диапазоне 0,7 - 1,0).
Математическое моделирование процесса биговки картона проведено в среде Mathcad в диапазоне толщины картона $ к = 2...8 мм и длины биговочной канавки Ьб = 1..5 м. На рис. 3 показаны результаты математического моделирования в виде 3Б-графика зависимости усилий биговки от толщины и длины биговочной канавки.
Рис. 3. 3В-график зависимости усилий биговки от толщины картона и длины биговочной канавки при производстве складных картонных коробок с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины
График показывает, что при увеличении длины биговочной канавки и толщины складной картонной коробки с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины усилие биговки пропорционально увеличивается. Например, при увеличении длины биговочной канавки с 1 до 5 м при толщине картона 2 мм усилие биговки увеличивается с 20 до 100 Н, а при увеличении длины биговочной канавки с 1 до 5 м, но при толщине картона 8 мм усилие биговки возрастает со 100 до 480 Н (рис. 3).
При проектировании и разработке складных коробок из картона с двойными полыми стенками и крышкой двойной толщины необходимо рационально подбирать требуемые усилия высечки и биговки с целью обеспечения оптимальных параметров оборудования и качества производимых коробок.
Список литературы
1. Давыдов И.Б. Особенности упаковки различных видов штучных пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 9. С. 438 - 446.
2. Давыдов И.Б. Упаковка из картона: особенности, основные виды и область применения в пищевой промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. Вып. 11. С. 597 - 607.
3. Давыдов И.Б. Особенности технологии складных картонных коробок для пищевых продуктов // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: сб. научных трудов национальной заочной научно-техн. конф. с международным участием «АПИР-23», 8-9 ноября 2018 года / под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. С. 73 - 81.
4. Пантюхина Е.В., Котляров В.С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки: учебник. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 212 с.
5. Боровкова Э.В., Давыдов И.Б., Пантюхина Е.В. Анализ процесса высечки и биговки при производстве складных картонных коробок для пищевых продуктов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 426 - 430.
Давыдов Иван Борисович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MODELING OF DIE-CUTTING AND CREASING PROCESSES IN THE PRODUCTION OF FOLDING CARDBOARD BOXES WITH DOUBLE HOLLOW WALLS AND DOUBLE THICKNESS COVER
I.B. Davidov
The article deals with the dependence of the main parameters of the processes of die-cutting and creasing of cardboard and presents the results of mathematical modeling in Mathcad in the production of folding cardboard boxes with double floor walls and a cover of double thickness.
Key words: cardboard, packaging, die-cutting, creasing, folding box.
Davidov Ivan Borisovich, masters, svoryi@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
