Mykhailiv Y. Improvement of die-cutting presses through the use of a sectional pressure plate

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U004269

Applicant for

Specialization

  • 133 - Галузеве машинобудування

10-09-2026

Specialized Academic Board

PhD 15105

Lviv Polytechnic National University

Essay

The purpose of the work is to improve the die-cutting equipment using a sectional pressure plate. The main goal had been achieved by performing the outlined list of tasks: - to analyse the components of the technological process of manufacturing cardboard packaging, to reveal the principles and features of the operation of die-cutting presses; to conduct a patent search for new technical solutions designed to increase the efficiency of their operation; - to propose and substantiate options for the technical implementation of replacing existing monoblock designs of pressure plates in heavy-duty die-cutting presses with wedge and eccentric drive mechanisms; - to interpret the "single mechanism" in analytical studies of geometric, kinematic and force parameters in the pressure plate drive mechanisms to enable scaling of models, performing calculations for a wide range of die-cutting press formats; - to create mathematical models and investigate the force load of the pressure plate drive equipped with wedging mechanisms, using a dimensional "standard", which includes the relative value of technological resistance; - to develop a methodology and create mathematical models for investigating the angular displacement of cranks and eccentrics on drive shafts in punching presses for adjusting parallel wedging and eccentric mechanisms in the drives of the pressure plate sections, depending on the thickness of the cardboard blanks; - to develop a design, manufacture and assemble an experimental stand equipped with a pressure plate of a sectional structure with eccentric drives; - to investigate the influence of key technological factors - the thickness of cardboard samples, the direction of fibre arrangement, the speed mode of material separation - on the force load of the drive; The object of the research is the technological process of die-cutting cardboard blanks, wedging and eccentric mechanisms of the pressure plate drive of the sectional structure in die-cutting presses. The research focuses on geometric synthesis, kinematic and power parameters, and the wedging and eccentric mechanisms of the pressure plate drive for the sectional structure in die-cutting presses. Research methods. The research structure of the dissertation work is based on a systematic combination of the developed blocks, which include: analytical developments, represented by mathematical formulas and dependencies; experimental studies conducted on a real prototype of the proposed die-cutting press equipped with a sectional pressure plate; and virtual computer modelling. Scientific novelty: For the first time: - A method has been developed for the sequential interaction of the tools of a flat die-cutting die with sections of the cardboard blank by using a sectional platen with individual drives in presses, which minimises significant peak drive loads resulting from the die-cutting of the cardboard blanks, enables a reduction in the material consumption of the equipment and a decrease in the energy intensity of the technological process; - structural and functional models of the wedging and eccentric drive mechanisms for the parallel sections of the platen have been created, the results of research into which, within the context of die-cutting presses, confirm the fulfilment of the condition for the sequential interaction of flat die-cutting tools with sections of the cardboard blank, ensuring the minimisation of peak drive loads throughout the die-cutting operation; - a methodology and mathematical models have been developed to investigate the relative angular displacement of cranks and eccentrics on drive shafts in die- cutting presses, the results of which provide a basis for the technical procedure for the precise adjustment of parallel wedging and eccentric mechanisms in the drives of the platen sections depending on the thickness of the cardboard blanks; - the effectiveness of replacing the traditional monoblock design of the plate with a sectional one, equipped with individual eccentric drives for each section, has been experimentally demonstrated, confirming a significant reduction in peak loads on the die-cutting press drive. Further developments include: - the scientific interpretation of the ‘single mechanism’ for the geometric synthesis of various press plate drive mechanisms in die-cutting presses, and analytical studies of their kinematic and force parameters, enabling convenient automated scaling of models and standardised calculations for a wide range of die-cutting press formats. Practical significance. By improving the presses with a sectional plate, a scientific and technical foundation has been established for developing innovative, next-generation die-cutting equipment capable of producing cardboard blanks in separate sections. The proposed die-cutting presses will differ from existing in their reduced metal consumption, more stable dynamic performance and improved energy efficiency.

Research papers

Vlakh V.V., Mykhailiv Yu. Yu. Research on the pressure plate movement by the drive with wedging mechanisms in the die-cutting press. Поліграфія і видавнича справа. 2023. № 2 (86). С. 174 – 184

Регей І.І., Влах В.В., Михайлів Ю.Ю., Млинко О.І. Застосування двосекційної натискної плити у пресі штанцювального автомата: перспективи відмови від моноблочної конструкції. Наукові записки УАД. 2023. № 2 (67). С 239–248

3. Регей І.І., Книш О.Б., Бегень П.І., Михайлів Ю.Ю. Аналітичні дослідження силового навантаження привода натискної плити у штанцювальному пресі. Технічні науки та технології. 2024. № 3 (37). С. 37–44

4. Регей І.І., Михайлів Ю.Ю. Розроблення інноваційного штанцювального преса з ексцентриковим приводом натискної плити секційної будови. Технічні науки та технології. 2025. № 4 (42). С. 20–28

8. Регей І.І., Влах В.В., Михайлів Ю.Ю. Прес штанцювального обладнання: перспективи заміни моноблочної конструкції натискної плити на секційну. Упаковка. 2024. № 1. С. 38–40

9. Регей І.І., Михайлів Ю.Ю. Перспективи застосування натискної плити секційної побудови у штанцювальному пресі. Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів: тези доповідей, 06−10 лютого 2023 р. Львів: УАД. 2023. С. 5

10. Rehei I.I., Vlakh V.V., Mykhailiv Y.Y. Technical justification of the sectional construction of the pressure plate in the die-cutting press. International scientific discussion: problems, tasks and prospects. Proceedings of the 6th International Scientific and Practical Conference. Brighton, United Kingdom. March, 19-20, 2023. Pp, 522-528

11. Михайлів Ю.Ю., Регей І.І. Обґрунтування секційної побудови натискної плити у штанцювальному пресі. Новітні технології пакування : матеріали доповідей XXI науково-практичної конференції молодих вчених (м. Київ, 06 квітня 2023 р.). Додаток до журналу «Упаковка». Київ : Клуб пакувальників України, 2023. С. 22-23

12. Rehei I.I., Knysh O.B. Vlakh V.V., Mykhailiv Y.Y. Sectional design of the pressure plate in the die-cutting press with wedging mechanisms: justification of application. Modern knowledge: research and discoveries. Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference. Vancouver, Canada. May 19-20, 2023. Pp, 362-367

13. Регей І.І., Михайлів Ю.Ю. Дослідження переміщення натискної плити приводом, укомплектованим розклинювальними механізмами у штанцювальному пресі. Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу, наукових працівників і аспірантів: тези доповідей, 05−09 лютого 2024 р. Львів: УАД. 2024. С. 4−5

14. Регей І.І., Книш О.Б., Михайлів Ю.Ю. Аналітичні дослідження силового навантаження привода натискної плити у штанцювальному пресі. МТЕ–2024: Internationl Conference on Engineering, Materials, Tegnologies, Transport : збірник наукових доповідей міжнародної конференції, 14–16 травня 2024 р. Луцьк, 2024. С. 240–243

15. Rehei I.I., Mlynko O.I., Mykhailiv Y. Y. Research on the drive force load of a two-section pressure plate in a die-cutting press. Development priorities for technical sciences in the modern world : International scientific conference, Riga, Latvia : Baltija Publishing, March 19–20, 2025. P 44–46

16. Михайлів Ю.Ю., Регей І.І. Аналітична оцінка силового навантаження привода натискної плити секційної будови в штанцювальному пресі. Новітні технології пакування : матеріали доповідей XXIІІ науково-практичної конференції молодих вчених (м. Київ, 23 квітня 2025 р.). Додаток до журналу «Упаковка». Київ : Клуб пакувальників України, 2025. С. 17–18

Similar theses