Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона
Punch is one of the main components of the stamp. During use, punches are exposed to high force loads, so they are worn faster. It is necessary to optimize the geometrical parameters of the punch to localize the critical areas where deformation and destruction occur during the stamping process, ther...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University
2026
|
| Онлайн доступ: | https://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/354574 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
Репозитарії
Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences| _version_ | 1865214124632309760 |
|---|---|
| author | Велика, Оксана Бойко, Михайло Великий, Нестор-Тарас |
| author_facet | Велика, Оксана Бойко, Михайло Великий, Нестор-Тарас |
| author_sort | Велика, Оксана |
| baseUrl_str | http://mcm-tech.kpnu.edu.ua/index.php/2308-5916/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-12T19:50:46Z |
| description | Punch is one of the main components of the stamp. During use, punches are exposed to high force loads, so they are worn faster. It is necessary to optimize the geometrical parameters of the punch to localize the critical areas where deformation and destruction occur during the stamping process, thereby increasing the durability of the entire stamp design. The peculiarities of the stress-strain state of the punch for the cutting of oval openings in products from sheet material have been investigated. It is shown that ensuring reliability, durability and faultless operation of the punch directly depends on the level of the stress-strain state, which is constantly changing in the course of prolonged operation. Particular attention is given to the finite element analysis of the stress-strain state of the punch structure, which failed during changing operational conditions. A 3D model of the punch design in the AUTODESK INVENTOR environment was constructed using the finite element method. The parameters were calculated, and the critical areas of the punch were identified. This article describes various stages of punch failure. The optimization of the punch’s geometric parameters is presented, along with a rational choice of punch model that can withstand operational loads, extend its service life, and ensure efficient performance under excessive loading during the process of making oval holes. The effectiveness of the proposed design decisions was verified on a modernized punch model. |
| doi_str_mv | 10.32626/2308-5916.2026-29.28-38 |
| first_indexed | 2026-05-15T01:00:05Z |
| format | Article |
| id | mcmtechkpnueduua-article-354574 |
| institution | Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-05-15T01:00:05Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University |
| record_format | ojs |
| spelling | mcmtechkpnueduua-article-3545742026-05-12T19:50:46Z Modeling and Research on the Stress-Strain State of a Punch and the Optimization of Geometric Parameters Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона Велика, Оксана Бойко, Михайло Великий, Нестор-Тарас Punch is one of the main components of the stamp. During use, punches are exposed to high force loads, so they are worn faster. It is necessary to optimize the geometrical parameters of the punch to localize the critical areas where deformation and destruction occur during the stamping process, thereby increasing the durability of the entire stamp design. The peculiarities of the stress-strain state of the punch for the cutting of oval openings in products from sheet material have been investigated. It is shown that ensuring reliability, durability and faultless operation of the punch directly depends on the level of the stress-strain state, which is constantly changing in the course of prolonged operation. Particular attention is given to the finite element analysis of the stress-strain state of the punch structure, which failed during changing operational conditions. A 3D model of the punch design in the AUTODESK INVENTOR environment was constructed using the finite element method. The parameters were calculated, and the critical areas of the punch were identified. This article describes various stages of punch failure. The optimization of the punch’s geometric parameters is presented, along with a rational choice of punch model that can withstand operational loads, extend its service life, and ensure efficient performance under excessive loading during the process of making oval holes. The effectiveness of the proposed design decisions was verified on a modernized punch model. Пуансон відноситься до однієї з основних деталей штампу. В процесі роботи пуансони піддаються впливу високих силових навантажень, тому зношуються швидше. Необхідно оптимізувати геометричні параметри пуансона таким чином, щоб локалізувати критичні області, в яких виникає деформація та руйнування в процесі штампування деталей, що дозволить збільшити працездатність конструкції цілого штампу. Проведено дослідження особливостей напружено-деформованого стану пуансона для вирубування відкритого паза у виробах із листового матеріалу. Показано, що забезпечення надійності, міцності та безвідмовної роботи пуансона прямо залежить від рівня напружено-деформованого стану, який постійно змінюється в процесі тривалої експлуатації. Особливу увагу приділено скінченно-елементному аналізові напружено-деформованого стану конструкції пуансона, який в процесі зміни умов експлуатації руйнувався. Побудовано тривимірну модель конструкції пуансона в середовищі AUTODESK INVENTOR за допомогою методу скінченних елементів, виконано розрахунки його параметрів, виявлено критичні області режимів роботи пуансона, в яких виникає деформація та руйнування в процесі експлуатації.. Запропоновано змінити геометричні параметри конструкції пуансона та здійснити раціональний вибір типу моделі пуансона, який витримує прикладені експлуатаційні навантаження, збільшує термін його експлуатації та забезпечує ефективну роботу при надмірному навантаженні в процесі вирубування овальних отворів у деталях. Результативність прийнятих проектних рішень перевірено на модернізованій моделі пуансона та впроваджено на виробництві Kamianets-Podilskyi National Ivan Ohiienko University 2026-05-15 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/354574 10.32626/2308-5916.2026-29.28-38 Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences; 2026: Mathematical and computer modelling. Series: Technical sciences. Issue 29; 28-38 Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки ; 2026: Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки. Випуск 29; 28-38 2308-5916 10.32626/2308-5916.2026-29 en https://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/354574/346516 Авторське право (c) 2026 Оксана Велика, Михайло Бойко, Нестор-Тарас Великий https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | Велика, Оксана Бойко, Михайло Великий, Нестор-Тарас Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title | Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title_alt | Modeling and Research on the Stress-Strain State of a Punch and the Optimization of Geometric Parameters |
| title_full | Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title_fullStr | Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title_full_unstemmed | Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title_short | Моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| title_sort | моделювання і дослідження напружено-деформованого стану та оптимізація геометричних параметрів вирубного пуансона |
| url | https://mcm-tech.kpnu.edu.ua/article/view/354574 |
| work_keys_str_mv | AT velikaoksana modelingandresearchonthestressstrainstateofapunchandtheoptimizationofgeometricparameters AT bojkomihajlo modelingandresearchonthestressstrainstateofapunchandtheoptimizationofgeometricparameters AT velikijnestortaras modelingandresearchonthestressstrainstateofapunchandtheoptimizationofgeometricparameters AT velikaoksana modelûvannâídoslídžennânapruženodeformovanogostanutaoptimízacíâgeometričnihparametrívvirubnogopuansona AT bojkomihajlo modelûvannâídoslídžennânapruženodeformovanogostanutaoptimízacíâgeometričnihparametrívvirubnogopuansona AT velikijnestortaras modelûvannâídoslídžennânapruženodeformovanogostanutaoptimízacíâgeometričnihparametrívvirubnogopuansona |