القوالب (التصنيع)

القالب أداة آلية متخصصة تُستخدم في الصناعات التحويلية لقطع و/أو تشكيل المواد إلى الشكل أو المظهر المطلوب. تُستخدم قوالب التشكيل بالضغط مع مكبس ، ^{[ 1 ]} على عكس قوالب السحب (المستخدمة في صناعة الأسلاك) وقوالب الصب (المستخدمة في القولبة) التي لا تُستخدم مع مكبس . وكما هو الحال مع القوالب، تُصمم القوالب عادةً خصيصًا للمنتج الذي تُستخدم في تصنيعه.

تتراوح المنتجات المصنعة باستخدام القوالب من مشابك الورق البسيطة إلى القطع المعقدة المستخدمة في التكنولوجيا المتقدمة. وقد يحل القطع بالليزر ذي التغذية المستمرة محل عملية القطع بالقوالب المماثلة في صناعة السيارات، ^{[ 2 ]} وغيرها.

يُعدّ كل من التقطيع والثقب عمليتين من عمليات القطع بالقوالب ، بينما يُعدّ الثني مثالاً على عملية تشكيل القوالب.

المكونات الرئيسية لمجموعة القوالب (بما في ذلك تركيبها على المكبس) هي كما يلي. ونظرًا لاختلاف المصطلحات بين المصادر، فإن الأسماء البديلة مذكورة بين قوسين:

• قواعد القوالب (الحوامل) - مجموعة من الصفائح المسطحة والمتوازية التي تعمل كأساس لتركيب مكونات القوالب. ^{[ 4 ]}
• دبابيس التوجيه (الأعمدة) - إلى جانب جلبات التوجيه، تعمل الدبابيس على محاذاة أحذية القالب بدقة أثناء كل شوط ضغط. ^{[ 4 ]}
• مجموعة القوالب (الصفائح). ^{[ 5 ]} يمكن عكس الوضع حسب العملية، مثل استخدام أداة الطرد: ^{[ 6 ]}
  • كتلة القالب – النصف السفلي من مجموعة القوالب. يتم تشكيلها لتتوافق مع الشكل المطلوب لقطعة العمل المراد تشكيلها أو قطعها.
  • لوحة التثقيب – النصف العلوي من مجموعة القوالب. تحمل وتدعم المثاقب المختلفة في مكانها.
• المثقب - الجزء الذكري من القالب الذي يخترق الصفيحة المعدنية ويدخل في الجزء المقابل (الأنثوي) من كتلة القالب. بتفصيل أكثر: ^{[ 1 ]}
  • أداة التثقيب - تقوم بعملية مزدوجة الغرض حيث يتم إما قطع قطعة معدنية محددة الشكل، تسمى القطعة الخام، واستخدامها لمزيد من العمل، أو حيث يتم فصل قطعة نهائية عن الصفيحة المعدنية.
  • تقوم أداة ثقب الورق بقص الشكل المطلوب (دائري، متعدد الأضلاع ، إلخ) من قطعة العمل. ويتم التخلص من الجزء المتبقي.
• لوحة التجريد (الوسادة) - لوحة زنبركية تفصل (أي تجرد) قطعة العمل من المثقب الساحب بعد كل ضغطة. ^{[ 7 ]}
• دليل تجريبي - سيساعد هذا في وضع الورقة بدقة للمرحلة التالية من العملية.
• دليل المخزون - يضمن أن المادة التي يتم العمل عليها توضع دائمًا في نفس الموضع داخل القالب، مثل المادة السابقة.
• كتلة الضبط (التوقف) - يستخدم هذا الجزء للتحكم في عمق دخول المثقب في القالب.
• الساق – تقوم بتركيب لوحة التثقيب على المكبس. يجب أن تكون محاذية وموجودة في مركز ثقل اللوحة. ^{[ 8 ]}

• التشكيل بالقطع: تُنتج قوالب التشكيل بالقطع قطعة مسطحة من المادة عن طريق قطع الشكل المطلوب في عملية واحدة. يُشار إلى الجزء النهائي باسم القطعة المُشكّلة بالقطع. عادةً ما تُستخدم قوالب التشكيل بالقطع لقطع المحيط الخارجي للجزء فقط، وغالبًا ما تُستخدم للأجزاء التي لا تحتوي على تفاصيل داخلية. من فوائد التشكيل بالقطع بالقطع ما يلي:

1. الدقة . إن استخدام قالب حاد بشكل صحيح، مع وجود مقدار صحيح من الخلوص بين المثقب والقالب، سينتج عنه جزء يحافظ على تفاوتات أبعاد دقيقة فيما يتعلق بحواف الجزء.
2. المظهر . بما أن الجزء يتم تشكيله في عملية واحدة، فإن حواف الجزء النهائية تنتج مظهرًا موحدًا على عكس درجات الصقل المتفاوتة الناتجة عن عمليات متعددة.
3. التسطيح . نظرًا للضغط المتساوي لعملية التشكيل، فإن النتيجة هي جزء مسطح قد يحتفظ بمستوى معين من التسطيح لعمليات التصنيع الإضافية.

• التخريش : عملية إزالة المواد باستخدام أسنان قاطعة متعددة، حيث يقطع كل سن خلف الآخر. غالبًا ما تُستخدم أداة التخريش لإزالة المواد من الأجزاء السميكة جدًا بحيث لا يمكن حلها بالحلاقة.
• التوسيع: تعمل أداة التوسيع على توسيع الطرف المغلق للأنبوب باستخدام نوعين من أدوات التوسيع. يشبه هذا التوسيع طريقة توسيع قبعة الطاهي من الأعلى من الشريط الأسطواني المحيط برأس الطاهي.

1. قوالب السوائل المنتفخة: تستخدم الماء أو الزيت كوسيلة لتمديد الجزء.
2. قوالب المطاط المنتفخة: تستخدم وسادة أو كتلة مطاطية تحت الضغط لتحريك جدار قطعة العمل.

• السك : يشبه التشكيل، مع اختلاف رئيسي يتمثل في أن قالب السك قد يُشكّل ملامح مختلفة تمامًا على وجهي القطعة المعدنية، حيث تُنقل هذه الملامح من وجه القالب أو المثقب على التوالي. يقوم قالب السك والمثقب بتشكيل المعدن عن طريق ضغط القطعة المعدنية ضمن مساحة محددة، بدلًا من ثنيها. على سبيل المثال، قد تحتوي ميدالية أولمبية مُشكّلة بقالب سك على سطح مستوٍ في الخلف ونقش بارز في الأمام. أما إذا تم تشكيل الميدالية (أو نقشها)، فسيكون سطحها الخلفي صورة معكوسة لسطحها الأمامي.
• العمليات المركبة : تقوم القوالب المركبة بتنفيذ عمليات متعددة على القطعة. العملية المركبة هي تنفيذ أكثر من عملية واحدة خلال دورة الضغط .
• القالب المركب : نوع من القوالب يتكون من كتلة القالب (المصفوفة) المثبتة على لوحة تثقيب، مع وجود ثقوب في القالب العلوي، بينما يتم تثبيت المثقب الداخلي في مجموعة القوالب السفلية. وهو نوع معكوس من قوالب التشكيل، حيث يقوم بالتثقيب لأعلى، تاركًا القطعة مستقرة على المثقب السفلي (بعد فصلها عن المصفوفة العلوية أثناء شوط عودة المكبس) بدلاً من تشكيل القطعة بالكامل. يتيح القالب المركب قطع الميزات الداخلية والخارجية للقطعة بشوط مكبس واحد.
• التجعيد : تُستخدم عملية التجعيد لتشكيل المادة على هيئة منحنية. مفصل الباب مثال على جزء مصنوع باستخدام قالب التجعيد.
• القطع: تُستخدم قوالب القطع لقطع المواد الزائدة من نهاية الجزء النهائي أو لقطع شريط من المواد بطول محدد مسبقًا لإجراء عمليات إضافية.
• الرسم : تشبه عملية الرسم عملية التشكيل إلى حد كبير، إلا أن عملية الرسم تتضمن تشوهًا لدنيًا كبيرًا ، حيث يمتد جزء من المادة حول الجوانب. يُعدّ الكوب المعدني ذو التفاصيل الدقيقة في قاعدته مثالًا على الفرق بين التشكيل والرسم. فقد تم تشكيل قاعدة الكوب، بينما تم رسم جوانبه.
• البثق: هو عملية تشكيل قطع معدنية خام، تُسمى قوالب، إلى أجزاء نهائية مثل عارضة ألومنيوم على شكل حرف I. تستخدم قوالب البثق ضغطًا عاليًا للغاية من المكبس لضغط المعدن وتشكيله بالشكل المطلوب. والفرق بين التشكيل على البارد والبثق هو أن الأجزاء المبثوقة لا تأخذ شكل المكبس.
• التشكيل: قوالب التشكيل تُستخدم لثني القطعة الخام على طول سطح منحني. مثال على قطعة تم تشكيلها هو الطرف الموجب (+) لبطارية AA.
• التشكيل على البارد (التشكيل على البارد): يشبه التشكيل على البارد عملية البثق من حيث أنه يضغط على المادة الخام، لكن التشكيل على البارد يستخدم المكبس والقالب لإنشاء الشكل المطلوب، بينما لا يفعل البثق ذلك.

• تشكيل الصفائح المعدنية بالدرفلة : عملية ثني مستمرة يتم فيها تشكيل الصفائح أو الشرائح المعدنية تدريجياً باستخدام مجموعات متتالية من الدرفلة حتى الحصول على الشكل المقطعي المطلوب. يُعد تشكيل الصفائح المعدنية بالدرفلة مثالياً لإنتاج قطع ذات أطوال كبيرة أو بكميات كبيرة.
• التشكيل القرني: يوفر قالب التشكيل القرني محورًا أو قرنًا يتم فيه وضع الأجزاء لإجراء عمليات ثانوية.
• التشكيل الهيدروليكي : تشكيل الأجزاء الأنبوبية من أنابيب أبسط باستخدام ضغط الماء العالي.
• قالب التشكيل المسطح : قالب التشكيل المسطح هو نوع بسيط من قوالب التصنيع يُستخدم في عمليات التشكيل والتثقيب. بينما تقوم العديد من القوالب بإجراءات معقدة في وقت واحد، قد يقتصر قالب التشكيل المسطح على إجراء واحد بسيط، حيث يتم إخراج المنتج النهائي يدويًا.
• الثقب: تُستخدم عملية الثقب لعمل ثقوب في الطوابع.
• قالب النقل : توفر قوالب النقل محطات مختلفة لإجراء العمليات. ومن الممارسات الشائعة تحريك المادة عبر القالب بحيث يتم تعديلها تدريجياً في كل محطة حتى يتم إخراج الجزء النهائي في العملية الأخيرة. ^{[ 9 ]}
• القالب التدريجي: يتم تغذية الصفيحة المعدنية على شكل شريط ملفوف، ويتم تنفيذ عملية مختلفة (مثل التثقيب والتفريغ والتشذيب) في نفس محطة الآلة مع كل شوط من سلسلة التثقيب.
• اللكم :
• الحلاقة: تزيل عملية الحلاقة كمية صغيرة من المواد من حواف القطعة لتحسين تشطيب الحواف أو دقة القطعة. (قارن بالتشذيب).
• قالب الكامة الجانبية: تقوم الكامات الجانبية بتحويل الحركة الرأسية من مكبس الضغط إلى حركة أفقية أو زاوية.
• عملية الضغط الفرعي: تقوم عملية الضغط الفرعي بتفريغ و/أو تشكيل أجزاء صغيرة من الساعات والأدوات.
• التشكيل بالضغط : التشكيل بالضغط (أو التضييق) هو عملية تضييق جزء من قطعة ما. وهو عكس التوسيع، إذ يقلل من حجم القطعة. ويُعدّ طرف غلاف الخرطوشة الذي يلتقط الرصاصة مثالاً على التشكيل بالضغط.
• التشذيب: تقوم قوالب التشذيب بإزالة الزوائد أو الميزات غير المنتظمة غير المرغوب فيها من جزء ما، وعادة ما تكون هذه هي العملية الأخيرة التي يتم تنفيذها.
• مجموعة الأعمدة: تُستخدم مجموعة الأعمدة لمحاذاة القوالب في حركة المكبس.

Steel-rule die, also known as cookie cutter dies, are used for cutting sheet metal and softer materials, such as plastics, wood, cork, felt, fabrics, and paperboard. The cutting surface of the die is the edge of hardened steel strips, known as steel rule. These steel rules are usually located using saw or laser-cut grooves in plywood. The mating die can be a flat piece of hardwood or steel, a male shape that matches the workpiece profile, or it can have a matching groove that allows the rule to nest into. Rubber strips are wedged in with the steel rule to act as the stripper plate; the rubber compresses on the down-stroke and on the up-stroke it pushes the workpiece out of the die. The main advantage of steel-rule dies is the low cost to make them, as compared to solid dies; however, they are not as robust as solid dies, so they are usually only used for short production runs.^[10] In printing and packaging, steel-rule dies are widely used to die-cut paperboard and card stock.^[11] They are also used, along with rotary dies, to crease paperboard in converting lines to make unique shapes for products such as presentation folders, packaging, and cards.^[12][13]

• 
  A steel-rule die
• 
  A steel-rule die
• 
  Steel-rule die in a press

In the broadest sense, a rotary die is a cylindrical shaped die that may be used in any manufacturing field. However, it most commonly refers to cylindrical shaped dies used to process soft materials, such as paper or cardboard. Two rules are used, cutting and creasing rules. This is for corrugated boards whose thickness is more than 2 mm. Rotary dies are faster than flat dies.^[14][15]

The term also refers to dies used in the roll forming process.^[16]

Wire-making dies have a hole through the middle of them. A wire or rod of steel, copper, other metals, or alloy enters into one side and is lubricated and reduced in size. The leading tip of the wire is usually pointed in the process. The tip of the wire is then guided into the die and rolled onto a block on the opposite side. The block provides the power to pull the wire through the die.

ينقسم القالب إلى عدة أقسام. أولها زاوية الدخول التي توجه السلك إلى داخل القالب. ثم زاوية الاقتراب التي توصل السلك إلى رأس القالب، مما يسهل عملية التخفيض. يلي ذلك المحمل وغطاء التخفيف الخلفي. تُضاف مادة التشحيم عند زاوية الدخول. يمكن أن تكون مادة التشحيم على شكل صابون مسحوق. إذا كانت مادة التشحيم صابونًا، فإن احتكاك سحب السلك يُسخن الصابون ويحوله إلى سائل، ثم يُغطي السلك. يجب ألا يلامس السلك القالب مباشرةً. طبقة رقيقة من مادة التشحيم تمنع الاحتكاك المباشر بين المعدن والمعدن.

لسحب قضيب سميك إلى سلك رفيع، يتم استخدام سلسلة من القوالب المتعددة للحصول على انخفاض تدريجي في القطر على مراحل.

كانت مقاييس الأسلاك القياسية تشير إلى عدد القوالب التي تم سحب السلك من خلالها. وبالتالي، كان رقم المقياس الأعلى يعني سلكًا أرق. كانت أسلاك الهاتف النموذجية من عيار 22، بينما كانت كابلات الطاقة الرئيسية من عيار 3 أو 4.

• باكوين، الابن؛ كراولي، ر. إي. (1987). أساسيات تصميم القوالب . نيويورك، مدينة نيويورك : دار النشر الصناعية. رقم ISBN 0-8311-1172-0.
• ريد، ديفيد ت. (1991). أساسيات تصميم الأدوات . ديربورن، ميشيغان : جمعية مهندسي التصنيع. ISBN 0-87263-412-4.
• أرنولد، جيري (1980). دليل صانعي القوالب . نيويورك، مدينة نيويورك : دار النشر الصناعية. رقم ISBN 0-8311-3132-2.