CN1374204A - 高图纹浮雕大金币及其模具的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
高图纹浮雕大金币及其模具的制作工艺,包括将原料坯饼轧制,抛光、经第一次压印处理,其特征是经第一次压印处理后的坯饼再经车削、退火、磨光工序后,经第二次压印处理,车削去毛刺、磨光制成成品。制模工艺,特征是将坯料热轧锻造、球化退火、外型粗加工、车制成型;用雕刻机直接雕出阴文印模、淬火、镀铬;精加工抛光处理。采用上述工艺制造的是10kg大金币,是目前世界第一大金币。
Description
本发明涉及造币工艺的各道工序，特别是单枚质量和规格都超常的大金币的制作工艺。
10KG大金币是目前世界第一大金币。由于单枚质量和成品和直径都很大，并且要求双面高图纹浮雕，这使得以往的加工工艺无法适用。例如，一般情况下，坯饼的径厚比为D/H＝14-16，而图纹高度与坯饼厚度的比值为11％，但对于图纹高度已确定为2mm的超大型硬币，此时必须以图纹与厚度关系作为基本关系来确定坯饼规格，照此比例，坯饼厚度可在21mm以上，若按14mm-16mm的径厚比，经计算后坯饼直径将达294mm-336mm，这不仅使外观看起来非常愚笨，更使压印力达到3000吨以上之巨，生产将随之变得不可能。
本发明的目的是提供一种高图纹浮雕大金币的制作工艺，制成的成品直径为180mm。
这种高图纹浮雕大金币的制作工艺，包括将原料坯饼退火，抛光、经第一次压印处理，其特征是第一次压印后的原料坯饼还要经机加处理，经车削、退火、磨光工序后，经第二次压印处理，车削去毛刺、磨光制成成品。
本发明的制作工艺是针对制作10KG超大型纪念金币的下列问题逐一改进的：
1.成品规格的确定：根据规定的单枚质量，兼顾压印基本理论与审美习惯、图纹特点及主要表现的艺术手法等，设计优选确定大金币的直径和厚度。
2.坯料的相关设计与制作：根据成品规格确定坯料规格，根据轧机能力和坯料规格，设计制作铸模并确定轧制工艺。
3.印模参数设计与优化：压印模具技术参数的设计要符合大金币图纹高浮雕的特点，特别是180mm超大规格压印模具的制模工艺要重新制定。
4.坯饼工艺设计：超大规格金币必须进行精确的坯饼设计，要考虑边形设计以保证清边内外印足，还有车边预留量等后续工艺，因一次压印不足，必须经车削后进行第二次压印，以满足成品的单枚质量要求。
5.设计超大规格金币的浮动模套机构，以保证正背面超高浮雕图纹易于充满并同进充满；优化选择和设计丝齿工艺参数。
6.压印次数、二次压印中间车削量和中间退火温度等的确定，将压印中可能出现的缺陷降至最低。
附图1为本发明工艺制作的大金币主视图；
附图2为本发明工艺制作的大金币后视图；
实施例：
本发明的高图纹浮雕大金币的制作工艺，包括将原料坯饼轧制，抛光、经第一次压印处理，其特征是经第一次压印处理后的坯饼再经车削、退火、磨光工序后，经第二次压印处理，车削去毛刺、磨光制成成品。
采用上述制作工艺所制成品的参数分别为：
大直径金币包括直径为100-180mm；
成品径厚比：D/H＝8.5-14
成品图纹高度约为：H＝1/10
成品侧边部丝齿密度为：0.67
采用上述工艺制作直径180mm的金币，其坯料的制作：用宽150mm、厚度50mm、长200mm的铸锭，轧制出厚度为26mm，宽度为200mm的板材，用刨床断料，锸床锸出雏形，用普通车床制出有清边的坯饼，坯饼抛光，准备压印。在现有设备的条件下，用1600T压力机进行两次压印。
对坯饼在两次压印工序之间的车削方法是：车削时要使坯饼内口坡角与印模清边坡角相等。将坯饼车边至直径177mm，清边厚度24mm，外倒角1.5-2mm×45°，抛光后清边宽度为6.0mm，里口状态是由清边内径平滑过渡至底面，过渡宽度为5mm，过渡圆角R＝10mm。
制作高图纹浮雕大金币所用模具的制模工艺：由于印模规格过大，并且模具采用的轴承钢坯料为热轧锻造件，使得淬火处理过程中的变形开裂倾向大大增加，也不利于切削和雕刻加工，因此本发明先对坯料进行球化退火，使碳化物由片状转变为细小均匀的球状，使性能得到较大的改善和提高；球化退火是在氢气氛炉内退火，退火温度为550°±5°，保温时间80-90分钟；外型粗加工，按图纸要求的尺寸车制成型；用雕刻机直接雕出阴文印模、雕刻印模时，将雕刻机调速装置的速度调节信号减小一半，1400mm/min；为了使印模表面和里芯硬度适中，避免变形和开裂等热处理缺陷的产生，热处理工艺作了如下改进：淬火时要分级冷却，860℃碱水冷却至300-400℃时改用油冷，保温5.5小时，在回火工序中，200℃保温5-6小时，采用多个辅助阳极将印模镀铬；精加工，特别是在工装中采用浮动模套结构。
设计模具的技术参数：
(1)正面的最高图纹，要求正面浮雕应有较强的立体感，从而突出主题。
利用经验公式计算，H＝产品直径(180mm)×Th比例系数，选Th为0.008-0.015，最高图纹H为2mm；背面的图纹由多个较小并分散的二维图案构成，Th为0.005-0.01，最高图纹H为1.1mm。
(2)清边坡角：一般制模工艺要求的清边坡角范围25°-45°，本例中确定为45°。(3)清边宽度B＝产品直径×Qb系数0.025-0.04，本例中取0.031，确定清边宽度为5.5mm；再利用经验公式计算清边体积：清边体积＝图纹体积×全面积/图纹占有面积×Qv，本例中全面积/图纹占有面积为7/8，估算出图纹体积为24700mm3，系数Qv为1/3，代入上述式中得出清边体积为9409mm3，已知清边宽度和体积，计算出清边高度为2.5mm。
背面：为了提高艺术效果，背面清边设计成双层结构，里层处理成抛光亮面，并且也有利于清边的压印；背面的清边坡度为30°，视觉效果比较理想。根据上述计算方法，确定背面清边宽度和高度为5.5mm和2mm。
Claims (5)
1、一种高图纹浮雕大金币的制作工艺，包括将原料坯饼轧制，抛光、经第一次压印处理，其特征是原料坯饼经机加处理；经第一次压印处理后的坯饼再经车削、退火、磨光工序后，经第二次压印处理，车削去毛刺、磨光制成成品。
2、根据权利要求1所述的高图纹浮雕大金币的制作工艺，其特征是所制成品的参数分别为：
大直径金币包括直径为100-180mm；
成品径厚比：D/H＝8.5-14
成品图纹高度约为：H＝1/10
成品侧边部丝齿密度为：0.67
3、根据权利要求1所述的高图纹浮雕大金币的制作工艺，其特征是工艺中涉及的机加处理：
(1)原料坯饼的机加处理包括将长方体的原料铸锭轧制成板材，用刨床断料、用锸床锸出雏形，再用车床加工出有清边的坯饼，将坯饼抛光，准备压印；
(2)对坯饼在两次压印工序之间的车削方法是：车削时要使坯饼内口坡角与印模清边坡角相等。
4、一种制作高图纹浮雕大金币所用模具的制模工艺，其特征是将模具的轴承钢坯料热轧锻造、球化退火、球化退火是在氢气氛炉内退火，退火温度550°±5°，保温时间80-90分钟；外型粗加工、车制成型；用雕刻机直接雕出阴文印模、雕刻印模时，将雕刻机调速装置的速度调节信号减小一半，1400mm/min；淬火、淬火时要分级冷却，860℃碱水冷却至300-400℃时改用油冷，保温5.5小时，在回火工序中，200℃保温5-6小时，采用多个辅助阳极将印模镀铬；精加工抛光处理。
5、根据权利要求4所述的制模工艺，其特征是设计模具的技术参数：
(1)正面的最高图纹H＝产品直径×Th比例系数，本设计最大直径金币，选Th为0.008-0.015；背面的二维图案Th为0.005-0.01；
(2)清边坡角：25°-45°；清边宽度B＝产品直径×Qb系数0.025-0.04；清边高度根据已知的清边宽度和清边体计算得出；
(3)背面清边设计成双层结构，清边坡角为30°。
(4)坯饼模套间隙：第一次压印时，1.5mm
第二次压印时，0.7mm
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