造幣模具制作簡說

1、造幣模具制作簡說造幣模具制作簡說作者：章軍金屬錢幣的鑄造已有數(shù)千 年的歷史，在東西方錢幣鑄造工藝的發(fā)展有兩個不同的軌跡， 在中國早期的錢幣均采用的是“鑄造法”，即把熔融的金屬通 過澆注進(jìn)錢范里凝固成型的方法獲取錢幣；而在西方，早期 的錢幣一般都是通過人工 “打制法”來獲取錢幣，后來發(fā)展為機器壓制法，中國從清朝 晚期從西方引進(jìn)了機器壓制工藝鑄造錢幣，從而結(jié)束了沿襲 數(shù)千年的“鑄造法”鑄造錢幣的工藝。 當(dāng)今世界造幣生產(chǎn)在繼承傳統(tǒng)的造幣工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合 現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展到了一個嶄新的階段。近幾十年 來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，造幣生產(chǎn)中應(yīng)用了許許多多 新的工藝技術(shù)，以至當(dāng)代世界錢幣，形制

2、豐富多彩，品種琳 瑯滿目。但是，形制再多樣的錢幣，其鑄造工藝的基本路線 是不變的。 要生產(chǎn)出美觀漂亮、工藝精湛，充滿藝術(shù)魅力的金屬硬幣、 紀(jì)念幣 （章 ），必須要有合格的壓印模具。因此，模具的制作 是造幣生產(chǎn)上極為重要的組成部份。造幣模具制造包括原模 制作，印模 （亦稱工作模 ） 制作。一、原模制作 原模制作在制模工藝上是指直雕模、陰紋模和二原模。 直雕模 是直接用專用雕刻機縮刻而成的凸紋原模。陰紋模 是用直雕模經(jīng)熱處理后翻制而成的凹紋原模。二原模 是用陰紋模經(jīng)熱處理后翻制而成的凸紋原模。二原 模是直接用來生產(chǎn)印模（工作模）的原模。圖稿設(shè)計圖稿設(shè)計是造幣模具制作中的第一道工序，是美術(shù)藝術(shù)在造

3、幣生產(chǎn)中的體現(xiàn)。要在方寸大小的幣面上能夠充分反映出藝 術(shù)主題，體現(xiàn)出民族風(fēng)格，這對圖稿設(shè)計者來講極為重要。 當(dāng)圖稿設(shè)計者接到設(shè)計任務(wù)后，首先要根據(jù)任務(wù)的性質(zhì)和要 求，積極地有目的地收集有關(guān)資料，認(rèn)真進(jìn)行構(gòu)思創(chuàng)作，繪 制圖稿。一般來講，錢幣圖稿的設(shè)計，要能夠做到： 概括性圖稿設(shè)計不僅要有較高的藝術(shù)水平，而且要求在很小的錢幣 幅面上能夠突出地表現(xiàn)主題思想，因此需要有高度的概括性。 民族性中國是一個有著悠久歷史燦爛文化多民族的國家，中國的文 化藝術(shù)在世界的文明史上占有極為重要的地位。因此在錢幣 圖稿設(shè)計中能夠充分體現(xiàn)出中華民族優(yōu)秀的文化藝術(shù)風(fēng)格。 紀(jì)念性錢幣圖案應(yīng)能夠表現(xiàn)我國和當(dāng)今世界的重大事件，或

4、名勝古 跡，或歷史名人，或珍稀的動物植物，這在紀(jì)念幣（章 ）圖稿的設(shè)計中尤為重要，從而使錢幣具有更大的收藏價值。單一性 錢幣的幣面直徑除了個別的紀(jì)念幣 （章 ）外一般都不大，在流 通硬幣中，至今最大的直徑只有 30 毫米（國外有少數(shù)錢幣 大于此直徑） ，要在這小小的方寸之地上表現(xiàn)多主題的內(nèi)容， 顯然是不合適的，這就要求在圖稿設(shè)計時突出單一主題。 其次，在圖稿設(shè)計中，除了要充分反映上述的藝術(shù)性之外， 還得認(rèn)真考慮到制模工藝及硬幣壓印工藝的可行性，以下幾 個問題是不能忽視的： 圖紋布局分布的均勻性； 圖紋面積與空白面積的比例； 圖紋最高點的位置； 正、背兩面圖紋布局的對應(yīng)關(guān)系； 圖紋與清邊的關(guān)系。

5、 一般要求、圖紋的布局盡可能做到均勻分布，不要集中在某 一小區(qū)域內(nèi)，圖紋最高點的位置應(yīng)盡可能分布在中心圓范圍 內(nèi)，正背面圖紋中較大或較高的部位應(yīng)盡可能相互錯開，避 免形成對應(yīng)關(guān)系，圖紋不要離邊部太靠近，更不要和邊部連 成一個整體。圖稿的大小力求統(tǒng)一,圓形的一般以$ 200 300毫米為宜， 其它形狀可以類推，為了能正確體觀產(chǎn)品效果，必須做到畫 面清晰，主題明確，構(gòu)圖合理，必要時，除了正稿外還可以 附有效果圖，效果圖的大小以錢幣的實際尺寸規(guī)格為宜。設(shè)計圖稿經(jīng)正式審批同意后，即可進(jìn)行油土型雕塑。雕塑油土型 雕塑油土型是在平整光滑的玻璃板或有機玻璃板上進(jìn)行的， 是將平面圖稿畫樣轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛Ⅲw圖案的浮

6、雕藝術(shù)，是模具 制作中的一個重要工序。油土是雕塑油土型必不可少的材料， 其成份主要是“羊毛脂衍 的生物”或“含乳化劑的脂臘”，對油土的技術(shù)要求是： 良好的可塑性； 適宜的軟硬度；極低的揮發(fā)性； 很小的溫差變異性； 對金屬很小的粘滯性。 油土型的雕塑一般分為高浮雕和低浮雕兩種。低浮雕又稱薄 浮雕，它一般用來制作普通硬幣和普通紀(jì)念幣（章）的，因 此它的浮雕高度受到嚴(yán)格控制，因為過高的圖紋往往會給壓 印工作帶來很大的困難。而高浮雕主要用來制作特殊的紀(jì)念 幣（章）。由于紀(jì)念幣 （章）的壓印工藝與普通硬幣有所不同， 前 者是單枚壓印，后者是連續(xù)壓印，故其圖紋高度一般不受限 制。而對于普通硬幣和普通紀(jì)念幣

7、（章）來說，為了便于壓 印，圖紋高度要求盡可能低一些。而對于鏡面要求的紀(jì)念幣 （章）在制作時應(yīng)該考慮留有一定的研磨余量。制作石膏模型油土型做好后即可翻制石膏模型，制作石膏模型的目的是：用油土型翻制的石膏模型為凹型圖紋，有些圖紋為了提高藝 術(shù)效果，需要在凹型及凸型石膏模型上反復(fù)進(jìn)行修整，因此 需要多次翻制石膏模型。在凹紋石膏模型上要完成車邊，刻寫文字和雕刻花邊等工作。 硬幣模具上的文字一般都是在石膏模型上雕刻完成的。據(jù)考 證，早期硬幣模具曾采用過用錐模將文字打制到陰紋模上的 辦法。要利要凹紋石膏模型來電鑄銅型，方能在雕刻機上進(jìn)行縮雕 原模的工作。翻制石膏模型的方法是：將油土浮雕平放，周圍用金屬薄

8、帶 （如鋁帶 ）圍上，高度、直徑可根據(jù)所需的大小而定，然后在 金屬薄帶圈內(nèi)澆注調(diào)制好的石膏漿體，待硬化成為陰紋石膏 模型。然后再用同樣的方法翻制成陽紋石膏模型。這樣經(jīng)數(shù) 次精心翻制后，即可制成供電鑄使用的凹紋石膏模型。 電鑄銅型 凹紋石膏模型的強度很低，不能直接在雕刻機上縮雕成原模， 必須用電鑄的方法，電鑄出凸紋的銅型，方能用銅型在雕刻 機上雕制出原模。凹紋石膏模型在電鑄銅型前進(jìn)行干燥處理、防水處理和導(dǎo)電 處理。干燥處理的目的是清除石膏模型中所含的水份，防止石膏模 型在電鑄過程中發(fā)生變形開裂現(xiàn)象。 防水處理的目的是：由于石膏模型要在電鑄溶液中連續(xù)電鑄 數(shù)天，要使石膏模型能經(jīng)受得住電鑄溶液的浸蝕

9、，必須進(jìn)行 防水處理， 導(dǎo)電處理的目的是使石膏模型上的圖紋面獲得良好的導(dǎo)電 性能。經(jīng)過干燥、防水、導(dǎo)電處理后的石膏模型就可以進(jìn)行電鑄銅 型了。電鑄銅型是將石膏模型作為陰極，純銅板作為陽極， 在電鑄槽中進(jìn)行的。對于電鑄銅溶液，要求電鑄速度快，均鑄能力好，電流效率 高，生產(chǎn)成本低，容易操作和控制，常用的電鑄銅溶液為酸 性電鑄液。電鑄完畢后，從溶液中取出石膏模型及電鑄件，用清水沖洗 干凈，在脫模機上將銅型取下，然后進(jìn)行修整，使銅型平面 光亮，圖紋精細(xì)。電鑄銅型的制作工藝較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，生產(chǎn)周期長， 但用這種方法制作出來的產(chǎn)品花紋精細(xì)，清晰美觀，因此以 前一般硬幣、紀(jì)念幣 （章 ）的銅型均用這種

10、方法制作，而對一 般要求不高的紀(jì)念章之類的模型則可采用低熔點合金澆鑄 成型或采用樹脂型的方法來制作。澆鑄低熔點合金或樹脂型 的最大優(yōu)點是生產(chǎn)周期短，成本低。以前，電鑄銅型一直是造幣模型制作的主要手段，但近二十多年來隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，樹脂型在造幣機雕模型制作上 得到了普遍的應(yīng)用。直雕模（亦稱原模）的制作 縮雕直雕模在雕刻機上進(jìn)行，在縮雕時調(diào)整好銅型和鋼坯的 平行度，使銅型的基準(zhǔn)面與觸針垂直，雕刻刀頭與鋼坯餅平 面垂直，并且將雕刻刀尖調(diào)整至鋼坯餅平面的回轉(zhuǎn)中心位置、 觸針調(diào)整至銅型（樹脂型）圖案面的中心位置。隨后調(diào)整好 縮刻比，使機器能雕刻出符合要求的直雕模。 直雕模的鋼坯可采用高碳鋼制作。直雕

11、模通常在臥式雕刻機上進(jìn)行縮雕，首先將電鑄銅型（或 樹脂型）作為靠模，把校調(diào)平整的靠模及鋼坯固定在機器的 夾具上，找出靠模及鋼坯的中心點。在進(jìn)行雕刻前，認(rèn)真計算出縮刻比，即計算雕刻頭位置及靠 模的曲率半徑。把計算完成的數(shù)據(jù)輸入雕刻機的控制器內(nèi)，隨后調(diào)整好頂針 至靠模中心點與雕刻刀至鋼坯中心點進(jìn)行雕刻。縮雕應(yīng)一次完成，在整個縮雕過程中不可停機，否則在接頭 處易產(chǎn)生接刀印跡。雕刻后的直雕模應(yīng)沒有唱片樣明顯的螺 旋紋痕跡，圖形規(guī)整不變形，線條挺括不歪扭。 縮雕后的直雕模經(jīng)手工修整后即可車制外形和進(jìn)行熱處理 淬火。車制后的直雕模外形如圖 -1 所示。 圖 -1 直雕模外 形圖示熱處理后的直雕模要進(jìn)行清洗

12、，并作回火處理。最后對直雕 模做一次全面細(xì)致的檢查和整修，以消除各種缺陷，確保符 合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。如果采用數(shù)控雕刻機（亦稱電腦雕刻機）制作直雕模，其工 藝流程可大大簡化。首先將需要雕刻的圖稿用軟件掃描進(jìn)計 算機，并用軟件對掃描的圖稿進(jìn)行必要的修改，然后將修改 后的圖稿文件輸出為可進(jìn)行雕刻的 CAM 文件。 運用計算機編輯軟件對 CAM 文件進(jìn)行編輯，設(shè)置好雕刻要 求以及刀具參數(shù)，根據(jù)雕刻圖紋的要求準(zhǔn)備好所需要的雕刻 刀具，同時安裝好需要雕刻的模坯。隨后在計算機編輯軟件 中選用雕刻文件，仔細(xì)查看模擬雕刻，確認(rèn)浮雕圖案能被清 晰雕刻出來。安裝完成雕刻刀具，用刀具找準(zhǔn)需要雕刻的模 坯加工面的中心和

13、平面，記錄中心坐標(biāo)和平面高度坐標(biāo)后即 可進(jìn)行直雕模的雕刻。翻壓陰紋模 直雕模是凸紋模 （亦稱陽紋模 ），從圖紋形式來講，它是完全 可以直接用來翻壓工作印模投入生產(chǎn)使用的。但是在實際生 產(chǎn)中，除了生產(chǎn)數(shù)量較少的紀(jì)念幣 （章 ）品種外，一般都不用 直雕模直接翻制工作印模，這是因為工作印模在造幣大生產(chǎn) 中要求數(shù)量較多，如果直接用直雕模來翻壓工作印模，一旦 直雕模損壞，就要重新制作直雕模，這樣不僅縮刻周期長， 而且每次縮刻后的直雕模要做到完全一樣是比較困難的。因 此在實際生產(chǎn)中， 通常是將直雕模翻制成陰紋模 （即凹紋模 ）， 再用陰紋模翻壓成二原模，然后用二原模來翻壓工作印模。 一旦二原模損壞，可以再

14、用陰紋模再來翻制二原模。 常用的陰紋模鋼坯的材料可全用高碳鋼，陰紋模鋼坯如圖 -2 所示。 圖 -2 陰紋模鋼坯圖示 翻壓陰紋模的壓力機一般采用磨擦式壓力機或液壓式壓力 機。 翻壓好的陰紋模即可車制外形和進(jìn)行熱處理淬火，以提高其 硬度。熱處理后的陰紋模依據(jù)技術(shù)條件要求進(jìn)行模面處理。 制作二原模 陰紋模是凹型圖紋的原模，不能用來直接翻壓工作印模，必 須要將陰紋模翻制成凸型圖紋的二原模才能用來翻壓工作 印模； 二原模是用來大批量生產(chǎn)工作印模的原模，通常選用制作二 原模鋼材為合金鋼材。翻壓二原模的工藝與翻壓陰紋模的工藝基本相同，但略 有差異。印模是安裝在壓印機上直接壓印金屬硬幣、紀(jì)念幣（章 ）的模具，是造幣生產(chǎn)中主要的生產(chǎn)工具，印模制作質(zhì)量的好 壞，直接反映在硬幣產(chǎn)品上，因此必須嚴(yán)格控制印模的制作 質(zhì)量。當(dāng)前，造幣生產(chǎn)中的壓印機正朝著高速度、高效率、自動化 和微型計算機控制等方向發(fā)展，國外先進(jìn)的壓印機的壓印速 度已超過 700 枚分鐘以上。因此，提高印模的使用壽命這 對促進(jìn)造幣生產(chǎn)具有較大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實意義。適當(dāng)?shù)拇阃感裕?）翻壓印模的工藝和設(shè)備基本同二原模、陰紋模。 制備好的模坯通過壓力機進(jìn)行翻壓，翻壓方式一般采 用封閉式壓制法一次壓成。 對已翻壓完畢的印模仔細(xì)檢查模面圖紋的清晰度及表面質(zhì) 量，剔出不可修復(fù)的廢模，對可修整的可用手工進(jìn)行修