Darren Lee Unser
http://www.coinnews.net/2013/09/13/how-the-philadelphia-mint-makes-hubs-and-dies-to-produce-coins/

這是美國費(fèi)城造幣廠觀感系列的第四篇文章，提供了有關(guān)陽模和陰模制作的30多幅照片。（有關(guān)各種幣模的區(qū)別，請(qǐng)見http://coin001.com/read.php?tid=47706 – 譯者。）

我和我兄弟得到特別款待，得以參觀美國費(fèi)城造幣廠設(shè)施的運(yùn)作情況。我們對(duì)這次參觀盤算了很長時(shí)間，因此我對(duì)要見到的那些最令人興奮的事物有許多期待。



我要帶頭坦承，我們沒有把陽模和陰模的制作過程太當(dāng)回事。我們的父親曾經(jīng)是模具工程師，因此參觀前我以為對(duì)造幣廠的制模工藝并不陌生，不會(huì)感到十分激動(dòng)。

出乎意料的是我完完全全被迷倒了。激動(dòng)人心的不光是工藝本身，還有制模人員。設(shè)備當(dāng)然很棒，但是更加給力的人。他們對(duì)本職工作充滿自豪，給我留下了久久不能忘懷的深刻印象。在費(fèi)城造幣廠內(nèi)隨處可以見到高度的自豪感和敬業(yè)精神，但是因?yàn)槲冶緛韺?duì)這道工序沒有很高的期望，他們的干勁反而讓我格外流連忘返。

在進(jìn)一步介紹以前，正下方的照片直觀地顯示了陽模和陽模制作的主要步驟，也就是本文的內(nèi)容。這幅照片比通常的要大一些，點(diǎn)擊照片可以看到更多詳情。


鋼棒料，錐形模坯，二元陽模，工作模。本照片顯示了把鋼棒做成造幣用工作模的整個(gè)過程。以下的更多照片會(huì)一步步介紹該過程。

對(duì)于不懂幣模的人來說，造幣用的陽模和陰?？梢钥醋饕欢藥в性O(shè)計(jì)圖案的成型金屬件?？梢园阉鼈兿胂鬄橄鹌D章，因?yàn)閹拍；驁D章都被用來制作同一圖案的多個(gè)拷貝。

此前的一篇文章說明了錢幣生產(chǎn)的第一步，即設(shè)計(jì)和雕刻階段。在美國造幣局的費(fèi)城造幣廠，由藝術(shù)家制作的模型經(jīng)過三維掃描生成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)。這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被傳送到一臺(tái)電腦數(shù)控銑床。該銑床會(huì)將設(shè)計(jì)圖案重現(xiàn)在一截鋼棒的一端。這鋼棒就叫作原模。原模是陽模和陰模制作工藝的第一階段。


這些并不是原模，而是二元模和工作模。二元模是陽紋，而工作模則是陰紋。

這個(gè)原模隨后被放入一個(gè)液壓機(jī)，壓向另一截鋼棒。這第二截鋼棒上因此形成了設(shè)計(jì)圖案的陰文，被稱為陰文原模。這是制作工藝的第二階段。

這些陰文原模也被放入液壓機(jī)，壓向更多的鋼棒。這些第三階段的鋼棒被稱為二元模。它們被再次放入壓機(jī)，來成批制作工作模。印花機(jī)使用這些工作模來造幣。通過幾代陽模和陰模，設(shè)計(jì)圖案就能與原始模型保持一致。

當(dāng)然這道工藝中還有其它步驟，但是我們可以通過圖片來加以說明！

模坯的割料、車尖頂和拋光

一切幣模都出自鋼料。10-12英尺長的鋼料運(yùn)抵費(fèi)城造幣廠，然后被切割成42英寸的鋼棒，入庫備用。


鋼棒料

鋼棒最后還要進(jìn)一步切割。棒料被裝入一臺(tái)雙軸電腦數(shù)控自動(dòng)車削中心（如下所示），進(jìn)行切割。第一根軸和刀塔把鋼棒末端車出倒角，并切割成3英寸的坯料。第二根軸和刀塔在另一端車出尖頂。這段棒料就成了“模坯”。這道工序?qū)鹊囊蠓浅８撸员沅摬牧显谥颇５倪^程中受壓時(shí)能夠流動(dòng)自如，填入空腔。


制模工序。這臺(tái)電腦數(shù)控車削中心被用來切割鋼棒料，并制成尖頂?shù)哪Ｅ鳌?/i>

模坯成品的尖頂部分會(huì)拋光成鏡面，并妥善存放，以便用于下一道陽模或陰模制造工序。


制模工序。這個(gè)垂直存放單元被用來保管經(jīng)過切割、車尖頂和拋光的模坯。

一臺(tái)Mikron電腦數(shù)控銑床（如下所示）被用來加工陽模和陰模。它看上去很眼熟不是？這臺(tái)機(jī)器就是為美國造幣廠用油土雕模的藝術(shù)家們制作樹脂模板的同一臺(tái)機(jī)器。加工一枚幣的陽模通常需要15-20個(gè)小時(shí)，而制作一枚陰模則需要25-30小時(shí)。與已經(jīng)停用的Janvier縮刻機(jī)相比，這些電腦數(shù)控機(jī)床效率更高，其產(chǎn)品的質(zhì)量也更好。


Mikron電腦數(shù)控銑床


圖中“數(shù)字化加工和開發(fā)部”的Mikron電腦數(shù)控銑床（特寫鏡頭）正在加工一枚3英寸陰模。

制模壓機(jī)與制模工序

“數(shù)字化加工和開發(fā)部”在電腦數(shù)控銑床（如上所示）上制成陽模以后，會(huì)使用制模壓機(jī)將其設(shè)計(jì)圖案移印到模坯上，從而制成一個(gè)陰模。一副模具可壓制幾十萬枚錢幣。制模工序的員工Steve Jones用他的600噸水壓機(jī)為我們做了演示。一分鐘不到，陽模上的圖案就被移印到陰模上。


圖中Steve展示了一枚2014年肯尼迪半美元硬幣的陽模。


圖中的背景是制模壓機(jī)的四件套組合模圈。前景中有一枚肯尼迪半美元陽模和制成的一枚陰模。

    
肯尼迪半美元陽模 – 正面                                          肯尼迪半美元陽模 – 背面

    
2014肯尼迪半美元陰模（俯視圖）                            2014肯尼迪半美元陰模（側(cè)視圖）

制模壓機(jī)所使用的壓力取決于陽模和陰模的面值。造幣廠提供了以下圖表以方便參考。


美國造幣廠圖表顯示出二元陽模的最大壓力（噸）

工作模的檢查、打磨、拋光和加編號(hào)

造幣廠會(huì)對(duì)工作模進(jìn)行檢查。如有必要，會(huì)用打磨工具來修模。


美國造幣廠非常重視質(zhì)量。打磨-拋光工Tom Larizzio使用一臺(tái)立體顯微鏡來檢查和清潔一枚幣模。

    
需要打磨和清潔的幣模                                             幣模的打磨


圖中Tom使用一個(gè)軟毛輪刷在工作模表面造成“經(jīng)過流通”的幣模效果。

最后，每一枚幣模都會(huì)加上一個(gè)獨(dú)特的編號(hào)，以便自始至終對(duì)其進(jìn)行追蹤。用來添加編號(hào)的是一臺(tái)激光機(jī)。


費(fèi)城造幣廠中在幣模上刻印編號(hào)的激光機(jī)

    
激光機(jī)正在做幣模加工準(zhǔn)備                                       激光機(jī)正在刻印幣模編碼

陽模和陰模的測(cè)量和磨削

為了每天安全有效地生產(chǎn)數(shù)百萬枚高質(zhì)量錢幣，所有陽模和陰模的尺寸都要非常精確。“數(shù)字化加工和開發(fā)部”的模具鉗工Earl Sandt向我們一一展示了用作此目的的幾臺(tái)機(jī)器。


圖中Earl正在操作OGP Flash 500。這臺(tái)光學(xué)顯微鏡被用來收集模具尺寸信息。這些信息隨后被傳送給S-21電腦數(shù)控機(jī)床（再往下看幾張圖）。接著一個(gè)圓形砂輪被用來自動(dòng)磨削陽模和3英寸陰模的外形。

    
費(fèi)城造幣廠的OGP Flash 500                  


數(shù)字化加工和開發(fā)部。這臺(tái)Okuma車削中心被用來精確地預(yù)制陽模和3英寸陰模的外形尺寸。以前一位模具鉗工要花幾周完成的工作現(xiàn)在只需一個(gè)星期。


從另一個(gè)角度看費(fèi)城造幣廠Okuma車削中心


圖中Earl展示出一枚剛由Okuma車削中心加工的陽模。


數(shù)字化加工和開發(fā)部。這臺(tái)S-21電腦數(shù)控機(jī)床是上面提到的砂輪機(jī)。這臺(tái)機(jī)器采購于2012年，能夠在很短時(shí)間內(nèi)以極高的精度磨削出陽模和3英寸陰模的外形。


這張照片顯示了S-21數(shù)控機(jī)床的內(nèi)部情況。請(qǐng)注意兩片砂輪和水平放置的幣模。

[ 此帖被fwang2450在2020-12-05 03:37重新編輯 ]

淬火與回火

幣模必須經(jīng)過硬化處理，才能承受錢幣壓印時(shí)的巨大壓力。例如，壓印二十五分硬幣需要60噸壓力。幣模硬化需要使用巨大的加熱爐。雖然各種尺寸的幣模會(huì)稍有不同，但是幣模一般都會(huì)加熱到華氏1500度，持續(xù)兩個(gè)小時(shí)，然后人工在高分子聚合物溶液中淬火冷卻。


制模工序。這臺(tái)采用油淬火、真空硬化的加熱爐被用來對(duì)大多數(shù)幣模進(jìn)行硬化處理。

工作模在真空硬化爐里處理完畢以后，被放入回火爐內(nèi)?；鼗鹉軌蛟趲拍Ｓ不院蠼档推鋬?nèi)部應(yīng)力。一般說來幣模會(huì)用400華氏度回火5個(gè)小時(shí)。


制模工序。熱處理工Joe Mitchell把一盤經(jīng)過熱處理的幣模裝入制模工序熱處理流程的回火爐。

    
回火爐                                                   裝有幣模的熱處理爐

本文就此結(jié)束！感謝你瀏覽CoinNews.net網(wǎng)站，下回再見。

系統(tǒng)全面，圖文并茂，謝謝王兄！

謝謝王兄的解紹。
中國造幣廠若能開放哪怕一丁點(diǎn)，那就燒高香了。

引用

引用第3樓老船長于2014-06-11 15:01發(fā)表的 :
系統(tǒng)全面，圖文并茂，謝謝王兄！

同感!

老外的工作環(huán)境杠杠的

很精彩

美國的造幣廠敢對(duì)外開放是證明人家的安保是多么嚴(yán)格。中國的不敢

真的很不錯(cuò)   值得細(xì)細(xì)品味