（費城造幣廠觀感之四）費城造幣廠如何制作造幣用的陽模和陰模

本帖被仲雨從錢幣知識移動到本區(qū)(2020-12-07)

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，得以參觀美國費城造幣廠設(shè)施的運作情況。我們對這次參觀盤算了很長時間，因此我對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造幣廠的制模工藝并不陌生，不會感到十分激動。

出乎意料的是我完完全全被迷倒了。激動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，但是因為我本來對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過程。以下的更多照片會一步步介紹該過程。

對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)計圖案的成型金屬件?？梢园阉鼈兿胂鬄橄鹌D章，因為幣模或圖章都被用來制作同一圖案的多個拷貝。

此前的一篇文章說明了錢幣生產(chǎn)的第一步，即設(shè)計和雕刻階段。在美國造幣局的費城造幣廠，由藝術(shù)家制作的模型經(jīng)過三維掃描生成數(shù)字數(shù)據(jù)點。這些數(shù)字數(shù)據(jù)被傳送到一臺電腦數(shù)控銑床。該銑床會將設(shè)計圖案重現(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。

這個原模隨后被放入一個液壓機，壓向另一截鋼棒。這第二截鋼棒上因此形成了設(shè)計圖案的陰文，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，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，來成批制作工作模。印花機使用這些工作模來造幣。通過幾代陽模和陰模，設(shè)計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英尺長的鋼料運抵費城造幣廠，然后被切割成42英寸的鋼棒，入庫備用。

鋼棒料

鋼棒最后還要進一步切割。棒料被裝入一臺雙軸電腦數(shù)控自動車削中心（如下所示），進行切割。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?，以便鋼材料在制模的過程中受壓時能夠流動自如，填入空腔。

制模工序。這臺電腦數(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拋光成鏡面，并妥善存放，以便用于下一道陽?；蜿幠Ｖ圃旃ば颉?br />

制模工序。這個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？這臺機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機器。加工一枚幣的陽模通常需要15-20個小時，而制作一枚陰模則需要25-30小時。與已經(jīng)停用的Janvier縮刻機相比，這些電腦數(shù)控機床效率更高，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，會使用制模壓機將其設(shè)計圖案移印到模坯上，從而制成一個陰模。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

造幣廠會對工作模進行檢查。如有必要，會用打磨工具來修模。

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，每一枚幣模都會加上一個獨特的編號，以便自始至終對其進行追蹤。用來添加編號的是一臺激光機。

費城造幣廠中在幣模上刻印編號的激光機


激光機正在做幣模加工準備                                       激光機正在刻印幣模編碼

陽模和陰模的測量和磨削

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?！皵?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機器。

圖中Earl正在操作OGP Flash 500。這臺光學(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)控機床（再往下看幾張圖）。接著一個圓形砂輪被用來自動磨削陽模和3英寸陰模的外形。


費城造幣廠的OGP Flash 500

數(shù)字化加工和開發(fā)部。這臺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)在只需一個星期。

從另一個角度看費城造幣廠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S-21電腦數(shù)控機床是上面提到的砂輪機。這臺機器采購于2012年，能夠在很短時間內(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)控機床的內(nèi)部情況。請注意兩片砂輪和水平放置的幣模。
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