1绪论
1.1引言
硬币制造是中国人民银行所属的特殊行业，所生产的硬币产品属特殊产品，被称之为“共和国的名片”，因此在生产工艺、质量控制等方面也有着特殊的要求[l]。从各国流通货币来看，-般辅币均由金属铸造，我国在小面额人民币上也采用了金属币材。相对纸币而言，金属流通硬币最大的优点是使用寿命长。我国自1957年发行第-套金属流通币以来，至今已陆续发行了五套金属流通币。从单-的铝镁合金到目前的钢芯镀镍、钢芯镀铜、不锈钢等多种材质，期间还发行过白铜、黄铜材质的硬币。
根据我国现有金属资源及国情，逐步形成现有工艺成熟、性能稳定的硬币系列。国内经济的不断发展，对硬币的需求量越来越大，这就对硬币坯饼模具提出了更高的要求。随着防伪要求的提高，异形的产品的设计、生产需求也不断提高，这对硬币坯饼模具的设计与制造业提出了越来越高的要求。
1.2硬币坯饼模具的发展趋势
在硬币坯饼生产中，模具是必不可少的重要工艺装备，主要用于坯饼制作(落料和滚边)中。硬币坯饼模具对于产品质量有着直接的影响，对于坯饼的边形、单枚质量乃至最终产品的表面质量都有着重要的影响。同时，提高硬币坯饼模具使用寿命对于保障生产大批量连续运行、降低生产成本都有着重要意义。硬币坯饼模具主要用于冲裁、滚边工序中，因工序要求不同，模具的选材以及制造工艺也不尽相同，但都有着满足大批量生产需求的要求。我们的研究工作主要围绕具备-定的模具寿命，稳定的大批量的生产出合格的产品进行。在冲裁工序，冲裁间隙、模具材料的选择影响很大;在滚边工序，光边模具槽型以及过渡圆弧的选择影响很大。
目前市场上，流通硬币外形以圆形为主，国内几家造币厂在模具的制造过程中都有自己办法和特点，己形成了固有的生产模式。但随着防伪要求的提高，异形的产品的设计、生产需求也不断提高。多边形、梅花形等非圆形硬币坯饼生产工艺研究的需要，直丝齿、斜丝齿、滚字、丝齿滚字、凹槽滚字、多边形滚边等造币防伪新技术的应用，对硬币坯饼模具提出了越来越高的要求。近年来，国内外伪造假币事件时有发生且屡禁不止，许多国家在打假的同时力求通过新技术应用来提升造币防伪技术水平，诸如隐形雕刻(日本)、全息技术(澳大利亚)、边缘凹槽滚字(南非)、异形防伪等。因此研制开发造币新工艺、新技术、新材料是各国防假斗争中采用的重要技术手段，也是造币发展的必然趋势。尤其异形硬币坯饼模具制造为硬币造假增加难度，也为防伪提供了重要的支撑。与此同时，为适应冲环、滚字、丝齿滚字、凹槽滚字、多边形滚边等防伪新技术应用的需要，异形硬币坯饼模具的设计、生产的要求也随之提高。利用模具CAD建模技术，采用线切割、电火花、激光雕刻、离子镀等手段加工满足工艺需求的落料、光边模具，并通过工艺试验验证批量生产的可行性。只有通过增加硬币加工难度、提高硬币技术含量，才能进-步增强硬币的防伪性能，有效遏制假币伪造现象的发生，有利于维护国家货币市场的稳定。
2硬币坯饼模具关键技术研究
2.1造币材质的选择
当今世界各国使用的硬币都是金属材料制造的。但是在现有金属元素中并不是每-种金属都能用来制造硬币的，能够用来制造硬币的金属材料必须具备以下条件:
(1) 金属材料资源丰富
随着市场经济的发展和自动售货机的广泛应用，硬币的需求量将逐步增加。我国人口众多，流通硬币和流通纪念硬币发行量大，金属材料用量也相应增加，例如;年产20亿枚钢芯镀Ni(镍)的流通硬币(单枚质量约为6.059)，年消耗金属材料(纯铁和镍)12100吨(不包括制造过程中的损耗)。生产流通硬币的金属材料要有足够的资源。发行量少的纪念币可用贵金属(金或银)来制造。
(2) 金属材料的价格必须满足硬币生产成本的需要
硬币在流通过程中，当生产成本超过其面值时，会被人为的移做其它用途，硬币就会大量的从流通领域中减少或消失。为了满足市场流通需要，国家就必须及时补充，补充生产硬币就会成为国家额外的经济损失。因此，用作硬币生产的金属材料的价格要与硬币面值相适应。
(3) 金属材料有良好的化学稳定性能和耐磨性能
金属材料的化学稳定性能是保持硬币表面光洁、美观的必须条件。金属材料良好的耐磨性能可保持硬币的花纹不被磨损，使硬币有较长的流通寿命。
(4) 金属材料应具有良好的工艺性能
从金属材料到生产出合格的硬币，工序多，工艺复杂。金属材料具有良好的工艺性能是保证生产顺利进行的必要条件，并可能简化工艺过程，降低硬币生产成本。
(5) 金属材料的可机读性能
随着社会进步，自动售货机普遍应用到商品流通领域中，大大促进了硬币的流通使用。但是，同时也为硬币设计提出了新的课题，那就是硬币材料必须具有独特的电子机读性能，以便实现硬币的可机读性，满足经济发展对硬币的需求，同时提高硬币的防伪性能，保证硬币流通的安全性。
在未来进行硬币材质的选择时，材料的可机读性能将作为主要的技术指标之-。除此之外，还要考虑金属材料的回收价值和环保性能等。近数十年来，由于经济的不断发展，使得硬币需求量增大，世界各国用于造币金属材料消耗急剧上升;另-方面，由于传统造币用材料如金、银、铜合金(包括黄铜、青铜、白铜)和镍的价格不断上涨，在许多国家制造硬币的金属材料价格超过了其面值，给国家造成了巨大的经济损失。
3 圆形坯饼冲裁模的设计..................... 39-49
3.1 圆形坯饼冲裁模总体结构设计..................... 39-40
3.2 冲模压力中心的确定..................... 40-42
3.3 冲模的闭合高度的计算 .....................42-43
3.4 主要零部件的设计..................... 43-49
3.4.1 工作零件设计 .....................43
3.4.2 定位零件设计..................... 43-44
3.4.3 卸料与出件装置的设计..................... 44-45
3.4.4 出件装置设计 .....................45
3.4.5 上、下模座设计..................... 45
3.4.6 紧固件选用.....................45-46
3.4.7 制造难点分析 .....................46-49
4 异形硬币坯饼滚边模具的设计..................... 49-55
4.1 异形滚边机械原理研究 .....................49
4.2 异形滚边模具的设计..................... 49-52
4.3 异形滚边模具的制作..................... 52-55
5 硬币坯饼凹槽滚字模具的设计..................... 55-59
5.1 凹槽滚字成形技术研..................... 55
5.2 原理与技术方案..................... 55-56
5.3 硬币坯饼凹槽滚字模具设计..................... 56-59
结论
硬币坯饼制作大体上可分为冲裁和滚边，因此硬币坯饼模具可分为冲裁模具和滚边模具。硬币坯饼模具是硬币生产过程中的重要工具，是坯饼产生的重要手段，其质量的好坏对硬币产品的质量和产量都有着重要的影响。同时，硬币坯饼模具的技术含量的提高为不断提高硬币技术含量和防伪水平提供了用力的支撑。因此，针对硬币坯饼模具进行的工程实践研究具体较强的实际意义。本文重点阐述了硬币坯饼模具的发展现状，研究分析了冲裁、滚边的工艺过程，对冲裁模具和滚边模具的结构设计原理进行了阐述，并重点以异形坯饼滚边模具、硬币边缘凹槽滚字模具和圆形坯饼冲裁模具的设计与制作过程作为实例进行了研究和分析。总结起来可以得到以下结论:
1)圆形冲裁模具的精度不仅取决于凸凹模具的制造精度，还取决于凸凹模板的尺寸精度、位置精度和凸凹模板的同心度。
2)异形滚边模具设计中，三维等分点的数目直接影响滚边曲线的精度，等分点越多，三维模型与滚边坯饼实际运动轨迹的拟合度越高。利用PRO/E工作时，会出现少量的数据缺失。STL格式数据镶嵌数越多，模型越精细、精度越高。在设计滚边模具时可以考虑逐渐减少滚边量的办法，降低刚开始咬入时坯饼所受的挤压力，可以减少坯饼边厚的波动，保证坯饼的边厚均匀度。
3)凹槽滚字坯饼边形设计成“内凹形”，在凹槽深度不变的前提下，由于挤压量的减小，挤压力降低，弹性恢复减小，从而凹槽深度增加。为了克服凹槽底部金属“单鼓形”的影响，凹槽底面加工成内凹形，凹槽槽口设计成喇叭形，可补偿压印时金属流动的影响。凹槽印字要保证压印后字体尽量发生小变化，应充分考虑边部凹槽金属流动的特点，对每个字符进行合理的设计与调整。
参考文献
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