CN104889184A - 一种高浮雕金银元宝加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金银加工工艺，属于贵金属加工工艺领域。本发明的高浮雕金银元宝加工工艺，为采用元宝模具对胚料进行热挤压，获得元宝形的高浮雕金银制品，包括以下步骤：1)起版；2)模具的制作；3)模具的组装；4)开料；5)热挤压；6)后续加工。本发明的工艺针对金银元宝产品外形不规则、图案复杂、金银材料的冷、热压结构变化等特点，应用四瓣模机制模具热挤压一次成型工艺，克服了原工艺精度不高，高浮雕不清晰，生产效率极低等缺陷，同时生产效率提高10倍以上，生产出符合客户需求的金、银元宝产品，并实现超大批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种金银加工工艺，尤其涉及一种高浮雕金银元宝的加工，属于贵金属加工工艺领域。
背景技术
近年来，黄金白银贵金属产品的市场销售出现井喷，从金条银条、金币银币、金钱银钱到异形规格的各种产品，都受到消费者的青睐。
在异形产品中金银元宝更是一枝独秀，由于在中国的文化传统里面，金银元宝寓意财富、富贵、吉祥和美满，该产品投放市场后在多达一年时间内供不应求，银行下单要等到一个月后才能拿到产品，消费者需要预定才能拿到产品，并且加工费昂贵。
金银元宝传统的生产工艺方法就是精密铸造，这个工艺在首饰制作领域里面应用非常广泛，金银元宝在开发试制初期，制作样品和小批量生产时都是采用蜡模铸造和冷挤压铸造工艺的方法来实现的。
其中，蜡模浇铸铸造工艺流程为：打蜡—打粉—去蜡模—浇铸—执模—抛光。蜡模铸造生产工艺中，由于每加工一件产品就需要浇铸一个蜡模，且蜡模只可部分回收利用，极大造成材料的浪费和加工周期延长；产品的质量极难控制，废品率较高；尤其是银元宝的浇铸过程中不可避免的会使熔融金属有较长时间与空气接触，增加现气孔、缩孔、砂眼等，直接影响产品美观。
而冷挤压铸造工艺流程为：浇铸—粗压—精压—执模—磨光。冷挤压铸造生产工艺中，模具寿命很低，加工几十件或几件产品后，模具马上开裂，材料损耗率极大；产品压制过程中，需进行多次退火，导致产品表面很脏，大大影响了产品外观；生产过程中模具易爆裂，安全隐患因素极大；工装十分笨重，模框重量重达半吨。
可见，传统生产工艺缺点主要包括以下几个方面：(1)生产周期长；(2)贵金属损耗高；(3)辅助耗材消耗大；(4)劳动强度极大；(5)成品率极低；(6)生产环境差；(7)产品重量不易控制；(8)生产效率低；(9)产品表面质量差。
为此，现在迫切需要研究全新的技术方法来实现大克重金银饰品产品的大规模生产加工。
发明内容
本发明针对传统元宝产品生产工艺生产效率低、产品质量不稳定、工人劳动强度大、成品率低等现有技术的不足，提供一种高浮雕金银元宝加工工艺，为四瓣模机制模具热挤压一次成型技术，克服了原工艺精度不高，高浮雕不清晰，生产效率低等缺陷，使贵金属产品在大克重生产上的应用可行。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高浮雕金银元宝加工工艺，为采用元宝加工模具对胚料进行热挤压，获得元宝形的高浮雕金银制品，包括以下步骤：
1)起版：设计元宝式样；
2)模具的制作：根据元宝式样对应设计元宝加工模具，所述元宝加工模具包括模体1、支撑底板2和压头3，所述模体1包括内模环11和外模环12；所述内模环11由四块分体的瓦片状模瓣111围成，中部形成元宝空腔112；所述内模环11套装在所述外模环12内；所述模体1的下方设有所述支撑底板2，所述支撑底板2包括顶出底板21和底环22，所述顶出底板21套装在所述底环22内，所述内模环11下方对应所述顶出底板21，所述外模环12下方对应所述底环22；所述外模环12和所述底环22上分别设有对应的螺栓孔；所述模体上方设有所述压头3；
3)模具组装：在油压机上对前述元宝加工模具进行组装，所述油压机为上顶式油压机，包括机架4，所述机架4包括上顶板41、下顶板42、所述上、下顶板之间设有立柱43，所述下顶板42上设有油压机固定板5，所述机架4上还固定有挤压缸6，所述挤压缸6的活塞与所述下顶板42固定连接；所述油压固定板5中心设有通孔51，所述通孔51内设有脱模顶出缸7，所述脱模顶出缸7的油缸固定在所述下顶板42上，所述脱模顶出缸7的活塞与所述顶出底板21固定连接；所述元宝加工模具通过螺栓8固定在所述油压机固定板5上；
4)开料：将银块或金块制成截方锥形胚料；
5)热挤压：将胚料加热至再结晶温度后，将加热后的胚料置于模体的元宝空腔内，将压头置于坯料上方后进行热挤压；热挤压后脱模，获得元宝半成品；
6)后续加工：修整元宝表面，获得元宝成品。
本发明为热挤压技术在金银加工领域的首次应用，结合组装模具制备了一种高浮雕金银元宝。本发明的元宝加工方法，直接对粗坯精压成型，产品加工工艺由传统的浇铸工艺改为热冲压成型技术，解决异型产品脱模难题的问题，达到质量“一模一样”。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤2)所述模具的制作包括在元宝模具的内表面设计形成高浮雕装饰性图案的阴刻。
进一步，所述压头上设有与元宝上端船型凹凸对应的凸凹结构。
进一步，所述内模环的外壁呈漏斗状倾斜，漏斗的上口大下口小，内模环外壁的倾斜角度与竖直方向呈1～5°夹角；所述外模环的内壁呈与内模环外壁对应的漏斗状倾斜。
更进一步，所述内模环外壁的倾斜角度与竖直方向呈1.6°夹角。
进一步，步骤4)所述坯料，其截方锥形的上下底面为矩形且相互平行；前后侧面为梯形且相互平行，左右侧面为矩形。
进一步，步骤5)为：将胚料加热至再结晶温度后，将加热后的胚料置于模体的元宝空腔内，将压头置于坯料上方；然后挤压缸的活塞托举所述油压机固定板向上运动至压头抵到油压机的上顶板进行热挤压；热挤压结束后脱模，挤压缸的活塞支撑油压机固定板向下运动至原位置后，位于顶出底板下方的脱模顶出缸通过其活塞将顶出底板及其上的内模环顶出，拆卸内模环的模瓣后，取出元宝半成品。
进一步，步骤5)所述的热挤压步骤中，将银胚料加热至570～600℃的再结晶温度，或者，将金胚料加热至700～750℃的再结晶温度。
进一步，步骤6)中，对金元宝的后续加工包括执模和压光，对银元宝的后续加工包括执模和抛光。
所述执模，为用锉刀挫去压制过程中由模具接缝处形成的批锋；然后用砂纸修整元宝表面使其圆润光滑。
本发明针对金、银的机械加工特性，选用硬度高、韧性大的热压模钢料作为制作元宝模具的原材料，先用精密车床对其进行细加工，再用数控雕刻机进行精密雕刻。通过参数调整及工艺改进，在浮雕上刻出的小字清晰、细腻且富有立体感。
本发明第二方面公开了前述高浮雕金银元宝加工工艺在大克重金银饰品加工中的应用。
进一步，所述大克重金银饰品为200～1000g质量的金饰品，或100～1000g质量的银饰品。
该加工工艺一方面采用四瓣模立体模具，既能提高生产效率、节约材料、降低成本,又可以保证一定的加工质量；另一方面，冲压时,四瓣模立体模具保证了冲压产品的尺寸与形状精度,解决了浇铸产品的表面氧化及表面砂洞,冲压出的产品质量稳定、美观。
本发明的有益效果是：本发明的高浮雕金银元宝加工工艺针对金银元宝产品外形不规则、图案复杂、金银材料的冷、热压结构变化等特点，应用四瓣模机制模具热挤压一次成型工艺，克服了原工艺精度不高，高浮雕不清晰，生产效率极低等缺陷，同时生产效率提高10倍以上，生产出符合客户需求的金、银元宝产品，并实现超大批量生产。
附图说明
图1为元宝的正面和反面外观示意图；
图2为元宝侧面外观示意图；
图3为油压机装配元宝加工模具后结构示意图；
图4为模环俯视结构示意图；
图5为模具装配结构示意图图；
图6为元宝加工模具中模体的俯视照片；
图7为元宝加工模具中压头的照片；
图8为元宝加工坯料结构示意图。
附图标注：1.模体，2.支撑底板，3.压头，4.机架，5.油压机固定板，6.挤压缸，7.脱模顶出缸，8.螺栓，11.内模环，12.外模环，111.模瓣，112.元宝空腔，21.顶出底板，22.底环，41.上顶板，42.下顶板，43.立柱，51.通孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
表1 加工设备
| 编号 | 材料名称 | 规格型号 | 单位 | 数量 |
| 1 | 机床 | CA61150B/A | 台 | 1 |
| 2 | 雕刻机 | SB2830/285 | 台 | 2 |
| 3 | 阿奇夏米尔慢走丝机 | CUT200 | 台 | 1 |
| 4 | 超声波研磨机 | GMJ24 PS121-US121 | 台 | 2 |
| 5 | 冲床 | CIN-45 | 台 | 1 |
| 6 | 冲床 | CW-60 | 台 | 1 |
| 7 | 油压机 | CMH-200E1A | 台 | 1 |
| 8 | 油压机 | YSK-200BS | 台 | 1 |
| 9 | 油压机 | YSK-300BS | 台 | 1 |
| 10 | 水平连铸机 | RMJ/H 025 | 台 | 1 |
实施例1金元宝的加工
1.加工方法
模具的制作：设计元宝加工模具，并在元宝加工模具的内表面设计形成高浮雕装饰性图案；所述元宝加工模具如图4-7所示，包括模体1、支撑底板2和压头3，所述模体1包括内模环11和外模环12；所述内模环11由四块分体的瓦片状模瓣111围成，中部形成元宝空腔112；所述内模环11套装在所述外模环12内；所述模体1的下方设有所述支撑底板2，所述支撑底板2包括顶出底板21和底环22，所述顶出底板21套装在所述底环22内，所述内模环11下方对应所述顶出底板21，所述外模环12下方对应所述底环22；所述外模环12和所述底环22上分别设有对应的螺栓孔；所述模体上方设有所述压头3。
模具组装：在油压机上对元宝加工模具进行组装，所述油压机为上顶式油压机，包括机架4，所述机架4包括上顶板41、下顶板42、所述上、下顶板之间设有立柱43，所述下顶板42上设有油压机固定板5，所述机架4上还固定有挤压缸6，所述挤压缸6的活塞与所述下顶板42固定连接；所述油压固定板5中心设有通孔51，所述通孔51内设有脱模顶出缸7，所述脱模顶出缸7的油缸固定在所述下顶板42上，所述脱模顶出缸7的活塞与所述顶出底板21固定连接；所述元宝加工模具通过螺栓8固定在所述油压机固定板5上(如图3所示)。
开料：将金块制成截方锥形胚料(如图8所示)，按照梯形的上底*下底*高*厚度，不同质量坯料的规格如下：
1)200克25*28*36*10(mm)；
2)500克27*31*38*18.6(mm)；
3)1000克33*44*56*23.7(mm)。
热挤压：将金胚料加热至700-750℃。将加热后的金胚料置于模体中，将压头置于模体上方后进行热挤压；热挤压后脱模获得高浮雕金元宝。
油压机工进速度为120mm/s，压力设置如下：
1)200克金 30-60吨；
2)500克金 70-90吨；
3)1000克金 90-100吨。
后续处理：首先，用锉刀挫去压制过程中由模具接缝处形成的批锋；用砂纸修整表面使其圆润光滑；然后，用压光笔压光元宝表面，使其表面光亮。2.生产性能指标
1)本发明的加工工艺与传统工艺相比，相同时间内产量提高10倍；
2)几乎无不良品，产品合格率高达98％；
3)金饰品损耗率由原来的0.01％降低到0.005％，生产成本由0.10元/g降低到0.05元/g。
本发明的方法通过研制开发加工模具来实现银元宝制作工艺转型：由浇铸改为压制，基本工序由过去的10多道减少为目前的5道左右，即起版—制作油压模—熔银—开料—压制。并且本发明的元宝模压工艺生产的产品较传统工艺生产的产品具有外形美观、质量稳定、结构致密无空洞、尺寸标准统一等特点。
生产的产品质量较浇铸工艺，结构致密、内部无空洞、表面无砂洞。较传统工艺在工序上减少了50％，后续执模提高工效20％、压光提高工效30％。
实施例2银元宝的加工
1.加工方法
模具的制作：设计元宝加工模具，并在元宝加工模具的内表面设计形成高浮雕装饰性图案；所述元宝加工模具如图4-7所示，包括模体1、支撑底板2和压头3，所述模体1包括内模环11和外模环12；所述内模环11由四块分体的瓦片状模瓣111围成，中部形成元宝空腔112；所述内模环11套装在所述外模环12内；所述模体1的下方设有所述支撑底板2，所述支撑底板2包括顶出底板21和底环22，所述顶出底板21套装在所述底环22内，所述内模环11下方对应所述顶出底板21，所述外模环12下方对应所述底环22；所述外模环12和所述底环22上分别设有对应的螺栓孔；所述模体上方设有所述压头3。
模具组装：在油压机上对元宝加工模具进行组装，所述油压机为上顶式油压机，包括机架4，所述机架4包括上顶板41、下顶板42、所述上、下顶板之间设有立柱43，所述下顶板42上设有油压机固定板5，所述机架4上还固定有挤压缸6，所述挤压缸6的活塞与所述下顶板42固定连接；所述油压固定板5中心设有通孔51，所述通孔51内设有脱模顶出缸7，所述脱模顶出缸7的油缸固定在所述下顶板42上，所述脱模顶出缸7的活塞与所述顶出底板21固定连接；所述元宝加工模具通过螺栓8固定在所述油压机固定板5上(如图3所示)。
开料：将金块制成截方锥形胚料(如图8所示)，按照梯形的上底*下底*高*厚度，不同质量坯料的规格如下：
1)100克24*29*30*13(mm)；
2)200克30*36*38*16(mm)；
3)500克42*50*52*20(mm)；
4)1000克50*66*62*26(mm)。
热挤压：将银胚料加热至570-600℃。将加热后的银胚料置于模体中，将压头置于模体上方后进行热挤压；热挤压后脱模获得高浮雕银元宝。
油压机工进速度120mm/s，压力设置如下：
后续处理：首先，用锉刀挫去压制过程中由模具接缝处形成的批锋，用砂纸(砂纸卷到吊机上)修整表面使其圆润光滑；然后，用抛光机抛光元宝表面，使其表面光亮(抛光用布轮机)。
2.生产结果
1.与传统工艺相比，同时间内产量提高10倍。
2.几乎无不良品，产品合格率高达98％。
3.银饰品损耗率由原来的1.5％降低到0.6％，生产成本由0.05元/g降低到0.025元/g。
结论：
本发明的新工艺节省了倒模蜡、石膏粉一大宗辅助材料，新工艺增加了油压机、模具，但节省了倒模机、真空机、搅拌机、清洗机、炬炉等设备。
按年产金元宝2吨，银元宝15吨计算：年可节约生产成本：2×106×0.05+15×106×0.025＝1375000元；减少损耗(按金价350元/克计算)：2×106×0.005％×350+15×106×0.9％×7＝980000元。仅此两项合计年增加经济效益约235.5万元。
本发明的工艺扩大了贵金属工艺品的生产规模，使贵金属制造技术产生了质的飞跃。通过模具冲压工艺生产异形、复杂结构的贵金属产品，可为企业带来更高的经济和社会效益，具有很高的推广价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高浮雕金银元宝加工工艺，为采用元宝加工模具对胚料进行热挤压，获得元宝形的高浮雕金银制品，包括以下步骤：
1)起版：设计元宝式样；
2)模具的制作：根据元宝式样对应设计元宝加工模具，所述元宝加工模具包括模体1、支撑底板2和压头3，所述模体1包括内模环11和外模环12；所述内模环11由四块分体的瓦片状模瓣111围成，中部形成元宝空腔112；所述内模环11套装在所述外模环12内；所述模体1的下方设有所述支撑底板2，所述支撑底板2包括顶出底板21和底环22，所述顶出底板21套装在所述底环22内，所述内模环11下方对应所述顶出底板21，所述外模环12下方对应所述底环22；所述外模环12和所述底环22上分别设有对应的螺栓孔；所述模体上方设有所述压头3；
3)模具组装：在油压机上对前述元宝加工模具进行组装，所述油压机为上顶式油压机，包括机架4，所述机架4包括上顶板41、下顶板42、所述上、下顶板之间设有立柱43，所述下顶板42上设有油压机固定板5，所述机架4上还固定有挤压缸6，所述挤压缸6的活塞与所述下顶板42固定连接；所述油压固定板5中心设有通孔51，所述通孔51内设有脱模顶出缸7，所述脱模顶出缸7的油缸固定在所述下顶板42上，所述脱模顶出缸7的活塞与所述顶出底板21固定连接；所述元宝加工模具通过螺栓8固定在所述油压机固定板5上；
4)开料：将银块或金块制成截方锥形胚料；
5)热挤压：将胚料加热至再结晶温度后，将加热后的胚料置于模体的元宝空腔内，将压头置于坯料上方后进行热挤压；热挤压后脱模，获得元宝半成品；
6)后续加工：修整元宝表面，获得元宝成品。
2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，所述内模环的外壁呈漏斗状倾斜，漏斗的上口大下口小，内模环外壁的倾斜角度与竖直方向呈1～5°夹角；所述外模环的内壁呈与内模环外壁对应的漏斗状倾斜。
3.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于，所述内模环的外壁呈漏斗状倾斜，漏斗的上口大下口小，内模环外壁的倾斜角度与竖直方向呈1.6°夹角；所述外模环的内壁呈与内模环外壁对应的漏斗状倾斜。
4.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，步骤5)所述的热挤压步骤中，将银胚料加热至570～600℃的再结晶温度，或者，将金胚料加热至700～750℃的再结晶温度。
5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于，步骤6)中，对金元宝的后续加工包括执模和压光，对银元宝的后续加工包括执模和抛光。
6.权利要求1-5任一权利要求所述加工工艺在大克重金银饰品加工中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述大克重金银饰品为200～1000g质量的金饰品，或100～1000g质量的银饰品。
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