[发明专利]一种超声振动辅助金属币章压印成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于币章制造技术领域，更具体地，涉及一种币章压印成形装置及方法。

背景技术

币章普遍通过闭式压印工艺制造。压印时材料变形主要发生在坯饼表层，当印模封闭之后，材料很难发生径向流动，近似于在局部区域挤压变形，变形抗力非常大。为了实现币章表面图案的顺利填充，避免出现填充不足缺陷，需要施加足够大的压印力。为了提高币章的防伪性能，满足人们对币章的审美需求，币章表面图案的设计越来越复杂，完成填充所需的压印力也不断增大。当压印力过大时，不仅坯饼材料会沿着上下印模与中圈之间的间隙流动，产生毛刺，造成产品报废，而且还会诱导印模开裂，严重降低印模寿命。对于部分图案浮雕较高的币章，即使压印力增大到印模允许的极限值也无法使坯饼材料完全填充型腔。同时，在较大的压印力作用下，币章表面还会出现闪光线、光亮带等质量缺陷。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种超声振动辅助金属币章压印成形装置及方法，可在较低的压印力作用下获得填充饱满的币章，同时提高印模的使用寿命。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超声振动辅助金属币章压印成形装置，其特征在于，包括下模、上模、导向机构、超声变幅杆、超声换能器和超声发生器，其中，

所述下模包括下模座、下模板、垫板、下印模、中圈和顶杆，所述下模板安装在所述下模座上，并且其上端设置有容纳槽，所述容纳槽的槽底设置所述垫板，所述下印模固定安装在所述垫板上并且该下印模的顶端高于所述下模板的顶端，所述中圈固定在所述下模板的顶端并且该中圈的中部设置有第一通孔，所述下印模的上端伸入所述中圈的第一通孔内并且与所述中圈间隙配合，所述顶杆的上端依次穿过所述下模座和所述下模板后与所述垫板接触，以用于顶起所述垫板和所述垫板上的下印模；

所述上模包括上模座、连接套、上模固定板和上印模，所述上模座位于所述下模座的上方，并且该上模座通过所述导向机构安装在所述下模座上，所述连接套安装在所述上模座的底端面上，所述上模固定板安装在所述连接套的底端面上并且该上模固定板上安装所述超声变幅杆，所述超声变幅杆为上大下小的锥形，所述超声换能器设置在所述超声变幅杆的顶端，所述上印模设置在所述超声变幅杆的底端，以用于伸入所述中圈的第一通孔内与所述下印模配合压印币章；

所述超声发生器与所述超声换能器连接。

优选地，所述下印模通过下模固定板固定安装在所述垫板上。

优选地，所述下模板在所述容纳槽处的内壁上设有多条第一凹槽，所述下模固定板外侧对应设置有多条与所述第一凹槽配合的第一凸筋；

所述下印模伸入所述下模固定板内，并且所述下模固定板上设置多条第二凸筋，所述下印模的侧面设有多条与所述第二凸筋配合的第二凹槽，以用于防止下印模在压印过程中发生转动。

优选地，所述导向机构包括导柱和导套，所述导柱竖直安装在所述下模座的顶端面上，所述导套竖直安装在所述上模座的底端面上，并且所述导柱伸入所述导套内。

优选地，所述上模固定板上设置有第二通孔，所述第二通孔为上大下小的锥孔，所述超声变幅杆从所述第二通孔处穿过所述上模固定板并且与所述上模固定板间隙配合。

优选地，所述超声变幅杆的侧面设置有法兰并且该法兰位于所述上模固定板的上方，法兰固定板设置于所述法兰的上方，该法兰固定板固定安装在所述上模固定板上并且与所述上模固定板配合夹住所述法兰，从而固定住所述超声变幅杆。

优选地，所述法兰固定板为两个并且每个所述法兰固定板均为半圆环，并且该半圆环的内侧面为与所述超声变幅杆的外侧相配合的锥面。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种超声振动辅助金属币章压印成形装置的压印成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将上模座和下模座分别固定在压印成形机的上工作台和下工作台上，将金属坯饼安放在下印模上并使坏饼位于第一通孔内；

2)将超声换能器与超声发生器通过电线连接，设置振动频率，开启超声发生器；

3)上印模在压印成形机的带动下向下移动，坯饼在上印模的挤压力和超声振动作用下发生弹塑性变形；

4)上印模向下移动到设定位置后，完成币章的成形，然后上印模在压印成形机的带动下向上移动，顶杆向上运动并通过上印模推出所成形的币章。

总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明中的超声振动对金属材料具有软化效应，可以降低材料变形抗力，从而在较低的压印力作用下获得填充饱满的币章，同时提高印模的使用寿命。