CN101717177B - 旋压法玻璃制品成形装置和成形方法 - Google Patents
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Abstract
一种旋压法玻璃制品成形方法和装置，属于玻璃加工领域。该玻璃液成形装置包括由阴模和阳模组成的成形模具、驱动装置、和安装定位装置，所述阴模底部中间设一穿孔，其中穿设一个阴模顶碗；驱动装置包括动力装置、与阴模连接的阴模旋转控制装置、与阴模顶碗连接的升降装置以及与阳模连接的另一升降装置。本发明对浇铸在阴模中的玻璃液进行短暂的旋转后，使玻璃液内的热量得到一定的散发，此时，再用阳模行压制，可以获得大口径、高精度、半球形玻璃球罩制品。本发明装置和方法不仅可以避免玻璃制品的气泡、析晶等缺陷，而且可以得到表面光滑、高精度的玻璃制品。
Description
技术领域
本发明属于玻璃制品成形技术领域，涉及玻璃制品成形方法及玻璃制品成形装置，特别是提供了一种大口径、高精度、半球形玻璃制品的成形方法以及相应的玻璃制品成形装置。
背景技术
随着玻璃应用技术的发展，用于高等级照明、科学仪器以及光电探测系统等领域的大口径、半球形玻璃制品的需求量日益增加，一般来讲，此类玻璃制品的成形方法通常有三种：旋转法(也称离心法)、一次压制法(也称压制法)、二次压制法(也称热弯法)。
离心法是将规定重量、适合成形黏度的玻璃液浇铸到模具中，通过模具(阴模)的旋转，在离心力的作用下成形的方法。压制法是将规定重量、适合成形黏度的玻璃液浇铸到成形模具(成形模具包括阴模、阳模)的阴模中，然后迅速用阳模压下，使玻璃液成形的方法；热弯法则是对冷却固化、无残余应力的玻璃预制板进行加热，使玻璃预制板升温到具有良好塑性的成形温度区域，利用模具，在机械璃的作用下进行压制成形的方法；
采用离心法成形时，单一的离心力作用很难制造精度要求较高的玻璃制品，成形后的制品易出现壁厚不均匀等缺陷；采用压制法成形时，由于玻璃液本身温度较高，直接压制过程中容易产生气泡；采用热弯法成形时，需首先对玻璃板进行退火处理，并且二次压制过程还需要对玻璃板进行加热，这种成形方法耗能高、效率低。另外，热弯法成形过程中还容易引起玻璃制品的析晶和失透。
发明内容
本发明的目的是提供一种能将玻璃液成形为一种大口径、高精度、半球形玻璃制品的旋压法玻璃制品成形方法和相应的玻璃制品成形装置。
本发明涉及以下内容：
一种旋压法玻璃制品成形装置，包括一成形模具、与成形模具连接的驱动装置和安装定位装置，所述成形模具包括一组上、下相对的模具，上模具为阳模；下模具为阴模，阴模底部中间设一穿孔，其中穿设一个阴模顶碗；驱动装置包括动力装置、与阴模连接的阴模旋转控制装置、与阴模顶碗连接的升降装置以及与阳模连接的另一升降装置。
以上所述旋压法玻璃制品成形装置，阳模外表面为半球形，阴模顶碗下部为柱体，上部为弧面体，阴模的内表面和阴模顶碗的弧面体上表面密实接合形成能与阳模内表面配合的半球形。
其中，阴模顶碗的柱体外设多个凸条，在阴模与之相对位置设用于与凸条配合的凹槽。
以上所述旋压法玻璃制品成形装置，所述动力装置用于对整个驱动装置提供电源动力；阴模的旋转控制装置在电机驱动下，通过皮带与阴模底部的驱动轴连接，控制阴模的旋转；阴模顶碗的升降装置通过一外表面带螺纹的升降杆与阴模顶碗连接进行螺合连接，控制阴模顶碗的升降；阳模升降装置包括三根均匀分布、垂直镶嵌在顶盘的弹簧，阳模的上端利用销钉装入顶盘的上定位轴，通过压制合松开弹簧带动阳模的升降。
以上所述旋压法玻璃制品成形装置，所述安装定位装置中在阴、阳模具之间设一定位卡环，阳模设用于卡住定位卡环上端的端沿，定位卡环具有向下延伸的定位卡口，对应地在阴模顶端设与定位卡口相匹配的槽口。
本发明提供的旋压法玻璃制品成形方法，采用以上所述旋压法玻璃制品成形装置，对浇铸在阴模中的玻璃液进行旋转后，再用阳模进行压制，得到大口径半球形玻璃球罩制品。
该方法包括模具预热程序，模具安装程序，浇铸程序，旋转程序，压制程序和脱模程序。
所述预热程序是于成形前，将成形模具在500～600℃的加热炉内保温30～60分钟。
所述旋转程序是将阴模连带阴模顶碗在20～50转/分钟转速下持续旋转30～90秒；所述压制程序是指阴模中玻璃液旋转中上升到阴模刻线处时旋转停止，随即将阳模下压并维持压制一段时间。
所述脱模程序是将阳模提起，同时阴模顶碗缓慢上升将已成形的玻璃透镜顶起并脱离阴模的过程。
采用以上设计，本发明通过对浇铸在阴模中的玻璃液进行短暂的旋转，使玻璃液内的热量得到一定的散发，此时，再行压制，不仅可以避免玻璃制品的气泡、析晶等缺陷，而且可以得到表面光滑、高精度的玻璃制品。因此，本发明的玻璃制品成形方法具有经济效益高、生产效率高、尺寸精度高和产品质量高的优点。本发明提供的玻璃制品成形装置，结构设计精巧，操作简便，适于在本发明旋压法中使用。
附图说明
图1为本发明旋压法玻璃制品成形装置构成示意图；
图2是本发明旋压法玻璃制品成形装置中成形模具的分解剖面图；
图2A为本发明旋压法玻璃制品成形装置中成形模具的阴模与阴模顶碗配合图；
图2B为本发明旋压法玻璃制品成形装置中成形模具的阳模的安装定位图；
图3为本发明旋压法玻璃制品成形方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的具体实施方式。但本发明不应受以下实施方式的限定，如在使用本发明的技术方案，适当地变化一些技术手段来进行实施。另外，对重复的内容部分适当地省略了说明，但并未限定发明主旨。
参见图1所示，本发明的旋压法玻璃制品成形装置，包括一成形模具1、一驱动装置2、安装定位装置3；其中：
参见图2所示，成形模具1包括一组上、下相对的模具，上模具为阳模11，其外表面为半球形；下模具为与阳模11形状与大小相匹配的阴模12，阴模12底部中间设一穿孔，其中穿设一个可以升降的阴模顶碗13，阴模顶碗13下部为柱体，上部为弧面体，弧面体较柱体要粗，且阴模12的内表面和阴模顶碗13的弧面体上表面能密实接合，以共同形成能与阳模11内表面配合的半球形；为使阴模12与阴模顶碗13紧密接合，参见图2A(图2阴模底部剖视)，阴模顶碗13的柱体外设多个(至少3个)凸条16，在阴模12与之相对位置设凹槽，凸条16从阴模12上部卡入凹槽内实现阴模顶碗13与阴模12的配合。
本发明中，成形模具1以球墨铸铁为模具材料，并在模压面上镀制一层防氧化膜层-氮化硅。
本发明中，驱动装置2与成形模具1中的阳模11、阴模12和阴模顶碗13分别连接，包括动力装置、阴模的旋转控制装置、阴模顶碗的升降装置以及阳模升降装置。其中，动力装置用于对整个驱动装置提供电源动力；阴模的旋转控制装置在电机驱动下，通过皮带与阴模底部的驱动轴连接，控制阴模的旋转；阴模顶碗的升降装置通过一螺旋升降杆控制阴模顶碗的升降；阳模升降装置包括三根均匀分布、垂直镶嵌在顶盘的弹簧，阳模11的上端利用销钉42装入顶盘的上定位轴41(参考图2B所示)，压制时顶盘在外力持续作用下下降，带动阳模11下压直到均匀接触玻璃，撤掉外力，顶盘在弹簧的带动下上提，阳模11沿定位轴41自由提起，控制阳模11的升降。
本发明中，安装定位装置3主要用于对模具的安装定位，可以提供阳、阴模的迅速、顺畅的安装，保证阳、阴模的定位准确，此外，在成形过程中，还能保证制品的尺寸精度。参考图2B所示，其中的阳模11通过顶端的定位卡头17插入上方的定位轴41中，然后再以对称分布的四个销钉42顶紧，即可实现阳模的安装及定位；阴模则通过将其外缘凸起卡入置于成形模具底部的定位平台的凹槽中，再以销钉固定，即可实现阴模的安装及定位。将上述阳模、阴模完成安装之后，可采用现有的连接定位装置进一步对模具进行精确定位，精确定位设计参见图2所示，在阴、阳模具之间，连设一定位卡环31，阳模11设端沿15用于卡住定位卡环31上端，同时定位卡环31具有向下延伸的定位卡口34，对应地在阴模13顶端设槽口14，安装中，定位卡环31上端与阳模11的端沿15接触，下端通过定位卡口34和阴模13顶端槽口14咬合，从而限定了阴、阳模具之间的间距，保证在其中成形的玻璃制品的尺寸精度。
通过以上设计得到本发明旋压法玻璃制品成形装置。采用该装置，参照图3所示工艺流程图来描述本发明的旋压法玻璃制品成形过程。在本实施方式中，以制造半球形玻璃透镜的情况为例进行说明。其主要是在旋转和压制的双重作用下，通过成形模具将玻璃液形成大口径、半球形的玻璃球罩制品，包括模具预热程序，模具安装程序，浇铸程序，旋转程序，压制程序和脱模程序。
如图3所示，本发明所述的旋压法玻璃制品成形技术的工艺流程是：a)将阴模顶碗13从上向下插入阴模12中间，将经过预热的阴模12安装到定位装置的定位平台上；b)将具有适宜于成形黏度的高温玻璃液G浇铸到阴模中；c)浇铸完成后，迅速启动阴模旋转控制装置，使阴模12连带阴模顶碗13开始旋转，高温玻璃液G沿阴模12和阴模顶碗13表面摊开，上升到设定高度；d)启动与阳模11连接的阳模升降装置，在急停阴模旋转时将阳模11下压，对玻璃液G内表面进行整形；e)阳模11在阳模升降装置作用下提起，同时阴模顶碗13在阴模顶碗升降装置驱动下缓慢上升，将已成形的玻璃透镜G顶起，完成玻璃制品脱模。
在上述工艺流程中，步骤a)中的阴模首先经过表面清洁处理，即以柔软的纱布清除模具表面附着的碎玻璃等杂质，保证模具表面的洁净；于成形前30分钟，将阴模通过输送轨道送至500～600℃的加热炉内进行加热，保温30～60分钟，此预热阶段的时间和温度根据成形制品的大小、成形玻璃液的温度等可随机调整。于成形时迅速通过输送轨道将阴模移动到模具定位装置的定位平台上，完成阴模的安装和定位。
b)步骤中，将规定重量(如5kg)的玻璃液，由1400℃的熔化炉内取出直接浇铸到阴模中，此过程中，玻璃液的重量和温度可随制品要求进行调整。
c)步骤中，浇铸停止的瞬间开启阴模旋转驱动装置，使转速恒定在20～50转/分钟，并持续旋转30～90秒，旋转时间和速度可根据成形玻璃制品的壁厚、高度等进行调整。
d)步骤中，阴模旋转一段时间(如30秒)后，玻璃液在散热的同时上升到阴模刻线处，此时阳模(需预热，预热程序同阴模预热)下压到指定位置，阴模旋转停止(如利用急速向反方向旋转来实现阴模和阴模顶碗的急停)，随即将阳模下压，再压制一段时间(如30秒)。
e)步骤中，阳模提起后10秒，阴模底部的阴模顶碗开始上升，推动成型产品即玻璃透镜上升，从而实现玻璃透镜的脱模。
成型产品半球形玻璃透镜的检测：
使用本发明装置和方法得到的半球形玻璃透镜制品(外径250mm，壁厚10mm，高度250mm，简记为Φ250*10mm*250mm)在退火后进行质量检测，检测内容、方法及结果见表1。
表1旋压法半球形玻璃透镜的检测
以上结果显示本发明产品全部符合设计要求，说明本发明方法可以获得大口径(Φ250mm)、高精度、高品质的半球形玻璃制品。
Claims (8)
1.一种旋压法玻璃制品成形装置，包括一成形模具、与成形模具连接的驱动装置和安装定位装置，其特征在于，所述成形模具包括一组上、下相对的模具，上模具为阳模；下模具为阴模，阴模底部中间设一穿孔，其中穿设一个阴模顶碗；驱动装置包括动力装置、与阴模连接的阴模旋转控制装置、与阴模顶碗连接的升降装置以及与阳模连接的另一升降装置；所述旋压法是指对浇铸在阴模中的玻璃液进行旋转后，再用阳模进行压制；
所述安装定位装置中，阳模顶端设定位卡头，插入位于其上方的阳模升降装置顶盘的定位轴中，并以对称分布的四个销钉顶紧；阴模外缘凸起卡入置于模具底部的定位平台的凹槽中，并以销钉固定；在阴、阳模具之间，设一定位卡环，阳模设用于卡住定位卡环上端的端沿，定位卡环具有向下延伸的定位卡口，对应地在阴模顶端设与定位卡口相匹配的槽口；所述阴模顶碗下部为柱体，阴模顶碗的柱体外设多个凸条，在阴模与之相对位置设用于与凸条配合的凹槽。
2.根据权利要求1所述旋压法玻璃制品成形装置，其特征在于，阳模外表面为半球形，阴模顶碗上部为弧面体，阴模的内表面和阴模顶碗的弧面体上表面密实接合形成能与阳模内表面配合的半球形。
3.根据权利要求1或2所述旋压法玻璃制品成形装置，其特征在于，动力装置用于对整个驱动装置提供电源动力；阴模的旋转控制装置在电机驱动下，通过皮带与阴模底部的驱动轴连接，控制阴模的旋转；阴模顶碗的升降装置通过一外表面带螺纹的升降杆与阴模顶碗连接进行螺合连接，控制阴模顶碗的升降；阳模升降装置包括三根均匀分布、垂直镶嵌在顶盘的弹簧，阳模的上端利用销钉装入顶盘的上定位轴，通过压制合松开弹簧带动阳模的升降。
4.一种旋压法玻璃制品成形方法，采用权利要求1至3任一所述旋压法玻璃制品成形装置，对浇铸在阴模中的玻璃液进行旋转后，再用阳模进行压制，得到大口径半球形玻璃球罩制品。
5.根据权利要求4所述旋压法玻璃制品成形方法，其特征在于，包括模具预热程序，模具安装程序，浇铸程序，旋转程序，压制程序和脱模程序。
6.根据权利要求5所述旋压法玻璃制品成形方法，其特征在于，所述预热程序是于成形前，将成形模具在500～600℃的加热炉内保温30～60分钟。
7.根据权利要求5所述旋压法玻璃制品成形方法，其特征在于，所述旋转程序是将阴模连带阴模顶碗在20～50转/分钟转速下持续旋转30～90秒；所述压制程序是指阴模中玻璃液旋转中上升到阴模刻线处时旋转停止，随即将阳模下压并维持压制30秒。
8.根据权利要求5所述旋压法玻璃制品成形方法，其特征在于，所述脱模程序是将阳模提起，同时阴模顶碗缓慢上升将已成形的半球形玻璃球罩制品顶起并脱离阴模的过程。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |