CN102745885A - 多曲面无机玻璃的模压成型设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多曲面无机玻璃的模压成型设备及其工艺，该模压成型设备包括相邻设置并以内门分隔的加热箱和成型箱、加热装置、所述成型箱内设有成型模具以及可在成型箱和加热箱之间来回移动的模具载体，成型模具包括设于模具载体上的母模、活动设于成型箱上的公模以有驱动公模相对于母模冲压的公模驱动装置，所述模压成型设备还包括控制箱，所述控制箱内设有控制成型模具进行成型动作的成型控制模块、控制模具载体的移动及定位的模具移动控制模块以及控制成型箱和加热箱内部温度的温控模块。本发明适用于无机玻璃的多曲面成型，能提高成型后多曲面无机玻璃的曲率精度，且能保证无机玻璃合适的弯曲温度和在弯曲变形后的玻璃表面的光学性能和质量。

Description

多曲面无机玻璃的模压成型设备及其工艺

技术领域

本发明实施例涉及一种玻璃成型设备及其工艺，尤其是一种应用于显示器件、飞机风档或高速列车风档等领域的多曲面无机玻璃的模压成型设备及其工艺。

背景技术

传统的玻璃热弯成型技术，主要是将玻璃加热软化,然后把玻璃放在成型模具中,利用辐射再加热到一定的温度后，由玻璃自重或附加外力使热玻璃与成型模具贴合的成型方法，玻璃弯曲过程中需要继续给玻璃加热，使其保持在合适的弯曲温度范围（580-750℃）内，由于玻璃的软化临界温度约为580℃，为了得到深弯玻璃，需要使玻璃达到较高的温度（一般大于580℃）或者增加弯曲的时间，然而这两种方法对玻璃的表面光学性能是不利的,温度加高或者弯曲的时间加长，会增加加工过程中形成的玻璃表面印痕缺陷，而且其适用于成型单一曲面的玻璃，对于简单的多曲面玻璃则需进行二次或多次成型，不能一次成型出复杂形状的多曲面玻璃，不能精确地弯曲成所需形状，曲率精度较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多曲面无机玻璃的模压成型设备，能将平面无机玻璃一次性弯曲成型出所需的复杂多曲面形状，且能保证产品的曲率精度、保证玻璃合适的弯曲温度及在复杂弯曲中的玻璃表面的光学性能和质量。 

本发明所要进一步解决的技术问题是：提供一种多曲面无机玻璃的模压成型工艺，能一次性成型出复杂形状的多曲面无机玻璃，能提高成型后多曲面无机玻璃的曲率精度，且能保证无机玻璃合适的弯曲温度和在弯曲变形后的玻璃表面的光学性能和质量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种多曲面无机玻璃的模压成型设备，包括相邻设置并以内门分隔的加热箱和成型箱、用于对所述加热箱和成型箱进行加热和保温的加热装置、所述成型箱内设有成型模具以及可在成型箱和加热箱之间来回移动的模具载体，成型模具包括设于模具载体上的母模、活动设于成型箱上的公模以有驱动公模相对于母模冲压的公模驱动装置，所述模压成型设备还包括控制箱，所述控制箱内设有控制成型模具进行成型动作的成型控制模块、控制模具载体的移动及定位的模具移动控制模块以及控制成型箱和加热箱内部温度的温控模块。

所述加热装置包括第一加热丝组、用于承载和固定第一加热丝组的第一拖架、若干根设于连接第一拖架上以带动第一加热丝组在加热箱内升降运动的第一连杆、第二加热丝组、用于承载和固定第二加热丝组的第二拖架、若干根用于使第二托架固定于成型箱的顶壁上的第二连杆及用于驱动所述第一加热丝组升降运动的第一升降机构，所述第一连杆伸出加热箱顶壁与所述升降机构相连接。

进一步地，所述第一升降机构包括设于加热箱正上方的升降支架、若干套设于升降支架上的升降驱动单元、与升降驱动单元相适配的加热丝升降柱及用于连接加热丝升降柱和所述连杆的衔接块，衔接块套设于加热丝升降柱上以丝杆进给方式带动衔接块进行升降运动。

进一步地，所述成型箱与所述内门相对的另一侧还设有用于隔热和供母模及工件出入成型箱内的外门。

进一步地，所述多曲面无机玻璃的模压成型设备还包括用于驱动所述内门开闭的内门开闭装置，及用于驱动所述外门开闭的外门开闭装置，该内门开闭装置包括设于所述加热箱上的内门驱动部件及由其驱动的内门开闭机构，该内门开闭机构包括由内门驱动部件驱动的链轮组件、由链轮组件带动的转盘及缠绕于转盘上的钢丝绳，钢丝绳的一端与所述内门的上端连接紧固。

进一步地，所述外门开闭装置包括设于所述成型箱上的外门驱动部件及由其驱动的外门开闭机构，该外门开闭机构与所述内门开闭机构的结构相同。

进一步地，所述公模驱动机构包括设于所述成型箱上方的用于驱动公模升降的伺服电机及设于成型箱上方的与公模相连接的配重气缸及配重杆。

为进一步解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种应用前述的多曲面无机玻璃的模压成型设备的多曲面无机玻璃的模压成型工艺，包括如下步骤：

玻璃磨边：将切割好的平面无机玻璃进行磨边处理，预留变形尺寸；

玻璃定位：将磨边后的平面无机玻璃固定于成型模具的母模上，而成型模具的公模可升降地预先装设于成型箱内；

加热：将母模连同平面无机玻璃一起送入加热箱内进行加热，以分时段逐步加热方式使加热箱和成型箱的内部温度升至预定温度；

冲压：达到预定温度后，再将加热箱内的母模连同平面无机玻璃取出送入成型箱内并使母模定位于与公模正对的位置，由公模对平面无机玻璃进行冲压生成半成品多曲面无机玻璃；

退火钢化处理：冲压到位后，移开公模，将母模连同半成品多曲面无机玻璃再次送入加热箱内，将加热箱内部温度逐步降至常温，即获得多曲面无机玻璃成品。

进一步地，所述加热步骤中，所述预定温度为580℃，升温过程中，从常温到300℃用时30分钟，从300℃到500℃用时100分钟，从520℃到580℃用时100分钟。

进一步地，所述退火钢化处理步骤中，从580℃降到520℃用时90分钟，从520℃到300℃用时60分钟，从300℃到常温用时150分钟。

本发明的有益效果是：采用本多曲面无机玻璃的模压成型设备，包括两个箱体和用于成型多曲面无机玻璃的成型模具，第一个箱体为成型箱，第二个箱体为加热箱以及退火钢化箱体，两个箱体内均设有加热丝，两个箱体之间用内门相分隔，成型箱与内门相对的另一侧还设有外门，利用模具载体将固定于成型模具的母模上的无机玻璃送入成型箱或加热箱中进行加热或冲压成型，这种设备能将平面无机玻璃弯曲成所需的多曲面形状，且能保证产品的曲率精度、保证玻璃合适的弯曲温度及在复杂弯曲中的玻璃表面的光学性能和质量。

采用本多曲面无机玻璃的模压成型设备的多曲面无机玻璃的模压成型工艺，利用双箱体模压法，将平面无机玻璃定位于成型模具的母模上，先置于加热箱内加热到临界软化，再置于成型箱内利用所述成型模具相应的公模上对该无机玻璃进行冲压，模压成型法相对于利用自重成型或附加外力成型的方法能精确地弯曲成所需形状，曲率精度较高，且采用模压成型的方法，只需达到临界软化温度即可将玻璃快速冲压成型而不需继续加热以保持合适的弯曲温度，其降低了玻璃成型软化的温度，有效解决了玻璃炸裂，影像畸变及表面麻点等系列问题，更重要的是采用模压成型技术可获得更理想的表面应力，能够一次成型出复杂多曲面形状的玻璃，弯曲深度加大，弯曲曲率变小，能保证玻璃合适的弯曲温度及在复杂弯曲中的玻璃表面的光学性能和质量。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例多曲面无机玻璃的模压成型设备的第一立体图。

图2是本发明实施例多曲面无机玻璃的模压成型设备的第二立体图。

图3是本发明实施例多曲面无机玻璃的模压成型设备的剖视图。

图4是本发明实施例多曲面无机玻璃的模压成型工艺的流程图。

具体实施方式

如图1至3所述所示，本发明实施例提供一种多曲面无机玻璃的模压成型设备，其包括支撑座1、加热箱2、成型箱3、用于分别给所述加热箱2和成型箱3加热和保温的加热装置4、含有公模51、母模52及公模驱动装置53的成型模具5、模具载体6、及内有设备控制系统的控制箱8。

所述加热箱2用于给送入其内的无机玻璃加热，以保证和控制无机玻璃的成型温度，加热箱2固定于所述支撑座1上，其与所述成型箱3相邻接。加热箱2包括作为加热箱箱体一侧壁的内门21和内门驱动装置22，内门21与加热箱箱体的顶壁、底壁和其他三面的侧壁共同形成具有加热腔的方形箱体。加箱2的侧壁上还设有用于观察成型箱2内部情况的观察窗23。加热箱2的内壁上设有若干层保温棉29，使得加热箱2内的温度能加热至所需温度并具有保温功能；本实施例中，加热箱2的顶壁上设有五层保温棉，其他侧壁和底壁上设有三层保温棉，保温棉29的数量不限于五层或三层，可根据需要设定。所述加热箱2上与所述成型箱3相邻接的一侧滑设有内门26，闭合内门26使加热箱2形成封闭的加热空间。热弯玻璃的成型温度一般在580℃左右，利用所述加热装置4控制成型温度，保证了热弯玻璃的成型。

所述内门驱动装置22用于驱动所述内门21进行升降运动以达到打开或关闭加热箱2的目的，其包括设于加热箱2上的内门驱动部件221和由其驱动的链轮组件222、由链轮组件222带动的转盘223及缠绕于转盘223上的钢丝绳224，钢丝绳224的一端与所述内门21的上端连接紧固。

所述成型箱3用于给所述供所述无机玻璃在其内成型，以保证和控制无机玻璃的成型温度，成型箱3固定于所述支撑座1上且与所述加热箱2相邻接，成型箱3包括作为成型箱箱体一侧壁的外门31和外门驱动装置32，所述外门31相对所述内门21设于成型箱3上，闭合外门31和所述内门26使成型箱3形成用于成型的成型腔。成型箱3的侧壁上还设有用于观察成型箱3内部情况的观察窗33。成型箱3满足电加热布置合理，具有局部加热的功能。成型箱3的内壁上设有若干层保温棉39，使得成型箱3内的温度能加热至所需温度并具有保温功能。本实施例中，所述成型箱3的顶壁上设有五层保温棉，其他侧壁和底壁上设有三层保温棉，保温棉39的数量不限于五层或三层，可根据需要设定。

所述外门驱动装置32用于驱动所述外门31进行升降运动以达到打开或关闭成型箱3的目的，其包括设于成型箱3上的外门驱动部件321和由其驱动的的链轮组件322、由链轮组件322带动的转盘323及缠绕于转盘323上的钢丝绳324，钢丝绳324的一端与所述外门31的上端连接紧固。

加热装置4用于为所述加热箱2和成型箱3进行加热和保温，加热装置4包括第一加热丝组41、用于承载和固定第一加热丝组41的第一拖架42、若干根设于第一拖架42以带动第一加热丝组41升降运动的第一连杆43、第二加热丝组44、用于承载和固定第二加热丝组44的第二拖架45、若干根用于使第二托架45固定于成型箱3的顶壁上的第二连杆46、设于加热箱2底壁上的第三加热丝组47、设于成型箱3的底壁上的第四加热丝组48及用于驱动所述第一加热丝组41升降的第一升降机构49。

本实施例中，第一加热丝组41设于所述加热箱2内，第一加热丝组41上设有多条加热丝沿横向均布排列固定于所述第一拖架42上，第二加热丝组44设于所述成型箱3内，第一加热丝组41上有多条加热丝沿横向均布排列固定于所述第二拖架45上，第三加热丝组47上设有多条加热丝沿横向均布于加热箱2内的底壁上，第四加热丝组48上设有多条加热丝沿横向均布于成型箱3内的底壁上，其利用发热丝发热，多点加热及各点加热的有效控制亦是成型的必备条件。固定于第一拖架42上的第一加热丝组41可由所述第一升降机构49驱动在加热箱2内升降运动，以利于加热时加热箱2内区域温度的控制，加热时，借助于所述第一升降机构49的驱动，第一加热丝组41的在加热箱2内的高度可根据磁性模具5的母模52的高度进行适应性调整。所述若干根第一连杆43均布竖直设于第一拖架42上，第一连杆43伸出所述加热箱2的顶壁与所述第一升降机构49相连接，第一连接杆43与加热箱2的顶壁的配合处设有隔热套（图中未示）供所述第一连接杆43穿过，隔热套用于使加热箱2内部与外界隔热。

所述第一升降机构49用于驱动所述第一加热丝组41在加热箱2内升降运动，第一升降机构49包括设于加热箱2正上方的升降支架491、若干套设于升降支架491上的升降驱动单元492、与升降驱动单元492相适配的加热丝升降柱493及用于连接加热丝升降柱493和所述连杆43的衔接块494，所述若干套升降驱动单元492均布排列固定于升降支架491上，升降驱动单元492用于驱动所述加热丝升降柱493旋转而使加热丝升降柱493进行升降运动，本实施例中，每一升降驱动单元492对应驱动一加热丝升降柱493，加热丝升降柱493为丝柱，所述衔接块494内设有与加热丝升降柱493相适配的内螺纹套，衔接块494利用该内螺纹套套设于加热丝升降柱493上，加热丝升降柱493通过丝杆进给运动带动衔接块494进行升降运动，再由衔接块494带动所述第一连杆43进而带动所述第一加热丝组41进行升降运动。

本实施例中，所述第一连杆43先穿透所述5层保温棉再穿透加热箱2的顶壁伸出加热箱2外与所述衔接块494相连接紧固，而所述第二连杆46先穿透所述五层保温棉再固定于成型箱3的顶壁上。

所述成型模具5用于将平面的无机玻璃冲压成型出具有多曲面的无机玻璃，其包括公模51、母模52或公模驱动装置53，所述公模51由所述公模驱动装置53，公模51的上端与所述公模驱动装置53的相关部件相连接紧固。所述母模52固定设于所述模具载体6上随其做往复运动以带动固定于其母模52上的无机玻璃送入或拉出所述加热箱2或成型箱3内。所述公模驱动装置53设于所述成型箱3上以驱动公模51可升降地滑设于所述成型箱3内，其包括固定于成型箱3上的支架531、设于支架531上的伺服电机532、由伺服电机532驱动且与公模51的上端固定连接的公模升降机构533及设于支架531上且与公模51的上端连接的配重气缸534及配重杆（图中未标示）。

所述模具载体6滑设于所述支撑座1上，其用于将所述成型模具5的母模52送入或拉出所述成型箱3或加热箱2中。该模具载体6包括设于支撑座1上的驱动部件61、由驱动部件61驱动的链轮传动机构62、由链轮传动机构62驱动的滑车63及设于支撑座1上的对滑车63进行导向的导轨64，所述滑车63包括滑车底座631和设于滑车底座631上的滚轮632，滑车63利用其滚轮632滑设于所述导轨64上。

所述控制箱8设于支撑座1上位于所述成型箱3的侧旁，所述控制箱内设有控制成型模具进行成型动作的成型控制模块、控制模具载体的移动及定位的模具移动控制模块以及控制成型箱3和加热箱2内部温度的温控模块。

如图4所示，本发明实施例提供一种应用前述的多曲面无机玻璃的模压成型设备的多曲面无机玻璃的模压成型工艺，其包括如下步骤：

玻璃磨边：将切割好的平面无机玻璃进行磨边处理，预留变形尺寸；

玻璃定位：将磨边后的平面无机玻璃固定于成型模具的母模上，而成型模具的公模可升降地预先装设于成型箱内；

加热：将母模连同平面无机玻璃一起送入加热箱内进行加热，以分时段逐步加热方式使加热箱和成型箱的内部温度升至预定温度；

冲压：达到预定温度后，再将加热箱内的母模连同平面无机玻璃取出送入成型箱内并使母模定位于与公模正对的位置，由公模对平面无机玻璃进行冲压生成半成品多曲面无机玻璃；

退火钢化处理：冲压到位后，移开公模，将母模连同半成品多曲面无机玻璃再次送入加热箱内，将加热箱内部温度逐步降至常温，即获得多曲面无机玻璃成品。

所述加热步骤中，从常温到300℃用时30分钟，从300℃到500℃用时100分钟，从520℃到580℃用时100分钟，此处的温度是指箱内温度。加热时，先加热加热箱（加热箱是按照升温曲线多段式升温的），当加热箱温度快到达预设温度时，再加热成型箱（成型箱是直接升温的，一般在20分钟即可加热到与加热箱相同的温度），加热到580度后不需要保温即可进行下一步骤。

所述退火钢化处理步骤中，从580℃到520℃用时90分钟，从520℃到300℃用时60分钟，从300℃到常温用时150分钟。

本发明实施例的优点有：

1、采用的是双箱体加热模压成型方法，第一个箱体为成型箱，第二个箱体为加热箱以及退火钢化箱体，所述两个箱体的作用主要是为了均匀加热，利用成型模具能一次性成型出复杂形状的多曲面无机玻璃，且保证无机玻璃的光学性能；

2、在达到软化临界温度后，再采用模压的方法有效地降低了成型温度，减少了由于温度过高而在无机玻璃上形成的麻点，保证了无机玻璃的质量；

3、从力学角度分析，无机玻璃在热弯成型过程中，力由两侧向中间集中，当力的大小超过无机玻璃的许用应力时，玻璃就会炸裂，而使用公模加压的方法，降低了成型温度即减少了向中间集中的力，保证了成型后的多曲面无机玻璃的曲率精度和理想的表面应力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于:包括相邻设置并以内门分隔的加热箱和成型箱、用于对所述加热箱和成型箱进行加热和保温的加热装置、所述成型箱内设有成型模具以及可在成型箱和加热箱之间来回移动的模具载体，成型模具包括设于模具载体上的母模、活动设于成型箱上的公模以有驱动公模相对于母模冲压的公模驱动装置，所述模压成型设备还包括控制箱，所述控制箱内设有控制成型模具进行成型动作的成型控制模块、控制模具载体的移动及定位的模具移动控制模块以及控制成型箱和加热箱内部温度的温控模块。

2.如权利要求1所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述加热装置包括第一加热丝组、用于承载和固定第一加热丝组的第一拖架、若干根设于连接第一拖架上以带动第一加热丝组在加热箱内升降运动的第一连杆、第二加热丝组、用于承载和固定第二加热丝组的第二拖架、若干根用于使第二托架固定于成型箱的顶壁上的第二连杆及用于驱动所述第一加热丝组升降运动的第一升降机构，所述第一连杆伸出加热箱顶壁与所述升降机构相连接。

3.如权利要求1所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述第一升降机构包括设于加热箱正上方的升降支架、若干套设于升降支架上的升降驱动单元、与升降驱动单元相适配的加热丝升降柱及用于连接加热丝升降柱和所述连杆的衔接块，衔接块套设于加热丝升降柱上以丝杆进给方式带动衔接块进行升降运动。

4.如权利要求1所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述成型箱与所述内门相对的另一侧还设有用于隔热和供母模及工件出入成型箱内的外门。

5.如权利要求4所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述多曲面无机玻璃的模压成型设备还包括用于驱动所述内门开闭的内门开闭装置，及用于驱动所述外门开闭的外门开闭装置，该内门开闭装置包括设于所述加热箱上的内门驱动部件及由其驱动的内门开闭机构，该内门开闭机构包括由内门驱动部件驱动的链轮组件、由链轮组件带动的转盘及缠绕于转盘上的钢丝绳，钢丝绳的一端与所述内门的上端连接紧固。

6.如权利要求5所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述外门开闭装置包括设于所述成型箱上的外门驱动部件及由其驱动的外门开闭机构，该外门开闭机构与所述内门开闭机构的结构相同。

7.如权利要求1所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备，其特征在于：所述公模驱动机构包括设于所述成型箱上方的用于驱动公模升降的伺服电机及设于成型箱上方的与公模相连接的配重气缸及配重杆。

8.一种应用如权利要求1至7任一项所述的多曲面无机玻璃的模压成型设备的多曲面无机玻璃的模压成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：

玻璃磨边：将切割好的平面无机玻璃进行磨边处理，预留变形尺寸；

玻璃定位：将磨边后的平面无机玻璃固定于成型模具的母模上，而成型模具的公模可升降地预先装设于成型箱内；

加热：将母模连同平面无机玻璃一起送入加热箱内进行加热，以分时段逐步加热方式使加热箱和成型箱的内部温度升至预定温度；

冲压：达到预定温度后，再将加热箱内的母模连同平面无机玻璃取出送入成型箱内并使母模定位于与公模正对的位置，由公模对平面无机玻璃进行冲压生成半成品多曲面无机玻璃；

退火钢化处理：冲压到位后，移开公模，将母模连同半成品多曲面无机玻璃再次送入加热箱内，将加热箱内部温度逐步降至常温，即获得多曲面无机玻璃成品。

9.如权利要求8所述的多曲面无机玻璃的模压成型工艺及其设备，其特征在于：所述加热步骤中，所述预定温度为580℃，升温过程中，从常温到300℃用时30分钟，从300℃到500℃用时100分钟，从520℃到580℃用时100分钟。

10.如权利要求8所述的多曲面无机玻璃的模压成型工艺及其设备，其特征在于：所述退火钢化处理步骤中，从580℃降到520℃用时90分钟，从520℃到300℃用时60分钟，从300℃到常温用时150分钟。

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