CN105271654A - 曲面玻璃的热压成型设备 - Google Patents
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Abstract
一种曲面玻璃的热压成型设备，包括机体及成型的流水工位组及成型模具，所述的流水工位组的侧边设有模具输送带，所述的流水工位组依次包括进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段，所述的预热工位段、热压工位段、退火工位段上方设有隧道型的密封舱，本发明的一种曲面玻璃的热压成型设备采用流水线设置的多个加工工位的结构，配合单独的气密空间以及在空间内充满不同压力的氮气，使用模具热压套压在待压玻璃上，使模具和待压玻璃进过预热、热压及退火、冷却等步骤之后使玻璃成型结构，具有产品成型尺寸准确，产品强度高的优点。
Description
技术领域：
本发明属于显示屏屏幕相关玻璃领域中的玻璃制造设备，具体涉及的是一种曲面玻璃的热压成型设备。
背景技术：
自2008年以来吹起显示器非平面具曲面想法，市面上有2D、2.5D产品出现，经IPHONE创办人贾伯斯构思3D曲面玻璃发展蓝图后，开启了发展趋势相继有厂商投入3D产品各种成型技术研发，材料大厂如美国CORNING、德国SCHOTT、日本NEG、日本AGC也相继开发出适合热压成型用的玻璃材料，不断改善玻璃硬度与耐刮伤等脆弱问题。3D曲面玻璃的特色符合3C产品设计需求。3C产品设计如智能手机、平板计算机、智能手表等可穿戴式智能产品、仪表板等陆续出现3D造型产品，已经明确引导3D曲面玻璃发展方向。曲面玻璃成型是热工加工范畴，要确保玻璃表面晶莹剔透属于高层次技术，需投入、累积相当经验才能克服瓶颈。多年来各大厂投入大量研发精力往大尺寸及多元产品发展，积极迈入量产准备，其中尤以中国台湾厂商表现最为凸出。面对当前市场环境下，移动互联网终端十倍速的发展需求，3D曲面玻璃商机大好可期。现有的加工技术采用钢铁模具，在上侧边对软化状态的玻璃进行压弯，并使用热空气进行热量传导，玻璃容易出现氧化现象，空气导热效果也较差，造成成品的外形尺寸偏差较大。
发明内容：
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种可以克服上述缺陷的一种曲面玻璃的热压成型设备。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种曲面玻璃的热压成型设备，关键在于所述热压成型设备包括机体及成型的流水工位组及成型模具，所述的流水工位组的侧边设有模具输送带，所述的流水工位组依次包括进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段，所述的预热工位段、热压工位段、退火工位段上方设有隧道型的密封舱，所述进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段均由多个工作工位组成，在密封舱的前端、后端及各个工作工位之间均设有电动闸门，以在各个工作工位上形成单个密封的气密空间，所述各个气密空间内均设有抽风机及氮气输入口，所述的各个氮气输入口均连接到一氮气输出罐，所述预热工位段和热压工位段内设有电加热管，所述的退火工位段内设有冷却水管，每个工作工位上设有一个成型模具，所述成型模具包括模具底座及模具上盖，所述的模具上盖设有定位棱，对应的在模具底座上设有定位槽，所述模具上盖的顶部设有夹持部。
所述的热压工位内设有模具压合内顶柱，所述的成型模具为石墨制作，所述石墨采用99.7%碳与0.3%灰粉制成，所述石墨分子的平均粒径小于1微米，成型模具的密度范围为1.8～2.0g/cm3。
所述的预热工位和热压工位内设有模具放置槽及模具放置盖，所述的电加热管设置在模具放置槽的侧壁，电加热管设置在模具放置盖的侧壁。
所述的进料工位段设有三道工作工位、所述预热工位段设有十五道工作工位、所述热压工位段设有五道工作工位、所述退火工位段设有五道工作工位、所述冷却工位段设有十五道工作工位。
所述的密封舱的顶棚采用气密保温材料。
本发明的一种曲面玻璃的热压成型设备采用流水线设置的多个加工工位的结构，配合单独的气密空间以及在空间内充满不同压力的氮气，使用模具热压套压在待压玻璃上，使模具和待压玻璃进过预热、热压及退火、冷却等步骤之后使玻璃成型结构，具有产品成型尺寸准确，产品强度高的优点。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明预热工位结构示意图。
图3为本发明热压工位结构示意图。
图4为本发明退火工位结构示意图。
图5为本发明成型模具结构示意图。
具体实施方式：
如图1至图5所示，一种曲面玻璃的热压成型设备，所述热压成型设备包括机体1及成型的流水工位组及成型模具，所述的流水工位组的侧边设有模具输送带，所述的流水工位组依次包括进料工位段11、预热工位段12、热压工位段13、退火工位段14及冷却工位段15，所述的预热工位段、热压工位段、退火工位段上方设有隧道型的密封舱10，所述进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段均由多个工作工位组成，在密封舱的前端、后端及各个工作工位之间均设有电动闸门，以在各个工作工位上形成单个密封的气密空间，所述各个气密空间内均设有抽风机16及氮气输入口，所述的各个氮气输入口均连接到一氮气输出罐3，所述预热工位段和热压工位段内设有电加热管17，所述的退火工位段内设有冷却水管，每个工作工位上设有一个成型模具。模具输送带采用空气动力传动，模具输送带连接空气压缩机2，所述退火工位段内设有冷却水管19连接到储水罐4，所述成型模具包括模具底座及模具上盖，所述的模具上盖设有定位棱，对应的在模具底座上设有定位槽，所述模具上盖的顶部设有夹持部。
所述的热压工位内设有模具压合内顶柱18，所述的成型模具为石墨制作，所述石墨采用99.7%碳与0.3%灰粉制成，所述石墨分子的平均粒径小于1微米，成型模具的密度范围为1.8～2.0g/cm3。成型模具为经过精密雕刻加工及抛光而成盘面，长200*宽150*厚40mm，背面为蜂窝形结构，同样为高精密加工而成，需要很好的热稳定性及抗加热冲击性，优良的导电及导热性能，在高温下强度能随温度升高而增大，同时具有良好的润滑性及抗磨性，机械加工性能好，易于精雕出各类形状。整套加工工艺均需在高纯度无尘环境下进行，蜂窝形结构可减少热变形带来的热涨冷缩。
所述的预热工位和热压工位内设有模具放置槽及模具放置盖，所述的电加热管设置在模具放置槽的侧壁，电加热管设置在模具放置盖的侧壁。模具放置槽及模具放置盖在盖合之后可实现对成型模具的加热。
所述的进料工位段设有三道工作工位、所述预热工位段设有十五道工作工位、所述热压工位段设有五道工作工位、所述退火工位段设有五道工作工位、所述冷却工位段设有十五道工作工位。所述的预热工位段内的多道工作工位的预热温度逐渐增加，所述的热压工位段的内工作工位温度均等，所述退火工位段内的工作工位的冷却温度逐渐减低。
所述的密封舱的顶棚采用气密保温材料。气密保温可以隔绝外部的氧气进入到密封舱中，方便密封舱内充满氮气保护气。
所述的各个气密空间内的抽风机均连接到控制电路，电路控制抽风机的吸气力度以控制气密空间内的气压。
具体的操作如下：
该设备的成型模具上下均配备具有传导热能的导热线，使之玻璃的上下成型模具都具有加热功能。首先手动放置至进料一工段，在进料二工段使用专用产品真空吸盘将平面玻璃放入弧形凹槽的模具底座的对应位置，在进料三工段使用周转移动成型模具的机械手将对应形状的模具上盖放入弧形凹槽的模具底座上，形成一整套闭合成型模具，成型模具内的空腔为玻璃的成型容积。各工段的移送是采用气缸驱动导轨将成型模具连同待加工玻璃装载输送。进料三工段后再进入十五道预工段，预热工位段为气密性绝热空间，采用保温气密材料作为气密绝热隔层。十五道预热工位段，五道热压成型工段，五道退火工段和十五道冷却工段这四组工段均需要用抽风机排除空腔内的空气，再内充氮气，内充氮气可以减少设备、玻璃与空气的化学反应，达到防氧化目的，有利于持续稳定生产的优质产品和更好维护热压设备。十五道预热工位段的加热温度逐步上升，最终上升至对应玻璃材质的软化温度处稳定，不同玻璃材质对应的软化温度范围为600～900℃。当整套成型模具连同待热压玻璃继续向前输送到热压成型工段时，设备对上成型模具施加一定的压力下压，使得玻璃两侧沿弧形凹槽下成型模具产生3D弯曲形变，当玻璃曲面部分完全贴合下成型模具时，持续稳定温度经过五道热压成型工段，保证热压玻璃的形状稳定性。而后将整套成型模具连同热压成型后的软化玻璃继续向前输送到五段退火工段，五段退火工段时，设备继续对上成型模具连同曲面玻璃施加一定的压力，防止玻璃在退火冷却过程形变。五道退火工段时成型模具上下填充冷却导流管，利用19℃冷却水持续循环对成型模具进行降温处理，使成型模具温度逐次下降。当温度达到所设定的退火临界值时，进入最后的十五道冷却工段，冷却工段同样使用去离子水（DI水）作为冷却管循环冷却液，上下成型模具同样填充冷却导流管，利用设备内安装冷却器，持续对从设备中流出的高温水进行冷却，再循环进入到设备内部对各退火工段和冷却工段成型模具进行冷却处理。由输液泵输送冷却水反方向冷却各成型模具及成型模具中的玻璃，冷却水经过冷却工段的成型模具后回到冷却水储罐进行降温，循环使用。整套成型模具连同曲面玻璃最终经过十五道冷却工位后恢复至室温状况，形成稳定固化的曲面形态。
实施例：
将曲面热压设备内部完全擦拭清洁干净，将四十套石墨吸附成型成型模具加工抛光打磨光滑，所述的成型模具为石墨制作，所述石墨采用99.7%碳与0.3%灰粉制成，所述石墨分子的平均粒径小于1微米，成型模具的密度范围为1.8～2.0g/cm3。经过精密雕刻加工及抛光而成盘面，长200*宽150*厚40mm，背面为蜂窝形结构，同样为高精密加工而成。将曲面热压设备中十五道预热工位段上下导热管的加热温度分别设定为100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、750℃，五道热压成型工段上下导热管的加热温度分别设定为750℃、750℃、750℃、750℃、750℃，五道退火工段上下成型模具间流入冷却导流管后温度设定为710℃、650℃、530℃、480℃、480℃，最后十五道冷却工段上下成型模具间流入冷却导流管后温度设定为450℃、430℃、400℃、350℃、310℃、260℃、200℃、140℃、100℃、80℃、60℃、40℃、30℃、25℃、25℃。随后将四十套石墨吸附成型的凹槽下成型模具依次放入设备的传送导轨的进料一段，待热压的平面玻璃通过专用产品真空吸盘精准定位在进料二段放到凹槽下成型模具相应位置上，在进料三工段使用专用周转移动成型模具的机械手将对应编号的上成型模具放入弧形凹槽下成型模具上，形成一整套闭合的石墨吸附成型成型模具。随后传送导轨继续往前逐次移动，每一工段工作时间为150秒，每套石墨成型成型模具均依次进入十五道预热工位段、五道热压成型工段、五道退火工段及十五道冷却工段，在热压成型工段及退火工段均有气压推动模具压合内顶柱对上成型模具上的三个点施加一定压力，使得在热压成型工段时软化点平面玻璃形变为成型模具对应形状的曲面玻璃，最终再经过五道退火及十五道冷却工段，主要通过设备内部的冷却导流管内循环流动冷却水使上下成型成型模具连同处于高温软化状态下的玻璃产品恢复至常温固化稳定状况，最终从成型成型模具中取出的曲面玻璃即为预设的3D曲面形状，热压成型完工。
Claims (6)
1.一种曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述热压成型设备包括机体及成型的流水工位组及成型模具，所述的流水工位组的侧边设有模具输送带，所述的流水工位组依次包括进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段，所述的预热工位段、热压工位段、退火工位段上方设有隧道型的密封舱，所述进料工位段、预热工位段、热压工位段、退火工位段及冷却工位段均由多个工作工位组成，在密封舱的前端、后端及各个工作工位之间均设有电动闸门，以在各个工作工位上形成单个密封的气密空间，所述各个气密空间内均设有抽风机及氮气输入口，所述的各个氮气输入口均连接到一氮气输出罐，所述预热工位段和热压工位段内设有电加热管，所述的退火工位段内设有冷却水管，每个工作工位上设有一个成型模具，所述成型模具包括模具底座及模具上盖，所述的模具上盖设有定位棱，对应的在模具底座上设有定位槽，所述模具上盖的顶部设有夹持部。
2.根据权利要求1所述的曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述的热压工位内设有模具压合内顶柱，所述的成型模具为石墨制作，所述石墨采用99.7%碳与0.3%灰粉制成，所述石墨分子的平均粒径小于1微米，成型模具的密度范围为1.8～2.0g/cm3。
3.根据权利要求2所述的曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述的预热工位和热压工位内均设有模具放置槽及模具放置盖，所述的电加热管设置在模具放置槽的侧壁，电加热管设置在模具放置盖的侧壁。
4.根据权利要求3所述的曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述的进料工位段设有三道工作工位、所述预热工位段设有十五道工作工位、所述热压工位段设有五道工作工位、所述退火工位段设有五道工作工位、所述冷却工位段设有十五道工作工位。
5.根据权利要求3所述的曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述的密封舱的顶棚采用气密保温材料。
6.根据权利要求3所述的曲面玻璃的热压成型设备，其特征在于所述的各个气密空间内的抽风机均连接到控制电路，电路控制抽风机的吸气力度以控制气密空间内的气压。
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