CN108483871B - 一种光学玻璃成型模具装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学玻璃成型模具装置，属于光学玻璃成型技术领域。它主要解决光学玻璃条料圆角和表面平整成型问题。它的主要方案是：所述的模具后挡板设有模具后挡板冷却通道和模具后挡板测温热电偶；所述的底模设有底模冷却通道和底模测温热电偶；所述的侧模设有侧模加热模块和侧模测温热电偶；所述的滚筒两侧分别通过滚轴连接滚轮，滚筒两侧面与两侧模的内侧面配合，两滚轮分别与两侧模外侧的滑道配合，滚筒设有滚筒冷却通道和滚筒测温热电偶，所述底模和两侧模与滚筒形成方形成型腔体，在牵引力的作用下，处于转变点Ts温度范围在0～+50℃内的玻璃液经过所述方形成型腔体，得到断面圆角小表面平整好的四方玻璃条料。提高成型外观质量，满足客户需求。

Description

一种光学玻璃成型模具装置

技术领域

本发明属于光学玻璃成型技术领域，涉及一种用于光学玻璃条料成型的装置。

背景技术

光学玻璃高温熔炼完成后，需采用成型模具装置使熔融玻璃液冷凝成所需要的形状。在光学玻璃成型领域中，条料成型是目前主要的成型方式，但条料在成型过程中玻璃液都是由点及面展开，而玻璃液具有随着温度的降低而快速凝固的特性，因此光学玻璃条料自然成型生产时经常出现局部凹陷、凸起或平行差大等缺陷，如图4所示，以往客户通过修整面形后使用还能够接受。但近年来，随着光学玻璃材料价格提高，客户要求玻璃外观成型圆角和公差越来越小，面型平整度越来越好，以便降低加工余量节约成本和实现机械化批量自动加工。为了满足客户需求，避免经模具自然成型造成的缺陷，时常有采用拍压或滚压成型来弥补自然成型的缺陷，但由于拍压或滚压对玻璃的成型粘度和料性有严格要求——成型粘度大且料性长的玻璃，但适合该特性的玻璃牌号较少，只有少部分的冕牌等粘度大玻璃合适。且拍压或滚压成型一般也只适应厚度为15mm以下条料生产，且玻璃成型粘度大造成圆角大料废大，生产过程中维护成本费高，经济性和广泛性受到较大限制。近年来也有许多文献试图解决类似问题。

发明内容

专利文献CN 101186428A提供了一种光学玻璃成型装置，如图1所示，该装置由底模、侧模和模具后挡板组成，并且在侧模上设置有火焰加热装置，可以通过对玻璃液表面的加热方式来减缓玻璃液的凝固，从而达到生产大规格玻璃条料的目的。这种生产方式可以较好地解决生产普通光学玻璃的大规格条料，对条料的圆角也有一定的改善作用，但是在生产很多光学玻璃条料时，玻璃表面受到火焰的加热容易出现变色，如遇到粘度小、易析晶的镧系玻璃受燃烧杂质的诱导，玻璃表面容易出现析晶。因此，这种成型装置适用于只适应于某些特定牌号的玻璃条料针对性解决圆角问题。

专利文献CN 104211282 B提供了一种光学玻璃的成型装置，如图2所示，该成型装置主要是针对大粘度玻璃圆角成型作用较大，对其它粘度特性的玻璃成型改善效果不明显。

专利文献CN 103922565 B提供了一种光学玻璃的成型装置，如图3所示，该装置由底模、侧模和模具后挡板组成，顶模为U 型槽，底模为平面底板，顶模与底模安装在一起形成玻璃成型腔体，该模具优点能够改善玻璃圆角和面形，玻璃成型外观较理想，但缺点也很突出，由于该模具四周固定，对玻璃料性要求很严，料性短的玻璃粘度随温度变化太快，成型时玻璃凝固太快会堵在模具出口；而料性短的玻璃粘度随温度变化太慢，玻璃在出口还没定型在被牵引时就会出现变形，因此使用该模具时玻璃成型工艺范围窄，成型稳定性差、操作难度高，只有极少数牌号适合使用该模具生产。

因此以上专利文献CN 101186428A通过使用火焰对模具表面的加热，改善了光学玻璃条料在成型质量过程中的圆角问题，但火焰加热会引入燃烧杂质造成玻璃表面异物渗入、变色、析晶等副作用，专利文献CN 104211282 B提供了一种光学玻璃的成型装置，只针对大粘度玻璃解决圆角问题，以上二个专利只针对解决圆角问题。专利文献CN 1039 22565B理论上容易实现可实现解决圆角和面形问题，但实际生产中可操作性不强，推广意义不大。

上述三个专利文献都有很大局限性，要么只能解决部分料性玻璃面部成型问题，要么只解决成型中某一问题，要么实际生产中可操作性不强，不能广泛使用或推广。

发明内容

本发明的目的在于设计出一种能稳定生产表面平整度好、圆角小的断面四方玻璃条料，可以推广应用的成型装置，同时具有厚度检测和报警功能的成型模具。

本发明的技术解决方案是：一种光学玻璃成型模具装置，包括底模、两侧的侧模和模具后挡板，其特征在于：还包括滚筒、滚轴、滚轮和滑道；所述的模具后挡板设有模具后挡板冷却通道和模具后挡板测温热电偶；所述的底模设有底模冷却通道和底模测温热电偶；所述的侧模设有侧模加热模块和侧模测温热电偶；所述的滚筒两侧分别通过滚轴连接滚轮，滚筒两侧面与两侧模的内侧面配合，两滚轮分别与两侧模外侧的滑道配合，滚筒设有滚筒冷却通道和滚筒测温热电偶，所述滚筒与底模和侧模一起形成方形成型腔体。在牵引力的作用下，使处于转变点Ts温度范围0～+50℃内的璃液经过所述方形成型腔体挤压，形成断面四方的玻璃条料。

本发明的技术解决方案中所述的两侧滑道（9）平行，且沿玻璃运行方向倾斜向上。

本发明的技术解决方案中所述的两滚轮的外侧装有距离感应器；距离感应器包括感应器直杆和端部的感应器铰接端头，感应器铰接端头铰接在两滚轮外侧的滚轴上。

本发明的技术解决方案中所述的滑道沿玻璃运行方向的斜面或曲面倾斜向上。

本发明的技术解决方案中所述的侧模加热模块为直径是Ф9～Ф15mm、长度是50～200mm的不锈钢棒状加热器。

本发明的技术解决方案中所述的底模为20～80mm厚、100～500mm宽、500～1500mm长的平板，两侧的侧模为500～1000mm长、15～60mm宽、20～150mm厚的长条，模具后挡板尺寸与底模和侧模匹配；两侧的侧模之间的槽宽为100～300mm，槽高为20～150mm；滑道距侧模外侧10～100mm，距模具后挡板100～300mm；滚筒两端与两侧模内壁安装间隙为1～6mm。

本发明的技术解决方案中所述的滚筒的滚筒冷却通道的直径为Ф8～Ф12mm、长度为100～300mm；滚筒为耐热不锈钢材质。

本发明的技术解决方案中所述的滑道沿玻璃运行方向3°～30°的倾斜角度向上。

本发明的技术解决方案中所述的底模、两侧的侧模、模具后挡板和滚筒的材质为铝青铜或者模具钢。

本发明有益效果是：

1. 成型模具上方设有滚轴，滚轴与模具底板和侧板形成一个方形腔体，处于转变点Ts温度范围0～+50℃内的璃液经过所述方形成型腔体，在滚轴对面部挤压下，玻璃条料形成四方断面。校正光学玻璃条料表面缺陷和圆角，极大改善玻璃条料的外观成型质量。

2．滚轴沿斜面滚动时，相当于成型腔体高度的调整，相对于专利文献CN103922565 B提供固定腔体成型来说，不仅容易得到面形理想玻璃，且可以避免由于玻璃粘度偏大成型时被卡住，或是粘度偏小未定型而产生变形成型缺陷，降低了对玻璃料性要求和实际操作难度，提高了专利文献实用性和推广性。

3. 成型装置滚筒的支撑运行轨道呈向上的斜面，把厚度变化转换为前后位置的变化，利用斜坡角度小（小于45°时）前后位置距离变化，相对于厚度变化有扩大作用有放大误差效应，便于使用距离感应器实现对厚度的控制。

附图说明

图1为专利文献CN 101186428A中成型装置的结构示意图。

图2为专利文献CN 104211282 B中成型装置的结构示意图。

图3为专利文献CN 103922565 B中成型装置的结构示意图。

图4为原有的玻璃条料产品的截面示意图。

图5为本发明的玻璃条料产品的截面示意图。

图6为本发明光学玻璃成型装置的结构示意图。

图中：1. 底模；2. 侧模；3. 模具后挡板；4. 滚筒；5. 滚轮；6. 滚筒冷却通道；7.感应器直杆；8.感应器铰接端头；9. 滑道；10. 玻璃液漏料管；11. 成型的玻璃；12. 底模冷却通道；13. 底模测温热电偶；14. 模具后挡板冷却通道；15. 模具后挡板测温热电偶；16. 侧模加热模块；17. 侧模测温热电偶；18. 滚筒测温热电偶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

按照如图6所示。本发明光学玻璃的成型模具装置包括底模1、底模冷却通道12、底模测温热电偶13、侧模2、侧模加热模块16、侧模测温热电偶17、模具后挡板3、模具后挡板冷却通道14，模具后挡板测温热电偶15，滚筒4、滚轮5、滚筒冷却通道6、滚筒测温热电偶18、滚轴和滑道9。其中，底模1为20～80mm厚、100～500mm 宽和500～1500mm长的平板，通过底模冷却通道12的冷却剂流量调节来控制底模温度。侧模2为500～1000mm长、15～60mm宽和20～150mm厚的长条（左右各一），侧模2内左右各有一组棒状侧模加热模块16和滚筒测温热电偶18，棒状侧模加热模块为直径为Ф9～Ф15mm、长度为50～200mm的不锈钢棒状加热器，使用自动控温仪表和测温热电偶对模具成型区域实现自动控温，以保证玻璃液在转变点Ts温度范围0～+50℃内经过滚轴与底模和侧模形成的成型腔体。模具后挡板3内有模具后挡板冷却通道14和模具后挡板测温热电偶15，通过模具后挡板冷却通道14内冷却剂流量的调节来控制底模温度，模具后挡板3的尺寸与底模1和侧模2匹配，挡住U型槽的一端使玻璃液朝玻璃运行方向流动。侧模2与底模1安装成U型槽，U型槽的槽宽（模具腔体宽度）为100～300mm，槽高为20～150mm，可以生产需求调整腔体尺寸以适应各种口径的光学玻璃条料。底模1、侧模2与模具后挡板3安装完成后固定在模具车上，在模具车上距侧模外侧10～100mm、距模具后挡板100～300mm位置安装滚轮的滑道9，滚轮的滑道9平行安装，并保证滚轮5能够在其上自由滑行，且滚轮5滑行时，滚筒4下端始终保持水平，且滚筒4滚动时两侧与侧模2内侧平行。安装后的滑道9保证滚轮5运行时滚筒4能够在距离玻璃液漏料管10的50～500mm区间来回运行，滚筒4与底模1最小间距与满足玻璃成型最小厚度一致。滚筒4长度与两侧模2宽度相匹配，滚筒4两端与两侧模2内壁安装间隙1～6mm。滚筒4两端由滚轴支撑，滚筒4与滚轴的轴心重合，滚轴能够在所述固定滑道9上来回自由滑动。滚筒4与滚轮5具有相同轴心线，且可以作相对圆周运动。滚筒冷却通道6直径为Ф8～Ф12mm、长度为100～300mm，滚筒4内设有滚筒冷却通道6和滚筒测温热电偶18，可以通过调节冷却通道的冷却剂流量来控制滚筒4的温度。成型装置在使用时需要安装模具车上，在模具车上安装滚轮滑道9，滑道9的倾斜角度设置在3°～30°。可把滚筒4上下位置的变化转换为前后位置的变化，当斜面角度小于45°时可以放大滚筒高度位置变化，降低距离感应器的精度要求，从而提高玻璃成型厚度精度，实现用距离感应器对厚度超差的警报。底模1、两侧的侧模2、模具后挡板3和滚筒4的材质为铝青铜或者模具钢，滚筒4的材质还可为耐热不锈钢。两滚轮5的外侧装有距离感应器，距离感应器包括感应器直杆7和端部的感应器铰接端头8，感应器铰接端头8铰接在两滚轮5外侧的滚轴上，能感应相对距离变化。距离感应器的相对位置发生变化可预设报警范围参数，超出预设报警范围时距离感应器会激发报警。

下面以生产宽200+5厚30+2mm的H-ZK**牌号光学玻璃条料为例本阐述本发明成型装置生产的工艺操作步骤：

1、按照图6所示将安装好底模冷却通道12和底模测温热电偶13的底模1与安装侧模加热模块16和侧模测温热电偶17的侧模2安装成U型槽，槽宽控制在205，安装好模具后挡板冷却通道14和模具后挡板测温热电偶15的模具后挡板3堵住U型槽一端。

2、安装好底模1、侧模2和模具后挡板3的模具置于玻璃液漏料管10下方，使玻璃液漏料管10与侧模2及模具后挡板3间距相当并固定在模具车上。

3、安装两侧滚轮滑道9，并把安装好滚轮5、滚筒测温热电偶18和滚筒冷却通道6的滚筒4置于滑道上9，调节滑道9使其倾斜角为3°，滚筒4下端与底模1间距控制在32mm（预估玻璃降温后玻璃厚度收缩1～1.5mm），滚筒4两端与侧模2间隙控制2mm左右，安装完成后滚筒4下端与底模1和侧模2形成一个宽205mm、高32mm的四方腔体。

4、给侧模加热模块16通电，使玻璃在与滚筒4接触区域的温度达到光学玻璃转变Ts误差在0～+50℃的温度范围内；

5、将高温玻璃液从玻璃液漏料管10引入模具，成型的玻璃11在网带的牵引作用下进入退火炉，调整玻璃液漏料管10的温度，使玻璃出料量匹配牵引速度和成型规格走出模具。

6、逐步增加玻璃液的厚度，使玻璃液在滚筒4至模具后挡板3区域的玻璃厚度高于滚筒4下端，在退火炉网带的牵引下，玻璃经过滚筒4下端的挤压表面被迅速固化定型，从而得到圆角很小表面平整的光学玻璃条料，成型质量得到大幅提高。

7、当成型的玻璃超过滚筒4下端时，滚筒4会随着玻璃运行滚动和移动，由于滚筒滑道9的作用，玻璃越厚滚筒沿滑道9运行距离越长，计算好玻璃厚度公差与滚筒4在轨道9上移动的距离相应关系，设定玻璃厚度公差上限对应滚筒4在轨道9上移动最大距离，当滚筒4在轨道9上移动接近最大距离时，触发距离报警器报警，提醒操作人员及时调整玻璃流量。

Claims (7)

1.一种光学玻璃成型模具装置，包括底模（1）、两侧的侧模（2）和模具后挡板（3），其特征在于：还包括滚筒（4）、滚轴、滚轮（5）、距离感应器和滑道（9）；所述的模具后挡板（3）设有模具后挡板冷却通道（14）和模具后挡板测温热电偶（15）；所述的底模（1）设有底模冷却通道（12）和底模测温热电偶（13）；所述的侧模（2）设有侧模加热模块（16）和侧模测温热电偶（17）；所述的滚筒（4）两侧分别通过滚轴连接滚轮（5），滚筒（4）两侧面与两侧模（2）的内侧面配合，两滚轮（5）分别与两侧模（2）外侧的滑道（9）配合，滚筒（4）设有滚筒冷却通道（6）和滚筒测温热电偶（18）；所述的距离感应器装于两滚轮（5）的外侧，包括感应器直杆（7）和端部的感应器铰接端头（8），感应器铰接端头（8）铰接在两滚轮（5）外侧的滚轴上；所述的两侧滑道（9）平行，且沿玻璃运行方向倾斜向上；所述滚筒（4）与底模（1）和侧模（2）一起形成方形成型腔体，处于转变点Ts温度范围在0～+50℃内的玻璃液经过成型腔体的挤压形成四方的玻璃条料。

2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的滑道（9）沿玻璃运行方向的斜面或曲面倾斜向上。

3.根据权利要求2所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的滑道（9）底部为沿玻璃运行方向3°～30°的倾斜角度向上的平面或弧面。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的侧模加热模块（16）为直径是Ф9～Ф15mm、长度是50～200mm的不锈钢棒状加热器。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的底模（1）为20～80mm厚、100～500mm宽、500～1500mm长的平板，两侧的侧模（2）为500～1000mm长、15～60mm宽、20～150mm厚的长条，模具后挡板（3）尺寸与底模（1）和侧模（2）匹配；两侧的侧模（2）之间的槽宽为100～300mm，槽高为20～150mm；滑道（9）距侧模（2）外侧10～100mm，距模具后挡板（3）100～300mm；滚筒（4）两端与两侧模（2）内壁安装间隙为1～6mm。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的滚筒（4）的滚筒冷却通道（6）的直径为Ф8～Ф12mm、长度为100～300mm；滚筒（4）为耐热不锈钢或铝青铜材质。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种光学玻璃成型模具装置，其特征在于：所述的底模（1）、两侧的侧模（2）、模具后挡板（3）和滚筒（4）的材质为铝青铜或者模具钢。

Images