CN109133588A - 玻璃加工模具及玻璃加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种玻璃加工模具及玻璃加工方法，用于将平面玻璃结构加工成三维玻璃结构，所述玻璃加工模具包括具有型腔的下模具和与所述下模具配合的上模具，所述下模具包括底壁和与所述底壁配合围成所述型腔的侧壁，所述上模具包括凸块，合模时，所述凸块伸入所述型腔并与所述底壁和所述侧壁间隔设置，所述凸块配合所述底壁和所述侧壁围成用于成型三维玻璃结构的成型空间，所述上模具采用热膨胀系数为8×10‑6~28×10‑6K的金属材料制成，所述下模具采用热膨胀系数为5×10‑6~7.58×10‑6K的金属或石墨材料制成。与相关技术相比，本发明提供的玻璃加工模具及玻璃加工方法，能够防止加工过程中三维玻璃产品开裂，提高成品率。

Description

玻璃加工模具及玻璃加工方法
技术领域
本发明属于玻璃成形技术领域，尤其涉及一种玻璃加工模具及玻璃加工方法。
背景技术
随着互联网时代的发展，电子设备的运用越来越多的进入人们的生活，比如手机、平板电脑、笔记本等。除了功能需求，人们对电子设备的外型要求也越来越高，电子设备的外壳越来越多的使用三维玻璃产品。
相关技术中，一般采用玻璃加工模具通过热弯成型来生产三维玻璃产品，该种玻璃加工模具通常包括具有型腔的下模具及与下模具配合的上模具，合模后，下模具与上模具之间会围成具有预设形状的间隙，从而利用该间隙来局限热熔状态的玻璃基材的形状使其成型，然后进行冷却以成型具有预设形状的三维玻璃产品。
然而，相关技术中的玻璃加工模具在冷却过程中，会与上模具或下模具发生干涉，导致玻璃产品开裂，成品率不高，同时在玻璃成型后，从模具中完好地取出玻璃也是现如今的难题之一。
因此，有必要提供一种改进的玻璃加工模具及玻璃基材加工方法来解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种玻璃加工模具及玻璃加工方法，其能防止加工过程中三维玻璃产品开裂，提高成品率，且易于从模具中取出。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃加工模具，用于将平面玻璃结构加工成三维玻璃结构，所述玻璃加工模具包括具有型腔的下模具和与所述下模具配合的上模具，所述下模具包括底壁和与所述底壁配合围成所述型腔的侧壁，所述上模具包括凸块，合模时，所述凸块伸入所述型腔并与所述底壁和所述侧壁间隔设置，所述凸块配合所述底壁和所述侧壁围成用于成型三维玻璃结构的成型空间，所述上模具采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成。
优选的，所述底壁包括位于所述型腔底部的内表面，所述侧壁包括朝向所述型腔且与所述内表面相连的第一内壁面，所述第一内壁面与所述内表面通过半径为0.3~1mm的第一圆弧过渡连接；所述凸块包括正对所述底壁的顶面、自所述顶面朝背离所述底壁方向延伸的第一侧面，所述顶面与所述第一侧面通过半径为0.3~1mm的第二圆弧过渡连接。
优选的，所述第一圆弧与所述第二圆弧的半径相等。
优选的，所述第一圆弧与所述第二圆弧的半径均为0.5mm。
优选的，所述第一内壁面和所述第一侧面均为竖直面，所述凸块还包括自所述第一侧面向靠近所述侧壁方向延伸的第二侧面，所述第二侧面为水平面。
优选的，所述内表面与所述第一内壁面之间的夹角设为θ，其中θ值满足：85°≤θ≤90°。
优选的，所述上模具还包括用于收容所述凸块的框架，所述框架包括向所述下模具方向突出的挡墙，所述挡墙与所述凸块间隔设置形成凹槽，合模时，所述下模具的侧壁卡设于所述凹槽内。
优选的，所述上模具还包括用于向所述凸块施加压力的重力块，所述重力块位于所述凸块上方并收容于所述框架内。
本发明同时还提供一种玻璃加工方法，包括：
提供平面玻璃基材及玻璃加工模具，所述玻璃加工模具为上文所述的玻璃加工模具；
软化：将所述玻璃基材夹持于所述玻璃加工模具的上模具和下模具之间，并将所述玻璃基材及所述玻璃加工模具升温到玻璃软化温度；
合模：将所述上模具和所述下模具合模；
冷却：将所述玻璃基材和所述玻璃加工模具进行冷却至室温；
脱模：将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具分离，完成脱模。
优选的，所述冷却过程包括将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具冷却至玻璃基材硬化，再将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具冷却至室温。
优选的，在合模过程后进一步对所述玻璃基材与所述上模具和下模具升温至预设温度，所述预设温度为720℃~780℃。
与相关技术相比，本发明的玻璃加工模具中，所述上模具采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成，利用所述上模具和所述下模具与玻璃的热膨胀系数的差异来避免冷却过程中三维玻璃产品与模具之间发生干涉，三维玻璃产品易于取出，防止三维玻璃产品开裂，提高成品率，同时还可以实现三维玻璃产品与模具的自动分离，简化加工步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明玻璃加工模具的立体结构示意图；
图2为本发明玻璃加工模具的分解结构示意图；
图3为本发明玻璃加工模具的上模具与下模具合模前的剖面结构示意图；
图4为本发明玻璃加工模具的上模具与下模具合模后的剖面结构示意图；
图5为本发明玻璃加工方法的流程图；
图6为本发明玻璃加工方法中步骤S2的状态示意图；
图7为本发明玻璃加工方法中步骤S3的状态示意图；
图8为平面玻璃经本发明玻璃加工模具成型后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请同时参阅图1至图4，为本发明提供的玻璃加工模具的结构示意图，用于将平板状的玻璃基材弯折成具有收容空间的三维玻璃结构。所述玻璃加工模具100包括具有型腔10的下模具1和与所述下模具1配合的上模具3，所述下模具1包括底壁11和与所述底壁11配合围成所述型腔10的侧壁12，所述上模具3包括凸块31，合模时，所述凸块31伸入所述型腔10并与所述底壁11和所述侧壁12间隔设置，所述凸块31配合所述底壁11和所述侧壁12围成用于成型三维玻璃结构的成型空间20。
具体地，所述底壁11包括位于所述型腔10底部的内表面111，所述侧壁12包括上表面121、朝向所述型腔10且与所述内表面111相连的第一内壁面122和连接所述上表面121与所述第一内壁面122的第二内壁面123，所述第二内壁面123为台阶面，所述第一内壁面122与所述内表面111通过半径为0.3~1mm的第一圆弧110过渡连接；所述凸块31包括正对所述底壁11的顶面311、自所述顶面311朝背离所述底壁11方向延伸的第一侧面312及自所述第一侧面312向靠近所述侧壁12方向延伸的第二侧面313，同样的，所述顶面311与所述第一侧面312通过半径为0.3~1mm的第二圆弧310过渡连接，合模时，所述第二侧面313部分抵接于所述第二内壁面123上，所述内表面111、所述第一内壁面122、所述顶面311、所述第一侧面312及所述第二侧面313共同围成所述成型空间20。所述成型空间20用于局限热熔状态的玻璃基材的形状使其成型，玻璃基材冷却后便可以成型为具有预设形状三维玻璃产品。所述内表面111与所述第一内壁面122之间的夹角设为θ，其中θ值满足：85°≤θ≤90°。
将所述第一内壁面122与所述内表面111以及所述顶面311与所述第一侧面312均通过圆弧过渡连接，既可以避免玻璃基材在热弯过程开裂，又可以使成型后的三维玻璃产品具有流畅的整体外观，提高三维玻璃产品的美感与握感。优选地，所述第一圆弧110和所述第二圆弧310的半径相等，更优地，所述第一圆弧110与所述第二圆弧310的半径均为0.5mm。
所述上模具3采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具1采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成，因此，在冷却过程中，位于三维玻璃产品内侧的所述上模具3的收缩速度大于玻璃，从而防止玻璃收缩过快而被所述上模具3从内侧挤压，位于三维玻璃产品外侧的所述下模具1的收缩速度会小于玻璃，从而防止所述下模具1因收缩过快而从外侧挤压玻璃，所以三维玻璃产品不会与所述上模具3或所述下模具1发生干涉，三维玻璃产品易于取出，防止三维玻璃产品开裂，提高了成品率；开模时，所述上模具3的凸块31尺寸小于玻璃基材的内部尺寸，所述型腔10尺寸大于玻璃基材的外部尺寸，因此玻璃基材可与所述玻璃加工模具100自动脱模，从而简化加工步骤。
在优选实施例中，所述第一内壁面122和所述第一侧面312均为垂直面，所述第二侧面313为水平面。
优选地，所述上模具3还包括用于收容所述凸块31的框架32，所述框架32包括向所述下模具1方向突出的挡墙321，所述挡墙与所述凸块31间隔设置形成凹槽34，合模时，所述下模具1的侧壁12卡设于所述凹槽34内。
更优地，所述上模具3还包括用于向所述凸块31施加压力的重力块33，所述重力块33位于所述凸块31上方并收容于所述框架32内。将所述上模具3设置成分体结构，方便在所述上模具3发生损坏时随意更换，特别是所述凸块31更容易损坏，只需更换单个部件即可。所述凸块31、框架32和重力块33的材质可以相同也可以不同，只要满足热膨胀系数在8×10-6~28×10-6K的金属材料都可行。
本发明还提供一种玻璃加工方法，如图5所示，包括：
步骤S1、提供平面玻璃基材200及玻璃加工模具100，所述玻璃加工模具100为上文所述玻璃加工模具100；
如上所述，所述玻璃加工模具100包括具有型腔10的下模具1和与所述下模具1配合的上模具3，所述上模具3采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具1采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成。
步骤S2、软化：将所述玻璃基材200夹持于所述玻璃加工模具100的下模具1和上模具3之间，并将所述玻璃基材及所述玻璃加工模具100升温到玻璃软化温度；
具体地，如图6所示，玻璃基材200的周缘固持于所述下模具1的第二内壁面123上，软化温度通常为700℃以上，优选为700℃，此过程中所述玻璃加工模具100为开模状态，所述上模具3尚未伸入所述型腔10内，所述玻璃基材为硬化状态时将其夹持于所述上模具3和所述下模具1之间，为后续的合模做准备。
步骤S3、合模：将所述下模具和所述上模具合模；
如图7所示，此过程中，所述玻璃基材200为软化状态，随着所述上模具3和所述下模具1的合模，所述玻璃基材200在合模压力下被热弯形成包括本体部51和自所述本体部51弯折延伸的弯折部52的三维玻璃结构，并最终被局限在所述下模具1和所述上模具3合模形成的成型空间20内。
步骤S4、再升温：将所述玻璃基材200及所述玻璃加工模具100继续升高至预设温度，预设温度为720℃~780℃；
在继续升温过程中，由于所述上模具3采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具1采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成，玻璃的热膨胀系数为7.58×10-6K，因此所述上模具3的膨胀速度大于玻璃，所述下模具1的膨胀速度小于玻璃，所述上模具3和所述下模具1从内、外两侧给予所述玻璃基材200一定的压力，从而使得玻璃基材更容易被热弯成型。
步骤S5、冷却：将所述玻璃基材200和所述玻璃加工模具100进行冷却至室温；
冷却阶段分为两个阶段，第一阶段中，所述玻璃基材200由软化状态变为硬化状态，此时所述玻璃基材200紧贴所述上模具3和所述下模具1，第二阶段中，所述玻璃基材200随着自身的热膨胀系数收缩，由于所述上模具3的热膨胀系数大于玻璃，所述上模具3比所述玻璃基材200收缩更快，所述上模具3的凸块31的外部尺寸会缩小至小于所述玻璃基材200的内腔尺寸，从而将所述上模具3与所述下模具1脱离开，同时所述下模具1的热膨胀系数小于玻璃，所述下模具1比所述玻璃基材200收缩慢，所述下模具1的型腔10的内部尺寸大于所述玻璃基材200的外部尺寸，所述下模具1与所述玻璃基材200自动脱开，因此冷却过程中，所述玻璃基材200不会受到所述玻璃加工模具100中任一部件的压迫，防止所述玻璃基材200开裂，同时，所述玻璃基材200在冷却过程中与所述下模具1和所述上模具3自动分离。
步骤S6、脱模：将所述玻璃基材200与所述下模具1和所述上模具3分离，完成脱模。
脱模后，所述玻璃基板200已由平面玻璃结构成型为三维玻璃结构，如图8所示，其包括本体部51和自所述本体部51边缘弯折延伸的弯折部52，所述本体部51配合所述弯折部52共同围成一端开口的收容空间53，所述弯折部52与所述本体部51呈弧形过渡连接。优选的，所述本体部51为平板状，所述弯折部52与所述本体部51之间且朝向所述收容空间53一侧的内夹角α在85°~90°之间。
与相关技术相比，本发明的玻璃加工模具100中，所述上模具3采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具1采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成，利用所述上模具3和所述下模具1与玻璃的热膨胀系数的差异来避免冷却过程中三维玻璃产品与模具之间发生干涉，三维玻璃产品易于取出，防止三维玻璃产品开裂，提高成品率，同时还可以实现三维玻璃产品与模具的自动分离，简化加工步骤。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种玻璃加工模具，用于将平面玻璃结构加工成三维玻璃结构，其特征在于，所述玻璃加工模具包括具有型腔的下模具和与所述下模具配合的上模具，所述下模具包括底壁和与所述底壁配合围成所述型腔的侧壁，所述上模具包括凸块，合模时，所述凸块伸入所述型腔并与所述底壁和所述侧壁间隔设置，所述凸块配合所述底壁和所述侧壁围成用于成型三维玻璃结构的成型空间，所述上模具采用热膨胀系数为8×10-6~28×10-6K的金属材料制成，所述下模具采用热膨胀系数为5×10-6~7.58×10-6K的金属或石墨材料制成。
2.根据权利要求1所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述底壁包括位于所述型腔底部的内表面，所述侧壁包括朝向所述型腔且与所述内表面相连的第一内壁面，所述第一内壁面与所述内表面通过半径为0.3~1mm的第一圆弧过渡连接；所述凸块包括正对所述底壁的顶面、自所述顶面朝背离所述底壁方向延伸的第一侧面，所述顶面与所述第一侧面通过半径为0.3~1mm的第二圆弧过渡连接。
3.根据权利要求2所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述第一圆弧与所述第二圆弧的半径相等。
4.根据权利要求3所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述第一圆弧与所述第二圆弧的半径均为0.5mm。
5.根据权利要求2所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述第一内壁面和所述第一侧面均为竖直面，所述凸块还包括自所述第一侧面向靠近所述侧壁方向延伸的第二侧面，所述第二侧面为水平面。
6.根据权利要求2所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述内表面与所述第一内壁面之间的夹角设为θ，其中θ值满足：85°≤θ≤90°。
7.根据权利要求1所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述上模具还包括用于收容所述凸块的框架，所述框架包括向所述下模具方向突出的挡墙，所述挡墙与所述凸块间隔设置形成凹槽，合模时，所述下模具的侧壁卡设于所述凹槽内。
8.根据权利要求7所述的玻璃加工模具，其特征在于，所述上模具还包括用于向所述凸块施加压力的重力块，所述重力块位于所述凸块上方并收容于所述框架内。
9.一种玻璃加工方法，其特征在于，包括：
提供平面玻璃基材及玻璃加工模具，所述玻璃加工模具为权利1-8任一项所述的玻璃加工模具；
软化：将所述玻璃基材夹持于所述玻璃加工模具的上模具和下模具之间，并将所述玻璃基材及所述玻璃加工模具升温到玻璃软化温度；
合模：将所述上模具和所述下模具合模；
冷却：将所述玻璃基材和所述玻璃加工模具进行冷却至室温；
脱模：将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具分离，完成脱模。
10.根据权利要求9所述的玻璃加工方法，其特征在于，所述冷却过程包括将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具冷却至玻璃基材硬化，再将所述玻璃基材与所述上模具和所述下模具冷却至室温。
11.根据权利要求9所述的玻璃加工方法，其特征在于，在合模过程后进一步对所述玻璃基材与所述上模具和下模具升温至预设温度，所述预设温度为720℃~780℃。
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