CN109279761B

CN109279761B - 一种非球面3d玻璃产品的热压工艺

Info

Publication number: CN109279761B
Application number: CN201811213824.1A
Authority: CN
Inventors: 周群飞; 刘鑫平
Original assignee: Lens Technology Changsha Co Ltd
Current assignee: Lens Technology Changsha Co Ltd
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2038-10-18
Also published as: CN109279761A

Abstract

本发明提供了一种非球面3D玻璃产品的热压工艺，包括以下步骤：a)将模具内表面精抛后进行镀膜处理，得到表面处理后模具；b)将待加工样品放置在步骤a)得到的表面处理后的模具中，进行热压成型，得到非球面3D玻璃产品。与现有技术相比，本发明提供的热压工艺采用高表面精度要求的模具，配合特定热压成型工艺，能够得到满足要求的非球面3D玻璃产品，从而实现非曲面产品成型后的免磨效果；且工艺稳定、效率高，产品良率好。实验结果表明，本发明提供的热压工艺得到的非球面3D玻璃产品无划伤、压痕及凹凸点，表面的粗糙度达到10nm以下，整个球面的轮廓度小于650nm，产品中心厚度差异为±0.1mm；且产品良率在95％以上。

Description

一种非球面3D玻璃产品的热压工艺

技术领域

本发明涉及非球面3D玻璃产品加工技术领域，更具体地说，是涉及一种非球面3D玻璃产品的热压工艺。

背景技术

高精度镜面3D球面的产品一般都是通过冷加工工艺加工出来的，通过CNC加工后再球头抛光出来；而对于非球面的3D产品来说，冷加工起来比较困难，效率低。如镜头一般为球面，是通过冷加工工艺加工出来的，工艺制成为：开球—粗磨—精磨—扫磨；而对于非球面的镜头冷加工工艺是加工不出来的，因为球面的加工原理是开球后的产品放置在一个R值等于球面产品的球面皿台上，球面皿台比球面产品大三分之一，球面产品上面有顶针压住产品，球面皿台通过马达带动高速旋转使产品与球面皿台产生切削力和相对运动，从而使产品被球面皿台磨亮；而如果是非球面的话，设置非球面皿台再去加工，加工出来的还是球面。因此，现有技术中的冷加工工艺不能满足加工非球面3D玻璃产品的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非球面3D玻璃产品的热压工艺，能够满足加工非球面3D玻璃产品的要求，且工艺稳定、效率高，产品良率好。

本发明提供了一种非球面3D玻璃产品的热压工艺，包括以下步骤：

a)将模具内表面精抛后进行镀膜处理，得到表面处理后模具；

b)将待加工样品放置在步骤a)得到的表面处理后的模具中，进行热压成型，得到非球面3D玻璃产品。

优选的，步骤a)中所述模具为空腔按照非球面3D玻璃产品仿形的钨钢模具。

优选的，步骤a)中所述精抛的表面精度要求为10nm～50nm。

优选的，步骤a)中所述镀膜处理的膜层为耐高温膜，表面精度要求为0～5nm。

优选的，步骤b)中所述待加工样品为球面3D玻璃产品。

优选的，步骤b)中所述热压成型的过程具体为：

b1)将放置有待加工样品的模具抽真空后，进行预热，至模具温度达到成型温度；

b2)在步骤b1)的成型温度下，加压至模具压力达到成型压力，进行成型；

b3)充入氮气对模具进行冷却，同时降压至开模压力，待模具温度达到开模温度，取出产品。

优选的，步骤b1)中所述抽真空的真空压力为1MPa～5MPa。

优选的，步骤b1)中所述预热的时间为8min～10min。

优选的，步骤b2)中所述成型的成型温度为730℃～750℃，成型压力为9KN～11KN，时间为5min～7min。

优选的，步骤b3)中所述冷却的开模压力为0.05KN～0.07KN，开模温度为90℃～110℃，时间为8min～10min。

附图说明

图1为本发明实施例所用的钨钢模具的截面图；

图2为本发明实施例所用的钨钢模具的装配图；

图3为本发明实施例所用的高精密热压机的结构示意图；

图4为本发明实施例1中热压成型的工艺曲线图；

图5为本发明实施例1中板材经热压成型得到非球面3D玻璃产品的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明首先将模具内表面精抛后进行镀膜处理，得到表面处理后模具。在本发明中，所述模具优选为空腔按照非球面3D玻璃产品仿形的钨钢模具。本发明可以根据非球面3D玻璃产品的规格要求设计模具规格，进而采用钨钢材料制备得到。本发明对所述钨钢材料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明优选的实施例中，以制备摄像头凸镜头为例，所用的钨钢模具的截面图和装配图参见图1～2所示。

在本发明中，所述精抛的目的是控制模具内表面的粗糙度。在本发明中，所述精抛的表面精度要求优选为10nm～50nm，更优选为10nm～20nm。

在本发明中，所述镀膜处理的目的是防止模具表面被损伤，同时提高模具内表面的表面精度。在本发明中，所述镀膜处理的膜层优选为耐高温膜；即在高温条件下稳定的材质的膜，如可采用本领域技术人员熟知的二氧化硅膜，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述镀膜处理的表面精度要求优选为0～5nm，从而对成型出来的产品精度有保证。

得到所述表面处理后模具后，本发明将待加工样品放置在得到的表面处理后的模具中，进行热压成型，得到非球面3D玻璃产品。在本发明中，所述待加工样品优选为球面3D玻璃产品。本发明对所述球面3D玻璃产品的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的冷加工工艺加工出来的球面3D玻璃产品即可。

在本发明中，所述热压成型的设备优选为高精密热压机，其结构示意图参见图3所示。本发明根据该高精密热压机的结构，进一步设计能够在其中实现较好固定的模具，从而能够将上下模具平面用螺钉固定在机台上，模具定位靠模具定位销钉进行上下模具定位。

在本发明中，所述热压成型的过程优选具体为：

本发明将放置有待加工样品的模具抽真空后，进行预热，至模具温度达到成型温度。在本发明中，所述抽真空的真空压力优选为1MPa～5MPa。

在本发明中，所述预热的时间优选为8min～10min，更优选为9min。在本发明中，所述预热的过程优选包括3个阶段，分别为：

预热1，模具温度由常温升至290℃～310℃，耗时170s～190s；

预热2，模具继续升至590℃～610℃，耗时170s～190s；

预热3，模具继续升至成型温度，耗时170s～190s。

达到所述成型温度后，本发明在上述成型温度下，加压至模具压力达到成型压力，进行成型。本发明通过控制上下模具的合模实现加压，直至模具压力达到成型压力，保持此状态使产品的表面定型，直到加热结束。在本发明中，所述成型的成型温度优选为730℃～750℃，更优选为740℃；所述成型的成型压力优选为9KN～11KN，更优选为10KN；所述成型的时间优选为5min～7min，更优选为6min。

在本发明中，所述成型的过程优选包括2个阶段，分别为：

成型1，模具温度为成型温度，压力由常压升至成型压力，耗时170s～190s；

成型2，模具温度为成型温度，压力为成型压力，耗时170s～190s。

完成所述成型后，本发明充入氮气对模具进行冷却，同时降压至开模压力，待模具温度达到开模温度，取出产品。本发明采用氮气对模具进行快速冷却，同时其抗氧化性能够保护模具不被氧化。在本发明中，所述冷却的开模压力优选为0.05KN～0.07KN，更优选为0.06KN；所述冷却的开模温度优选为90℃～110℃，更优选为100℃；所述冷却的时间优选为8min～10min，更优选为9min。

在本发明中，所述冷却的过程优选包括3个阶段，分别为：

冷却1，模具温度由成型温度降至490℃～510℃，压力由成型压力降至开模压力，耗时170s～190s；

冷却2，模具温度由490℃～510℃降至290℃～310℃，压力为开模压力，耗时170s～190s；

冷却3，模具温度由290℃～310℃降至开模温度，压力为开模压力，耗时170s～190s。

开模后，取出产品，即得到非球面3D玻璃产品。

本发明提供的热压工艺采用高表面精度要求的模具，配合特定工艺参数下的热压成型工艺，能够得到满足要求的非球面3D玻璃产品，从而实现非曲面产品成型后的免磨效果；且工艺稳定、效率高，产品良率好。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的板材为康宁BK-7；所用的钨钢模具采用钨钢材料日本黛杰BC-500制得，其截面图和装配图参见图1～2所示；所用的机台为高精密热压机，其结构示意图参见图3所示。

实施例1

(1)将板材加工为圆形，一面为平面，另一面为球面，球面通过冷加工开球、粗磨、精磨、精抛，得到待加工板材。

(2)将钨钢模具进行表面处理：产品接触表面经过仿形后再精抛，最后镀膜处理，镀一层二氧化硅；其中，所述精抛后的表面精度为10nm～20nm，镀膜处理后的表面精度为0～5nm；得到表面处理后的模具。

(3)将步骤(2)得到的表面处理后的模具固定：上下模具平面用螺钉固定在机台上，模具定位靠模具定位销钉进行上下模具定位。

(4)热压成型：将步骤(1)得到的待加工板材放置在下模具型面上，启动机台，石英密封罩把模具封起来，开始抽真空，当真空气压到达5MPa以下时，开启加热器使钨丝发热进行预热；

钨钢模具在形成环形的钨丝里面开始快速受热而升温，由于钨钢模具的位置有波动，上下模具表面的温度加热温差有10℃的差别，当上下模具的温度达到设置的成型温度(740℃)时，下模具开始往上运动，使产品的平面慢慢靠近上钨钢模具平面直到接触开始成型，成型的压力达到设置的成型压力(10KN)时，下模具就停止向上运动，保持这个位置使产品的表面定型，直到加热结束；

此时密封腔里面开始充入氮气，对模具进行快速冷却和抗氧化性保护模具不被氧化，在模具开始冷却时，下模具会快速把压力从原来10KN降低到0.06KN的压力，保持模具内产品的接触状态，这样既能使得模具冷却快又能保证产品在不受外力下冷却内应力的释放，当上下模具表面的温度冷却到100℃，上下模具开模，取出产品；

所述热压成型的工艺参数参见表1所示，其工艺曲线图参见图4所示。

表1本发明实施例1中热压成型的工艺参数

	预热1	预热2	预热3	成型1	成型2	冷却1	冷却2	冷却3
									温度/℃	300	600	740	740	740	500	300	100
时间/s	180	180	180	180	180	180	180	180
									压力/KN	0	0	0	10	10	0.06	0.06	0.06

经上述热压成型，得到非球面的镜面效果的3D产品(摄像头凸镜头)，参见图5所示。

重复生产后，对得到的产品进行检测；结果表明，本发明实施例1得到的非球面3D玻璃产品无划伤、压痕及凹凸点，表面的粗糙度达到10nm以下，整个球面的轮廓度小于650nm，产品中心厚度差异为±0.1mm，达到非曲面产品成型后的免抛光效果。

并且，本发明实施例1提供的热压工艺采用高精度的钨钢模具，在模具和设备确定下来后，工艺非常稳定且效率高；同时，产品质量得到保证，得到的产品良率为95％。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种非球面3D玻璃产品的热压工艺，包括以下步骤：

a)将模具内表面精抛后进行镀膜处理，得到表面处理后模具；所述精抛的表面精度要求为10nm～50nm；所述镀膜处理的膜层为耐高温膜，表面精度要求为0～5nm；

2.根据权利要求1所述的热压工艺，其特征在于，步骤a)中所述模具为空腔按照非球面3D玻璃产品仿形的钨钢模具。

3.根据权利要求1所述的热压工艺，其特征在于，步骤b)中所述待加工样品为球面3D玻璃产品。

4.根据权利要求1所述的热压工艺，其特征在于，步骤b)中所述热压成型的过程具体为：

5.根据权利要求4所述的热压工艺，其特征在于，步骤b1)中所述抽真空的真空压力为1MPa～5MPa。

6.根据权利要求4所述的热压工艺，其特征在于，步骤b1)中所述预热的时间为8min～10min。

7.根据权利要求4所述的热压工艺，其特征在于，步骤b2)中所述成型的成型温度为730℃～750℃，成型压力为9KN～11KN，时间为5min～7min。

8.根据权利要求4所述的热压工艺，其特征在于，步骤b3)中所述冷却的开模压力为0.05KN～0.07KN，开模温度为90℃～110℃，时间为8min～10min。