CN109293226A - 一种分体式3d玻璃热弯模具及3d玻璃热弯成型方法 - Google Patents
一种分体式3d玻璃热弯模具及3d玻璃热弯成型方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种分体式3D玻璃热弯模具，包括底模、中间压板、边部压板，在底模的底面设置减重凹槽，在底模上表面中部设置有成型腔，在成型腔的底面中部设置凸起部，凸起部中间平坦区域的两端部设置定位台阶，在凸起部中间平坦区域上方设置中间压板，在中间压板两侧分别设置边部压板，边部压板的一侧侧壁与成型腔侧壁接触，另一侧侧壁与中间压板侧壁接触，在成型腔两侧底部设置若干通气孔，在中间压板和边部压板的上表面设置通气纹路。一种3D玻璃热弯成型方法，依次包括玻璃坯片的入模组装、预热工序、热压工序、急冷工序和徐冷工序。本发明的模具及相应方法效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种模具，特别涉及一种分体式3D玻璃热弯模具及3D玻璃热弯成型方法，属于玻璃技术领域。
背景技术
在3D玻璃热弯制造工艺中，通常是设计凸模和凹模两支成对模具，将经过切削和研磨加工好的玻璃坯片放置在成对的凸模和凹模之间，形成模具和玻璃片坯的组合体，平放于热弯机中，通过将模具和玻璃坯片的组合体加热到一定温度后，对模具和玻璃坯片的组合体从上方施加一定的压力，使玻璃坯片在凸模和凹模的约束下弯曲成型，形成所需要的弯曲形状，达到玻璃片热弯成型目的。但是目前使用的模具有较大的弊病，一方面由于凹模和凸模通常质量较大，在玻璃坯片成型之前，模具对玻璃坯片边部的压力较大，当玻璃坯片厚度较薄时，容易使玻璃片碎裂；另一方面，玻璃坯片平放在凸模与凹模之间，只有凸模与玻璃坯片中部接触，凹模的中部在成型到位前是不与玻璃片接触的，这样会导致模具对玻璃片的夹持力不足，容易在成型的过程中使玻璃坯片发生微小的位移，导致热弯后的玻璃坯片成型不良。
发明内容
本发明的目的在于克服在3D玻璃热弯制造中存在的上述问题。
为解决目前3D玻璃热弯制造中模具所存在的问题，本发明供一种分体式3D玻璃热弯模具，包括底模、中间压板、边部压板，在底模的底面设置减重凹槽，在底模上表面中部设置有成型腔，成型腔开口的长宽尺寸与玻璃坯片的长宽尺寸一致，在成型腔的底面中部设置凸起部，凸起部的中间平坦，两侧为弧形侧沿，产品成型后凹面与凸起部上表面和侧面相适应，凸起部中间平坦区域的两端部设置定位台阶，在凸起部中间平坦区域上方设置中间压板，在中间压板两侧分别设置边部压板，边部压板的底部与成型腔对应形状相适应，边部压板用于对产品侧面弯曲部的成型，边部压板的一侧侧壁与成型腔侧壁接触，另一侧侧壁与中间压板侧壁接触，在成型腔两侧底部设置若干通气孔，在中间压板和边部压板的上表面设置通气纹路。
进一步的在中间压板和两个边部压板设置定位标记。
进一步的在凸起部中间平坦区域与玻璃坯片上导向键孔对应的位置设置定位凸台，定位凸台的形状与导向键孔相适应，定位凸台的高度小于或等于玻璃坯片厚度。
进一步的在底模侧壁上表面设置若干个球面凹槽，在边部压板上部外侧设置凸沿，在凸沿的肩部设置与底模的球面凹槽位置相对、半径相同、数量一致的球面凹槽。
进一步的在底模侧壁上表面设置两个球面凹槽。
进一步的在边部压板与底模相对应的位置设置若干组对应的导向孔，在每组对应的导向孔之间设置导向柱。
进一步的边部压板与底模相对应的位置设置两组对应的导向孔。
进一步的在边部压板与底模上设置的导向孔底部设置贯通孔，当导向柱断裂时方便排出。
一种3D玻璃热弯成型方法，采用上述的模具，依次包括玻璃坯片的入模组装、预热工序、热压工序、急冷工序和徐冷工序，
（1）玻璃坯片的入模组装是指将按照预定尺寸加工好的玻璃坯片与上述的模具组合在一起，组成玻璃坯片与模具的组合体（以下简称“组合体”），在以下工序中，保持玻璃坯片与模具的组合状态直至成型工艺结束；
（2）预热工序：对组合体逐步进行升温，在240-360秒的时间里，将玻片从室温逐步加热到620—720；
（3）热压工序：将玻片温度保持在620—720范围内的同时，对组合体分三个阶段施压：
第一阶段： 对组合体施加压强0.1-0.2MPa，保持压强15-25秒；
第二阶段： 对组合体施加压强0.2-0.3MPa，保持压强15-25秒；
第三阶段： 对组合体施加压强0.3-0.5MPa，保持压强15-25秒；
（4）缓冲冷却工序：完成热压工序后，对组合体进行快速降温，在降温过程中，一方面使用加热板对组合体持续加热，与此同时使用水冷系统强制冷却，在120-180秒时间内，使玻片的温度降低至300-430摄氏度；
（5）快速冷却工序：在完成急冷工序后进一步的通过水冷系统对玻片与模具的组合体进行降温，在本工序中不再对组合体进行加热，在120-180秒时间内使玻片的温度降低至室温。
进一步的所述的预热工序、热压工序、缓冲冷却工序和快速冷却工序中，所述的玻片与模具的组合体均在氮气保护的氛围下进行。
本发明的积极有益技术效果在于：通过将模具分体式设计，减小了模具对玻璃坯片边缘的压力，避免了因压力过大导致玻璃坯片破碎；在成型到位之前，中间压板对玻璃坯片起到定位和夹持的作用，避免在成型压制的过程中，玻璃坯片产生微小位移造成成型缺陷；在成型方法中通过将冷却阶段分为缓冲冷却工序和快速冷却工序，可使玻璃坯片内部的应力减少，避免炸裂，使用保护气体可提高模具寿命，减少缺陷。
附图说明
图1是本发明俯视角度装配示意图。
图2是本发明仰视角度装配示意图。
图3是本发明组装后外观示意图。
图4是本发明组装后剖切示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：中间压板；2：边部压板；3：贯通孔；4：凸起部；5：通气孔；6：导向柱；7：底模；8：球面凹槽；9：定位凸台；10：玻璃坯片；11：定位标记；12：通气纹路； 13：弧形侧沿；14：导向孔；15：减重凹槽。
如附图所示，一种分体式3D玻璃热弯模具，包括底模7、中间压板1、边部压板2，在底模的底面设置减重凹槽14，可使底模7适度减薄，提高成型时的加热效率，在底模上表面中部设置有成型腔，成型腔开口为矩形，成型腔开口的长宽尺寸与玻璃坯片10的长宽尺寸一致，玻璃坯片10依靠成型腔的侧壁进行定位，在成型腔的底面中部设置凸起部4，凸起部4的中间平坦，两侧为弧形侧沿13，产品成型后凹面与凸起部上表面和侧面相适应，凸起部中间平坦区域的两端部设置定位台阶，在凸起部中间平坦区域上方设置中间压板，中间压板通过定位台阶定位，防止在成型过程中中间压板向两侧偏移，在中间压板两侧分别设置边部压板，边部压板的底部与成型腔对应形状相适应，边部压板用于对产品侧面弯曲部的成型，边部压板的一侧侧壁与成型腔侧壁接触，另一侧侧壁与中间压板侧壁接触，在成型腔两侧底部设置若干通气孔5，方便脱模时将边部压板取出，在中间压板和边部压板的上表面设置通气纹路12，通气纹路12可以防止在热弯机中上方加热板与模具吸附，通气纹路12的形式多样，可以根据需求设置，不仅限于本方案采用的横竖交错的纹路。
在中间压板和两个边部压板设置定位标记4。定位标记4是为了区分模具装配位置和方向，在产品出现缺陷时，可以根据定位标记4迅速确认与产品缺陷对应的模具位置情况，在本方案中采用了箭头符号作为定位标记，但不局限于箭头符号。
为防止玻璃坯片10产生错位，可在底模凸起部中间平坦区域与玻璃坯片上导向键孔对应的位置设置定位凸台9，定位凸台9的形状与导向键孔相适应，定位凸台9的高度小于或等于玻璃坯片厚度。
为了防止成型过程中，模具上方的加热板在玻璃坯片还未软化时就施加压力，造成玻璃坯片10的破碎，在底模侧壁上表面设置若干个球面凹槽8，在边部压板上部外侧设置凸沿，在凸沿的肩部设置与底模的球面凹槽8位置相对、半径相同、数量一致的球面凹槽，每对球面凹槽之间放一个玻璃珠，所放玻璃珠的软化点与玻璃坯片一致，这样当玻璃坯片还未软化时，玻璃珠也不会软化，即使加热板施加一定的压力，也会由玻璃珠承受，避免将玻璃坯片压碎，当温度到达玻璃坯片的软化温度时，由于玻璃珠与玻璃坯片的软化点一致，将一同软化，此时上方的加热板施加压力将能够把边部压板压下，对玻璃坯片成型，玻璃珠为耗材，所以在热弯成型过程中，如果加热板的压力能够准确控制，可以不需要使用玻璃珠。
本方案中在底模侧壁上表面设置两个球面凹槽。
为了使边部压板向下移动更加稳定，可以在边部压板与底模相对应的位置设置若干组对应的导向孔14，在每组对应的导向孔之间设置导向柱6。
本方案中边部压板与底模相对应的位置设置两组对应的导向孔14。
由于模具和导向柱的材料通常使用石墨，材质较软，导向柱6经常发生断裂，为防止断裂的导向柱堵住导向孔14，在边部压板与底模上设置的导向孔底部设置贯通孔3，当导向柱断裂时方便排出。
一种3D玻璃热弯成型方法，依次包括玻璃坯片的入模组装、预热工序、热压工序、急冷工序和徐冷工序，
（1）玻璃坯片的入模组装是指将按照预定尺寸加工好的玻璃坯片与权利要求1所述的模具组合在一起，组成玻璃坯片与模具的组合体（以下简称“组合体”），在以下工序中，保持玻璃坯片与模具的组合状态直至成型工艺结束；
（2）预热工序：对组合体逐步进行升温，在240-360秒的时间里，将玻片从室温逐步加热到620—720；该工序是将玻璃坯片逐步升温到适于热弯成型的温度，在本方案中，虽然玻璃坯片可以被弯曲，但是玻璃坯片的温度远未达到玻璃的软化点温度，通常热弯成型的温度要不软化点温度低50-100摄氏度；
（3）热压工序：将玻片温度保持在620—720范围内的同时，对组合体分三个阶段施压：
第一阶段： 对组合体施加压强0.1-0.2MPa，保持压强15-25秒；
第二阶段： 对组合体施加压强0.2-0.3MPa，保持压强15-25秒；
第三阶段： 对组合体施加压强0.3-0.5MPa，保持压强15-25秒；
在本工序中，温度控制很重要，如果温度过高，会使玻璃坯片严重变形，表面会产生条纹和压痕，如果温度过低，又难以使玻璃坯片弯曲成型，所以需要在保持玻璃坯片温度的同时施加合适的压力，保证成型过程稳定。对组合体的施压过程中，是通过热弯机的气缸伸缩端带动位于组合体上方的加热板进行施加的压力，对组合体施加压强的数值范围均为气缸内压缩空气的压强；
（4）缓冲冷却工序：完成热压工序后，对组合体进行快速降温，在降温过程中，一方面使用加热板对组合体持续加热，与此同时使用水冷系统强制冷却，在120-180秒时间内，使玻片的温度降低至300-430摄氏度；
（5）快速冷却工序：在完成急冷工序后进一步的通过水冷系统对玻片与模具的组合体进行降温，在本工序中不再对组合体进行加热，在120-180秒时间内使玻片的温度降低至室温。
所述的预热工序、热压工序、缓冲冷却工序和快速冷却工序中，所述的玻片与模具的组合体均在氮气保护的氛围下进行，防止模具被氧化，可延长模具寿命，同时也可以防止玻璃坯片因氧化而产生的气泡、麻点的缺陷。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
Claims (10)
1.一种分体式3D玻璃热弯模具，包括底模、中间压板、边部压板，其特征在于：在底模的底面设置减重凹槽，在底模上表面中部设置有成型腔，成型腔开口的长宽尺寸与玻璃坯片的长宽尺寸一致，在成型腔的底面中部设置凸起部，凸起部的中间平坦，两侧为弧形侧沿，产品成型后凹面与凸起部上表面和侧面相适应，凸起部中间平坦区域的两端部设置定位台阶，在凸起部中间平坦区域上方设置中间压板，在中间压板两侧分别设置边部压板，边部压板的底部与成型腔对应形状相适应，边部压板用于对产品侧面弯曲部的成型，边部压板的一侧侧壁与成型腔侧壁接触，另一侧侧壁与中间压板侧壁接触，在成型腔两侧底部设置若干通气孔，在中间压板和边部压板的上表面设置通气纹路。
2.根据权利要求1所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在中间压板和两个边部压板设置定位标记。
3.根据权利要求1所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在凸起部中间平坦区域与玻璃坯片上导向键孔对应的位置设置定位凸台，定位凸台的形状与导向键孔相适应，定位凸台的高度小于或等于玻璃坯片厚度。
4.根据权利要求1所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在底模侧壁上表面设置若干个球面凹槽，在边部压板上部外侧设置凸沿，在凸沿的肩部设置与底模的球面凹槽位置相对、半径相同、数量一致的球面凹槽。
5.根据权利要求1所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在底模侧壁上表面设置两个球面凹槽。
6.根据权利要求4所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在边部压板与底模相对应的位置设置若干组对应的导向孔，在每组对应的导向孔之间设置导向柱。
7.根据权利要求6所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：边部压板与底模相对应的位置设置两组对应的导向孔。
8.根据权利要求6所述的一种分体式3D玻璃热弯模具，其特征在于：在边部压板与底模上设置的导向孔底部设置贯通孔，当导向柱断裂时方便排出。
9.一种3D玻璃热弯成型方法，采用权利要求1所述的模具，依次包括玻璃坯片的入模组装、预热工序、热压工序、急冷工序和徐冷工序，其特征在于：
（1）玻璃坯片的入模组装是指将按照预定尺寸加工好的玻璃坯片与权利要求1所述的模具组合在一起，组成玻璃坯片与模具的组合体（以下简称“组合体”），在以下工序中，保持玻璃坯片与模具的组合状态直至成型工艺结束；
（2）预热工序：对组合体逐步进行升温，在240-360秒的时间里，将玻片从室温逐步加热到620—720；
（3）热压工序：将玻片温度保持在620—720范围内的同时，对组合体分三个阶段施压：
第一阶段： 对组合体施加压强0.1-0.2MPa，保持压强15-25秒；
第二阶段： 对组合体施加压强0.2-0.3MPa，保持压强15-25秒；
第三阶段： 对组合体施加压强0.3-0.5MPa，保持压强15-25秒；
（4）缓冲冷却工序：完成热压工序后，对组合体进行快速降温，在降温过程中，一方面使用加热板对组合体持续加热，与此同时使用水冷系统强制冷却，在120-180秒时间内，使玻片的温度降低至300-430摄氏度；
（5）快速冷却工序：在完成急冷工序后进一步的通过水冷系统对玻片与模具的组合体进行降温，在本工序中不再对组合体进行加热，在120-180秒时间内使玻片的温度降低至室温。
10.根据权利要求9所述的一种3D玻璃热弯成型方法，其特征在于：所述的预热工序、热压工序、缓冲冷却工序和快速冷却工序中，所述的玻片与模具的组合体均在氮气保护的氛围下进行。
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