CN110316944B - 一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃成型技术领域，特别是用于弯曲玻璃板的设备，具体地提供一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其包括陶瓷凸模和多个电加热元件，所述陶瓷凸模具有侧壁和底壁，所述电加热元件布置在底壁中，底壁的外表面具有凸形成型表面，陶瓷凸模中设置有真空腔，真空腔中能够产生负压；在所述真空腔内还增设有至少一个分区真空机构，每个分区真空机构具有分区真空腔，所述分区真空腔中能够产生分区负压。本发明能够满足具有HUD区域、雨感器或光感器等光学元件安装区域、照相机安装区域的前挡风玻璃的弯曲成型需求，还能够降低玻璃型面波动，最终获得型面质量更高的玻璃板；而且能够保证成型难度更高的四周边部的弯曲成型质量。

Description

一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具

技术领域：

本发明涉及玻璃成型技术领域，特别是用于弯曲玻璃板的设备，具体地提供一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具。

背景技术：

汽车上的挡风玻璃都是经过弯曲成型的玻璃产品，通常将普通的平板玻璃弯曲成型为特定形状和曲率要求的最终玻璃产品可以采用压制成型的方法，即首先将平板玻璃加热至软化温度，然后利用凸形模具和凹形模具将其弯曲成型为指定形状，其中的凸形模具具有与最终成型的玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面。在现有技术中，有采用金属材料制成的凸形模具，例如专利CN101720308A公开了一种玻璃弯曲工艺，包括提供具有成形表面的正面受热凸模，成形表面包括贯穿过它的一或多个孔，凸模材料为铝或不锈钢，由于金属材料热膨胀系数大，在玻璃板弯曲过程中，其凸形成型表面会膨胀变大，该膨胀量最大能达到10mm，这样就显著影响了最终产品的形状和光学质量，同时金属材料制成的凸模周边散热更快，会导致凸形成型表面的中间和周边温度差比较大，使最终产品的表面应力不均匀；也有采用陶瓷材料制成的凸形模具，例如专利CN1492842A公开了一种用于压制弯曲玻璃板的装置，其包括定位成可在它们之间压制玻璃板的阳模和阴模，所述阳模具有朝向所述阴模的压制表面，所述压制表面能够将所述玻璃板压制弯曲成特定的形状，所述阳模包括多个设置在所述阳模中的加热元件，各所述加热元件与所述阳模的所述压制表面保持基本上恒定的距离，所述阳模由陶瓷制成，采用固定螺栓来将阳模固定到底板上，由于陶瓷材料和金属材料存在较大差异的膨胀系数，在反复的升温、降温之后，金属制底板和固定螺栓的热涨冷缩会使陶瓷阳模在螺栓连接处胀裂或断裂，从而存在生产安全隐患以及影响模具使用寿命。

同时，玻璃板与凸形成型表面的匹配程度直接决定了玻璃型面及光学，特别是随着前挡风玻璃越来越智能化，在前挡风玻璃上分布有HUD区域、照相机安装区域、雨感器或光感器等光学元件安装区域，这些局部区域对玻璃型面质量的要求更高，需要在玻璃板的弯曲成型过程中使这些局部区域与凸形成型表面的匹配更好，才能降低玻璃型面波动。为了降低玻璃型面波动，首先就要降低凸形成型表面在弯曲成型过程中的波动，上述专利CN101720308A和CN1492842A均不能满足局部型面质量要求更高的玻璃板的弯曲成型需求。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的模具存在因热胀冷缩原因胀裂而产生安全隐患、使用寿命缩短以及无法满足局部型面质量和光学要求更高的玻璃板的弯曲成型需求等缺点，提供一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：包括陶瓷凸模和多个电加热元件，所述陶瓷凸模具有侧壁和底壁，所述电加热元件布置在所述底壁中，所述底壁的外表面具有与最终成型的玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述陶瓷凸模中设置有真空腔，所述真空腔中能够产生负压，在所述底壁中还设置有多个贯穿所述底壁并且和所述真空腔连通的真空孔；在所述真空腔内还增设有至少一个分区真空机构，每个分区真空机构具有分区真空腔，所述分区真空腔与至少一个真空孔连通，所述分区真空腔中能够产生分区负压。

优选地，所述分区真空腔连通的真空孔的位置区域对应玻璃板上的HUD区域、雨感器安装区域、光感器安装区域和照相机安装区域中的至少一个。

优选地，所述分区真空腔中产生的分区负压值小于所述真空腔中产生的负压值。

优选地，所述分区真空机构包括顶板和侧板，所述侧板固定在所述底壁的内表面，所述顶板、侧板和所述底壁的内表面围成所述分区真空腔。

优选地，每个电加热元件与所述凸形成型表面之间的距离相等。

更优选地，每个电加热元件与所述凸形成型表面之间的距离为10～40mm。

优选地，所述陶瓷凸模的材料为碳化硅陶瓷或二氧化硅陶瓷。

优选地，多个电加热元件呈扇形分布。

优选地，所述底壁中的真空孔呈“中间疏、四周密”或“中间密、四周疏”分布。

优选地，所述侧壁中还增设有多个辅助电加热元件。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明采用的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，能够满足具有HUD区域、雨感器或光感器等光学元件安装区域、照相机安装区域的前挡风玻璃的弯曲成型需求，适于生产局部型面质量要求更高的玻璃板；还能够大幅降低凸形成型表面在玻璃弯曲成型过程中的型面波动，进而降低玻璃型面波动，最终获得型面质量更高的玻璃板；而且能够保证成型难度更高的四周边部的弯曲成型质量。

附图说明：

图1为本发明所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具的剖视示意图；

图2为本发明所述的吊挂机构的放大示意图；

图3为本发明所述的电加热元件的布置结构示意图；

图4为本发明所述的增设分区真空机构的陶瓷模具的剖视示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所述的一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，包括陶瓷凸模1、盖板2和多个电加热元件3，所述陶瓷凸模1固定在所述盖板2的下表面，所述陶瓷凸模1具有侧壁11和底壁12，所述电加热元件3布置在所述底壁12中，所述底壁12的外表面具有与最终成型的玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述盖板2、侧壁11和底壁12围成真空腔13，在所述底壁12中还设置有多个贯穿所述底壁12并且和所述真空腔13连通的真空孔14；所述盖板2用于将所述陶瓷凸模1固定安装在玻璃板的弯曲成型工位，所述电加热元件3用于加热所述底壁12，使所述凸形成型表面达到玻璃板弯曲成型所需要的温度600℃以上，从而便于玻璃板的弯曲成型。

在图1中，所述真空孔14连通所述真空腔13和所述陶瓷凸模1的凸形成型表面，所述真空腔13能够与真空发生器(未示出)连通，真空发生器可以使真空腔13产生负压从而通过真空孔14将待弯曲的玻璃板吸附保持在所述凸形成型表面；具体地，可以在所述盖板2的上表面设置连接管道102，所述连接管道102一端与真空发生器连通，另一端与所述真空腔13连通，当真空发生器使真空腔13产生负压时，空气气流沿着流动方向100流动，从而将弯曲的玻璃板吸附保持在所述凸形成型表面。

本发明设置每个电加热元件3与所述凸形成型表面之间的距离相等，具体优选为10～40mm，这样能够保证电加热元件3对所述凸形成型表面的直接加热效果且保证所述凸形成型表面的温度均匀。本发明所述的电加热元件3可以为电加热丝、电加热管等，所述电加热元件3布置在所述底壁12中的弯曲曲率与所述凸形成型表面的曲率一致。

在本发明中，所述陶瓷凸模1的材料优选为碳化硅陶瓷或二氧化硅陶瓷，从而能够大幅降低所述凸形成型表面在玻璃弯曲成型过程中的型面波动，进而降低玻璃型面波动，最终获得型面质量更高的玻璃板。

当所述盖板2与所述陶瓷凸模1的侧壁11通过预埋金属螺栓等固定刚性连接，特别是所述盖板2同时采用金属盖板时，金属盖板在玻璃板的弯曲成型过程中被反复升温时会沿着方向101膨胀变更大，由于陶瓷材料和金属材料存在较大差异的膨胀系数，所述陶瓷凸模1的变形则非常的小甚至可以忽略不计，因此金属盖板与陶瓷凸模1的连接处容易在热胀冷缩过程中发生胀裂或断裂，为了避免这种情况发生，本发明设置所述陶瓷模具还包括至少三个吊挂机构4，在所述侧壁11的外表面开设至少三个定位盲孔15，所述陶瓷凸模1通过所述吊挂机构4固定在所述盖板2的下表面。在图2中，每个吊挂机构4包括固定装置41和插入装置42，所述固定装置41的顶端固定连接在所述盖板2的下表面，所述插入装置42的外端固定在所述固定装置41上；每个插入装置42的内端能够插入到对应的定位盲孔15中；当盖板2在受热产生向外膨胀时，带动吊挂机构4一起向外移动，此时插入装置42的内端在定位盲孔15中也向着远离所述陶瓷凸模1的方向移动，这样通过所述吊挂机构4可以实现陶瓷凸模1与盖板2的柔性连接，从而避免所述陶瓷凸模1与盖板2的连接处发生胀裂或断裂等问题。

为了提高真空腔13的密封性，优选在所述侧壁11的上表面和所述盖板2的下表面之间设置有导热系数≤0.06W/(m·℃)的耐高温密封绳16，所述耐高温密封绳16可以选用金属耐高温密封绳、陶瓷耐高温密封绳或玻璃纤维耐高温密封绳，也可以由金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(芳纶1414)、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(芳纶1313)、聚苯并恶唑纤维(PBO)、液晶聚合物纤维(LCP)中的至少两种混纺而成，这样可以提高真空腔13的密封性，也可以减少陶瓷凸模1与盖板2之间的热传导，从而保证所述凸形成型表面的真空吸附效果。还优选地，至少一个所述插入装置42插入到定位盲孔15中的部分的外表面上设置有耐高温软布44，这样可以消除所述插入装置42与所述定位盲孔15之间的磨损，提高所述陶瓷模具的使用寿命，所述耐高温软布44可以选用金属模布或玻璃纤维布等。

优选地，所述插入装置42插入到定位盲孔15中的部分的外径尺寸小于或等于所述定位盲孔15的内径尺寸，从而实现所述插入装置42的内端与所述定位盲孔15的间隙配合，保证插入装置42的内端在定位盲孔15中移动地更加顺畅。

在图2中，每个吊挂机构4还包括调节装置43，所述调节装置43用于调节所述插入装置42与所述盖板2的下表面之间的距离，这样能够实现所述陶瓷凸模1的适应性调节，满足不同玻璃产品的弯曲成型需求；同时，所述插入到定位盲孔15中的插入装置42的内端与所述定位盲孔15的底面接触；当然，所述插入到定位盲孔15中的插入装置42的内端与所述定位盲孔15的底面之间的距离也可以大于零，即两者之间存在有一定的间隙。具体地，图2中的所述固定装置41可以选用螺杆，所述插入装置42可以选用连接销，连接销的一端开设有通孔，所述调节装置43可以选用两个螺母元件，螺杆能够穿过连接销的通孔，两个螺母与螺杆螺纹连接且分别位于连接销的上方和下方，通过两个螺母从而将连接销可调节位置地固定在螺杆上。

在玻璃板的弯曲成型过程中，有些玻璃板的基本平行的两边中的较短一边比较长的一边先出加热炉，使得较短一边的温度损失较多，导致在弯曲成型时较短一边的温度比较长一边的温度低，为了保证较短一边和较长一边的温度大致相等，如图3所示，本发明设置多个电加热元件3呈扇形分布，即相邻两个电加热元件3之间的距离沿着较短一边到较长的一边的方向逐渐增大，对应较短一边的电加热元件3能够为对应区域提供更多的温度补偿，从而弥补较短一边损失的温度，使较短一边和较长一边在弯曲成型时具有大致相等的温度，保证成型难度更高的较短一边的弯曲成型质量。在图3中，对应玻璃板中间区域的部分真空孔14相邻两个之间的间距比对应玻璃板四周边区域的部分真空孔14相邻两个之间的间距大，即所述底壁12中的真空孔14呈“中间疏、四周密”分布，这样有利于保证型难度更高的四周边部的弯曲成型质量。当然，还可以根据实际需要，设置所述底壁12中的真空孔14呈均匀分布，或者呈“中间密、四周疏”分布。

如图3所示，为了适于生产局部型面质量要求更高的玻璃板，虚线框103区域对应玻璃板上的雨感器安装区域、光感器安装区域和照相机安装区域中的至少一个，虚线框103区域中的真空孔布置得比周围区域更加紧密；虚线框104区域对应玻璃板上的HUD区域，虚线框104区域中的真空孔布置得也比周围区域的真空孔更加紧密；如图4所示，在所述真空腔13内还增设有至少一个分区真空机构5，每个分区真空机构5具有分区真空腔53，所述分区真空腔53与至少一个真空孔14连通，所述分区真空腔53中能够产生分区负压，所述分区真空腔53连通的真空孔14的位置区域对应玻璃板上的HUD区域、雨感器安装区域、光感器安装区域和照相机安装区域中的至少一个，从而满足抬头显示(HUD)、照相机、雨感器或光感器等光学元件对玻璃板局部区域的高型面质量要求。所述分区真空腔53可以与所述真空腔13连通的真空发生器(未示出)连通，也可以与另一个真空发生器(未示出)连通；优选地，所述分区真空腔53中产生的分区负压值小于所述真空腔13中产生的负压值，能够使玻璃板上的HUD区域、雨感器安装区域、光感器安装区域或照相机安装区域与所述凸形成型表面贴合得更紧，从而达到匹配得更好得效果，最终得到对应位置区域的型面质量更高，满足具有HUD区域、雨感器或光感器等光学元件安装区域、照相机安装区域的前挡风玻璃的弯曲成型需求。

在图4中，所述分区真空机构5包括顶板51和侧板52，所述侧板52固定在所述底壁12的内表面，所述顶板51、侧板52和所述底壁12的内表面围成分区真空腔53，在所述顶板51的上表面设置分区连接管道106，所述分区连接管道106一端与真空发生器连通，另一端与所述分区真空腔53连通，当真空发生器使述分区真空腔53产生负压时，空气气流沿着流动方向105流动，从而对所述分区真空机构5对应的玻璃板上的HUD区域、雨感器安装区域、光感器安装区域和照相机安装区域进行高型面质量要求的弯曲成型处理。

优选地，所述侧壁11中还增设有多个辅助电加热元件17，所述辅助电加热元件17用于加热所述侧壁11，从而避免由于侧壁散热较快而导致所述凸形成型表面的四周边部的温度低于中间区域的温度，使最终产品的表面应力均匀，保证了成型难度更高的四周边部的弯曲成型质量。

以上内容对本发明所述的一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：包括陶瓷凸模和多个电加热元件，所述陶瓷凸模具有侧壁和底壁，所述电加热元件布置在所述底壁中，所述底壁的外表面具有与最终成型的玻璃板的凹面相配合的凸形成型表面，所述陶瓷凸模中设置有真空腔，所述陶瓷模具还包括盖板和至少三个吊挂机构，所述盖板、侧壁和底壁围成所述真空腔，所述真空腔中能够产生负压，在所述底壁中还设置有多个贯穿所述底壁并且和所述真空腔连通的真空孔；在所述真空腔内还增设有至少一个分区真空机构，每个分区真空机构具有分区真空腔，所述分区真空腔与至少一个真空孔连通，所述分区真空腔中能够产生分区负压；

所述分区真空腔连通的真空孔的位置区域对应玻璃板上的HUD区域、雨感器安装区域、光感器安装区域和照相机安装区域中的至少一个；所述分区真空机构包括顶板和侧板，所述侧板固定在所述底壁的内表面，所述顶板、侧板和所述底壁的内表面围成所述分区真空腔；

所述吊挂机构能够实现所述陶瓷凸模与盖板柔性连接，在所述侧壁的外表面开设至少三个定位盲孔，每个吊挂机构包括固定装置和插入装置，所述固定装置的顶端固定连接在所述盖板的下表面，所述插入装置的外端固定在所述固定装置上；每个插入装置的内端能够插入到对应的定位盲孔中。

2.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：所述分区真空腔中产生的分区负压值小于所述真空腔中产生的负压值。

3.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：每个电加热元件与所述凸形成型表面之间的距离相等。

4.根据权利要求3所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：每个电加热元件与所述凸形成型表面之间的距离为10～40mm。

5.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：所述陶瓷凸模的材料为碳化硅陶瓷或二氧化硅陶瓷。

6.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：多个电加热元件呈扇形分布。

7.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：所述底壁中的真空孔呈“中间疏、四周密”或“中间密、四周疏”分布。

8.根据权利要求1所述的用于玻璃板弯曲成型的陶瓷模具，其特征在于：所述侧壁中还增设有多个辅助电加热元件。

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