CN110372182B - 一种用于玻璃屏生产的3d热弯成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于玻璃屏生产的3D热弯成型工艺，包括预热阶段、成型阶段和冷却阶段，每个阶段均设有多个工站，每个工站均设有上、下加热板，在模具结构上直接设计做拱，玻璃产品放置于上模板和下模板形成的型腔内，模具按照加工顺序依次经过各工站；在预热阶段，上加热板不与模具接触，且两个加热板的温度均按照工站顺序逐渐升高，达到设定温度后保持不变，同一工站的上加热板温度高于下加热板温度；在成型阶段和冷却阶段，上加热板与模具充分接触并对模具加压一段时间，且两个加热板的温度均按照工站顺序逐渐降低，同一工站的上、下加热板的温度相同。所述成型工艺有效解决了预热时玻璃易碎及产品尺寸不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃屏热弯技术领域，具体地，涉及一种用于玻璃屏生产的3D热弯成型工艺。
背景技术
为了提升手机产品质量，延长屏幕使用寿命，改善用户体验，通常在完成热弯工序后，还要对玻璃屏进行加压强化处理，由于产品承受了较大压力，因此玻璃的尺寸形态会在应力作用下发生一定程度的改变。为了减少形变带来的影响，现有的解决方法是在热弯工序中对产品进行预处理，使得玻璃屏在强化工序前就具有一定的反向变拱或反向应力。
目前的热弯设备基本都是隧道式的成型热弯机，在热弯机上设有多个加工工站，在工站内设有用于控制模具温度的上加热板和下加热板，同时通过控制上加热板下压调节模具受到的压力，模具依次经过具有不同温度及压力的工站以完成整个热弯过程。现有热弯模具的模仁结构包括四周的弯曲弧边和中心大平面。在对产品进行热弯时，包括如下步骤：①预热，加热板接触模具并快速升温至设定值；②成型，加热板逐渐降温，同时通过加热板对模具加压，使得玻璃屏受压弯曲成型；③冷却，在降温的同时继续保持对模具的加压操作，一段时间后停止加压，待模具冷却至室温。
在预热阶段，为了达到快速升温的目的，上加热板和下加热板均与模具充分接触，且两个加热板的温度同步变化以保证模具内产品的均匀受热；但由于此时玻璃还未完全受热软化，上加热板下压会给产品带来额外的负荷，使得产品在热弯前就发生一定程度的形变，若是上加热板下降过快或气缸突然卡顿甚至会导致玻璃碎裂。
在成型阶段，为了便于产品成型，通过调节两个加热板间的温差，使得下模板的温度比上模板的温度高出5～30℃，进而给玻璃屏提供一个定向的易变形前提，同时每个工站均采用分段式加压法，第一阶段先用较小的压力使上加热板与模具接触，然后第二阶段用较大的压力使玻璃屏弯曲成型，待产品成型后，第二阶段施加的压力逐渐减小，以避免产生过大应力影响产品在冷却阶段的反向变拱；但操作人员很难精准地判断出产品是否完全成型，因此工站在第二阶段施加的压力逐渐减小为玻璃提供了不确定性的变形可能，影响最终成品的合格精度。
在冷却阶段，通过调节两个加热板间的温差，使上模板快速降温而下模板均匀冷却，通过热胀冷缩原理使玻璃本身产生与加压方向相反的变拱或应力；由于产品内外两面的温差较大，容易导致玻璃发生冷裂，且该方法带来的变拱虽然在轮廓度上满足需求，但是其变形量并不稳定，尺寸波动大、无法避免超公差、超轮廓度现象的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可避免玻璃热弯前碎裂、产品尺寸和轮廓度稳定、加工精度高且可控的热弯成型工艺，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于玻璃屏生产的3D热弯成型工艺，包括预热阶段、成型阶段以及冷却阶段，每一个阶段均设有多个工站，每一个工站均设有位于上模板上方的上加热板以及位于下模板下方的下加热板，玻璃产品放置于上模板和下模板形成的型腔内，整个模具按照加工顺序依次经过各工站；
对于模具：在上模板和下模板的模仁上直接设计做出与玻璃产品预设翘拱相匹配的拱形结构；
预热阶段：该阶段内各工站的上加热板均不与上模板接触，玻璃产品本身仅受到来自上模板的压力，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度逐渐升高，直至达到设定温度后保持不变，且在同一工站内，上加热板的温度高于下加热板的温度；
成型阶段：该阶段内各工站的上加热板均与上模板充分接触，同时对模具加压，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度逐渐降低，且在同一工站内，上加热板的温度与下加热板的温度保持一致；
冷却阶段：该阶段内各工站的上加热板均与上模板充分接触，继续对模具加压一段时间后停止加压，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度继续降低，且在同一工站内，上加热板的温度与下加热板的温度保持一致。
优选地，各工站在对模具加压时均采用分段式加压法，除了第一个加压工站对模具施加的压力为先小后大，其余加压工站对模具施加的压力恒定且与第一个加压工站所施加的最大压力值相等。
优选地，在预热阶段中，所述上加热板的下底面与所述上模板的上顶面间的距离为2～5mm。
优选地，在预热阶段中，同一工站的上加热板的温度比下加热板的温度高出10～40℃。
优选地，在所述预热阶段和成型阶段，各工站的上加热板和下加热板的温度设定范围均为700～800℃；在所述冷却阶段，各工站的上加热板和下加热板的温度设定范围均为400～700℃。
优选地，模具在每一个工站内的加工时间相等且加工时长为60～120s。
优选地，模具上设计做拱的尺寸与产品实际需热弯的拱形尺寸间的比例为1.5:1。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：
1、所述成型工艺通过改进模具结构，在模具上直接设计做拱，取代了原有的依靠产品自身热胀冷缩产生变拱的方式，产品的加工过程及具体形变量稳定可控，产品的尺寸和外观轮廓均在公差值范围内且提高了加工精度。
2、由于取消了温差变拱这一过程，所述成型工艺在成型及冷却阶段可做进一步优化：上下模板同步均匀降温，避免产品由于受热不均发生变形和碎裂现象；无需过多考虑压力对产品的应力影响，除第一次加压以外，工站可直接对模具施加设定的最大压力值，以确保产品完全成型，避免产品发生不确定性变形，操作也更简便。
3、所述成型工艺在预热阶段做进一步优化：上加热板不直接接触模具，避免产品在未受热软化前因受到额外负荷而发生碎裂和形变，减少成本浪费，降低次品率。
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是现有技术中3D热弯成型工艺的的装置流程图；
图2本发明所述3D热弯成型工艺的装置流程图；
图中：11上模板，12下模板，21上加热板，22下加热板。
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。
一种用于玻璃屏生产的3D热弯成型工艺，包括预热阶段、成型阶段以及冷却阶段。以下实施例均采用隧道式成型热弯机，所述热弯机包括10个加工工站，其中，前四个工站设为预热阶段，中间三个工站设为成型阶段，最后三个工站设为冷却阶段。
对比实施例
参见图1，将待热弯的玻璃产品放置于上模板和下模板形成的型腔内，整个模具位于上加热板和下加热板之间并按照加工顺序依次经过各工站，模具在每个工站的加工时长均为95s。
预热阶段：将模具放置在下加热板22上，同时上加热板21下压并与模具的上模板11充分接触，上加热板和下加热板快速升温至设定值，且在整个升温过程中，两个加热板的温度同步变化以保证模具内产品的均匀受热。
成型阶段：上加热板和下加热板均按照模具经过的顺序逐渐降温，通过调节两个加热板间的温差，使下模板12的温度比上模板11的温度高出5～30℃，同时通过上加热板21下压对模具施加压力，使得玻璃屏受压弯曲成型。
冷却阶段：上加热板和下加热板继续降温，通过调节两个加热板间的温差，使上模板11快速降温而下模板12均匀冷却，同时仅在本阶段的第一个工站继续保持对模具的加压操作，最后将降温至400～500℃的模具取出并冷却至室温。
上述工站在加压时采用分段式加压法，第一阶段先用较小的压力使上加热板21与模具接触30s，然后第二阶段用较大的压力使玻璃屏弯曲成型65s，待产品成型后，后续工站在第二阶段施加的压力逐渐减小。
本对比实施例的具体加工参数参见表一。
表一
实施例1
参见图2，首先在上模板和下模板的模仁上直接设计做拱，产品的预设拱翘高度为0.1mm，在模具上做拱高度为0.15mm，然后将待热弯的玻璃产品放置于上模板和下模板形成的型腔内，整个模具位于上加热板和下加热板之间并按照加工顺序依次经过各工站，模具在每个工站的加工时长均为95s。
预热阶段：将模具放置在下加热板22上，同时将上加热板21固定在距离上模板11上方2～5mm的位置处，使得玻璃产品本身仅受到来自上模板11的压力，上加热板和下加热板按照模具经过的顺序逐渐升温，直至达到设定温度后保持不变，且在同一工站内，上加热板21的温度比下加热板的温度高出10～40℃。
成型阶段：上加热板21下压并与模具的上模板11充分接触，同时对模具施压使玻璃屏弯曲成型，上加热板和下加热板按照模具经过的顺序逐渐降温，且在同一工站内，两个加热板的温度保持一致以保证模具内产品的均匀受热。
冷却阶段：上加热板和下加热板继续同步降温，同时仅在本阶段的第一个工站继续保持对模具的加压操作，最后将降温至400～500℃的模具取出并冷却至室温。
上述工站在加压时采用分段式加压法，除了第一个加压工站(即整个工艺的第五个工站)在第一阶段先用较小的压力使上加热板21与模具接触30s，然后第二阶段用较大的压力使玻璃屏弯曲成型65s，其余加压工站对模具施加的压力恒定且与第一个加压工站所施加的最大压力值相等。
本实施例的具体加工参数参见表二。
表二
对上述两个实施例中生产出来的3D玻璃屏进行产品质量检测，得到相关数据：(1)在对比实施例中仍然存在产品碎裂的问题，但在实施例1中则完全避免了玻璃被压碎及模具被划伤的情况出现；(2)从产品的精度和稳定性来比较，对比实施例中产品的热弯尺寸良率在70％～80％之间，而实施例1中产品的尺寸良率在95％以上，后者生产出的产品的尺寸更稳定、质量更好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于玻璃屏生产的3D热弯成型工艺，包括预热阶段、成型阶段以及冷却阶段，每一个阶段均设有多个工站，每一个工站均设有位于上模板(11)上方的上加热板(21)以及位于下模板(12)下方的下加热板(22)，玻璃产品放置于上模板和下模板形成的型腔内，整个模具按照加工顺序依次经过各工站，其特征在于，
对于模具：在上模板和下模板的模仁上直接设计做出与玻璃产品预设翘拱相匹配的拱形结构；
预热阶段：该阶段内各工站的上加热板均不与上模板接触，具体为上加热板的下底面与上模板的上顶面间的距离为2～5mm，玻璃产品本身仅受到来自上模板的压力，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度逐渐升高，直至达到设定温度后保持不变，且在同一工站内，上加热板的温度比下加热板的温度高出10～40℃；
成型阶段：该阶段内各工站的上加热板均与上模板充分接触，同时对模具加压，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度逐渐降低，且在同一工站内，上加热板的温度与下加热板的温度保持一致；
冷却阶段：该阶段内各工站的上加热板均与上模板充分接触，继续对模具加压一段时间后停止加压，按照模具经过的顺序，各工站的上加热板和下加热板的温度继续降低，且在同一工站内，上加热板的温度与下加热板的温度保持一致。
2.根据权利要求1所述的3D热弯成型工艺，其特征在于，各工站在对模具加压时均采用分段式加压法，除了第一个加压工站对模具施加的压力为先小后大，其余加压工站对模具施加的压力恒定且与第一个加压工站所施加的最大压力值相等。
3.根据权利要求2所述的3D热弯成型工艺，其特征在于，在所述预热阶段和成型阶段，各工站的上加热板和下加热板的温度设定范围均为700～800℃；在所述冷却阶段，各工站的上加热板和下加热板的温度设定范围均为400～700℃。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的3D热弯成型工艺，其特征在于，模具在每一个工站内的加工时间相等且加工时长为60～120s。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的3D热弯成型工艺，其特征在于，模具上设计做拱的尺寸与产品实际需热弯的拱形尺寸间的比例为1.5:1。
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