CN111704351A - 一种轿车前挡压制成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轿车前挡压制成型工艺，它包括上片‑加热预成型‑压制‑退火‑冷却‑下片的工序步骤；上片工序：上片方式采用机械手大小片间歇单片自动上片，印刷使用双片印刷，上片定位通过左右定位，确定玻璃的纵向中心线与凸模的中心线重合，偏差通过定位门的轻微偏移来改变玻璃到达凹模上的位置，使玻璃相对凹模居中；加热预成型工序：加热段规格共10个加热区，1‑2区为螺纹状陶瓷辊，2‑9区为光圆辊，10区为扇形预成型区陶瓷辊传送。本工艺能较好改善玻璃不同位置温度分布的均匀性、减少不同玻璃之间的温度波动，保证成型后玻璃的光学性能，降低模具开发成本及生产时换模时间，提高设备产能。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造领域，特别涉及一种轿车前挡压制成型工艺。
背景技术
随着现代汽车工业的发展，要求前风挡玻璃越来越趋向于流线型，即前风挡玻璃必须具备球面大、深弯、角部曲率半径小的设计要求及具备HUD抬头显示功能，仅仅利用传统的自重成型的工艺方法已越来越难于满足这种要求，特别是一些前风挡玻璃角部曲率半径Rmin≤400mm，中部及边部球面hqmax≥15mm的产品，当玻璃球面hqmax＞20mm，角部最小曲率半径Rmin＜200mm，玻璃在曲率半径最小的角部更是极难成型，要形成球面只能增加该区域温度，但增加温度会使角部经常形成荷叶边，同时引起角部区域形成反球面，破坏了玻璃的整体流线型，影响装配吻合度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是在于提供了一种轿车前挡压制成型工艺。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种轿车前挡压制成型工艺，它包括上片-加热预成型-压制-退火-冷却-下片的工序步骤；
上片工序：上片方式采用机械手大小片间歇单片自动上片，印刷使用双片印刷，上片定位通过左右定位，确定玻璃的纵向中心线与凸模的中心线重合，偏差通过定位门的轻微偏移来改变玻璃到达凹模上的位置，使玻璃相对凹模居中；
加热预成型工序：加热段规格共10个加热区，1-2区为螺纹状陶瓷辊，2-9区为光圆辊，10区为扇形预成型区陶瓷辊传送，1-7区匀速传送，通过8区炉眼后开始加速，出炉速度控制在1400-1600mm/s；加热方式为炉丝左右对称分布，上下加热，PID智能控制加热模式；通过调解10区扇形预成型区陶瓷辊的高度，实现玻璃预成型，形成一定的横向单曲弧度，使用水平仪测量，要求扇形辊水平高度一致；
压制工序：凸模采用不锈钢浇注，根据数模铣出型面，凸模腔内由加热丝加热，加热至580-620℃，凸模分周边区和中间区，凸模使用模布包裹；凹模根据数模铣出型面，四周用加热丝加热，加热温度380-420℃，根据凹凸模的间隙的大小，调节凹模弧度；凹模定位器再次定位使玻璃到达凹模上的位置标准；真空发生器，正压用于吹下玻璃，负压用于吸玻璃，周边真空连接真空泵，脉冲真空持续作用于玻璃四周；
退火工序：包括退火一区和退火二区，退火方式采用风机直接对流冷却；
冷却-下片工序：通过对上下方冷却风机功率的调整控制玻璃到冷却端的温度使玻璃温度低于40℃，一边冷却一边往前运动，一直输送到下片区域进行下片。
上片工序中双片印刷采用FERRO TDF9324AIR-N油墨。
压制工序中更换凸模、凹模的模具时，使用多个成型台更换模具。
压制工序中凸模加热为600℃，凹模加热温度为400℃。
于玻璃厚度：最小厚度为1.6mm±0.1mm，最大厚度为2.6mm±0.1mm，大片与小片的厚度差小于0.5mm。
玻璃的规格尺寸最大为1828mm×1220mm，最小为900mm×500mm。
加热预成型工序中加热段总长20.5m，出炉速度为1500mm/s。
压制工序中，凹模设有两侧成型边，压制过程中将两侧成型边分离，当玻璃到达凹模时，两侧成型边提前升起压制，两侧成型边的升降通过气缸的上下运动来带动。
本发明的有益效果体现在：目前该前挡压制成型工艺在用于实际批量生产，能较好改善玻璃不同位置温度分布的均匀性、减少不同玻璃之间的温度波动，保证成型后玻璃的光学性能，降低模具开发成本及生产时换模时间，提高设备产能，降低产品设备折旧费用及电能浪费，目前前挡压制设备产频能达到12S/片，相比自重成型30min/片，效率大幅度提升。特别适合于大批量、高难品种、型面要求较高的产品研发。与连续炉自重成型相比，生产的玻璃成型后吻合度也较稳定，型面偏差可达到±1mm；满足HUD抬头显示功能，另外，本工艺生产的产品质量符合中国GB9656/美国DOT/欧共体ECE标准、澳大利亚SAA标准，很有市场潜力。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细地实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。轿车前挡压制成型工艺如上所述，下面结合实施例对本发明作进一步说明：
压制设备总体可分为7段：
1、上片段（loading area)
2、加热段 (heating area)
3、预成型段
4、压制台 (press station)
5、退火段(anneal area)
6、冷却段(cooler area)
7、下片出口段(unload area)
<上片段>
1.1、上片方式：采用机械手大小片间歇单片自动上片，上片速率(load rate)一般是13-15秒。 (大片 outer，小片inner)
1.2、印刷：通常双片印刷，采用FERRO TDF9324AIR-N油墨。
1.3、上片定位:通过左右定位(aligner)，确定玻璃的纵向中心线与凸模的中心线重合，稍微偏差可以通过定位门（aligner gate)的轻微偏移来改变玻璃到达凹模上的位置，通常要使玻璃相对凹模居中。
<加热段>
2.1、加热段规格：共10个加热区，总长20.5米。
2.2、传送方式：
1-2区为螺纹状陶瓷辊，2-9区为光圆辊，10区为扇形预成型区陶瓷辊。1-7区匀速(linespeed)传送，通过8区炉眼(burnace eye)后开始加速，出炉速度（index speed)通常控制在1500mm/s左右。
2.3、加热方式：炉丝左右对称分布，上下加热， PID智能控制加热模式。
2.4、平衡气(aspirator)：对改善玻璃运行过程产生的翘曲有一定的改善（一般分布在加热段的1-6区）。
<预成型段>
3.1、通过调解10区扇形预成型区陶瓷辊的扇形高度，实现玻璃预成型，形成一定的横向单曲弧度。
3.2、使用水平仪测量，要求扇形预成型区陶瓷辊(fan rolls)水平高度一致。
<压制台>
压制台总成：压制台是整个压制的技术核心部分，这里完成玻璃的压制成型。
4.1、凸模（mold)：采用不锈钢浇注，根据数模铣出型面，凸模腔内由加热丝加热，一般加热至600度。为了利于周边成型，达到改善中间区域光学的目的，凸模分周边区和中间区。凸模使用模布包裹。
4.2、凸模模布架工装。
4.3、凹模(press ring)：有时称压制环，根据数模铣出型面；四周用加热丝加热；一般加热温度400度。根据凹凸模的间隙的大小，凹模弧度可调。
4.4、凹模定位器(positioner)：再次定位使玻璃到达凹模上的位置更一致。位置跑偏容易造成掉模裂片或合片后产生光畸变。
4.5、凹模翅膀(wing，也称两侧成型边)：改善侧边A柱光学。
4.6、真空发生器(generator)：中间真空连接真空发生器，中间真空一般较周边真空小，正压用于吹下玻璃，负压用于吸玻璃。真空度和时间可调。
4.7、真空泵(pump)：周边真空连接真空泵，脉冲真空(impulse vacuum)持续作用于玻璃四周。真空度和时间可调。
4.8、热像仪：用来观察玻璃板面的温度分布状况。功用：热像仪连接到出炉口的高温计(pyrometer)，测量玻璃出炉温度（exit glass temp.)，通过热像仪可以观察玻璃加热是否均匀。区域(zone)：可以将玻璃划分多个加热小区域。
安装压制四大件
1、压制四大件：凹凸模，真空罩，退火环。
2、安装凸模、真空罩：需要检查它们的密封效果。
3、安装模布架：对模布需要吹气，避免脏物粘在模布表面，安装时，不能碰、刮到凸模之外的其他物体。
调整压制台传输滚轮高度，滚轮高度：使用水平仪测量，用内六角调整，使同一列滚轮高度一致。微调转动轮，改善滚轮痕迹。
凸模：按程序设定好的升温参数对凸模预热。
凹模：凹模上装有加热丝和热电偶，新做的凹模可以在线外提前做退火。生产前预热。
滚轮：压制台上分布着几十小滚轮，滚轮与玻璃的接触是否均匀决定着滚轮痕迹的轻重。换模需要检查滚轮是否全部正常转动。
凹凸模：通常小头朝向下游。凹凸模的安装要求水平居中，利用凹凸模大小头中间的定位孔，使两者中心线平行重合，两者之间的压制间隙根据光学和折光来调整，前提确保不裂片。
模布(cloth)的作用：使玻璃与凸模的接触增加缓冲，不致予降温过快，同时改善玻璃光学。
模布安装：要求模布不能有皱褶、凸起接头，类似颗粒状杂物，不能破损；一般毛面对着玻璃。
模布材料：通常使用KNC2模布
凹模工作：玻璃到达凹模时，通过光眼(bend eye)的精确计算，使玻璃基本上准确的到达凹模上，但由于玻璃在加热段的运行过程可能造成轻微的偏移，需要通过左右两个定位器来更准确的定位，使每一片玻璃几乎都停在凹模的同一位置上。模布：凹模表面需要焊一层贝卡尔特FAT2模布，为了减轻压制痕迹，一般内部加焊一层毛毡(felt)。注意点：凹模上下升降不能与滚轮干涉。
凹模定位器介绍：安装在凹模的下游(小头）位置，由两个电机分别带动左右两个定位导轨水平滑动，定位头由气缸来上升或下降。当玻璃减速接近定位头时，定位头的速度比玻璃速度略小，定位距离一般10mm，定位后快速下降撤离，这样就完成定位过程。定位头的要求：定位头与玻璃接触，之间仍有一定的碰撞，所以需要定位头耐高温，耐磨，硬度适当。
凹模翅膀：俗称翅膀，就是凹模的两侧成型边。压制过程容易产生皱褶，将两侧成型边分离出来，当玻璃到达凹模时，两侧边翅膀可以提前升起压制，达到改善侧边皱褶，也是改善两侧的光学的目的。翅膀的升降通过气缸的上下运动来完成。一般两侧球面15mm左右就考虑使用翅膀，否则两侧光学和折光都不好。
玻璃调试
1、滚轮痕迹：白光检查滚轮痕迹，用记号笔画出痕迹位置后并测量，找到相应的滚轮序列，做微调。2、光学：使用摩尔扫描仪扫描，根据以往经验，做高压后预测。3、烫伤、压制痕迹：在检验台上检验外观，发现缺陷后做调试。4、折光：在折光检验台用肉眼看，画出折光不好的位置，通过调整温度和凹凸模间隙改善折光。5、吻合度：通过调整退火环螺丝，调整玻璃吻合度。
<退火段>
5.1、梭子（shuttle)：退火环和卸片棒安装在梭子上，将玻璃从压制台转移到退火段的真空罩下，退火后再传送至卸片臂。传送作用：退火环安装在梭子上，将玻璃从凸模位置转移至真空罩下方位置再经真空罩吸取后又转移至卸片棒。退火作用：周边均匀保温，进一步退火冷却。吻合度：玻璃从凸模上脱离落在退火环上，此时温度仍较高，玻璃边缘的最终形状仍受退火环表面形状的影响，对控制吻合度有一定影响。附件：环面使用不锈钢纤维网。
5.2、真空罩(hood)：将玻璃吸到真空罩上，将玻璃转移至冷却段。作用：当玻璃到达真空罩下方，真空罩的翻转板打开，风机运转，对玻璃退火冷却，退火结束后，翻转板关闭，外部吹入强大气流，使真空罩内部形成真空，将玻璃吸至真空罩，梭子退至压制台，玻璃再转移至卸片棒，这样就实现了玻璃的转移了。状态：在玻璃被吸到真空罩前，玻璃的温度被降到应变点以下，形状完全确定。附件：真空罩接触玻璃表面的环面使用黄色耐高温保温网带。密封部分缝隙使用玻璃胶。注意点：如果玻璃跑偏，气压小或者漏气，而没有形成足够真空，会导致玻璃吸不上去或吸不牢。
退火环：按设定参数预热。
调整退火环位置：使玻璃准确从凸模和真空罩上落到退火环上。
调整真空罩和退火环面的间隙：使玻璃不致被两者挤压裂片。
调整卸片棒宽度：根据玻璃中高，使玻璃恰好落到卸片棒上，卸片棒打开后，玻璃能顺利落到卸片臂上。
<冷却段>
6.1、玻璃的冷却(cooling)：压制炉连线生产，在进入洗涤机之前，一般温度控制到小于40度。通过对上下方冷却风机功率的调整控制玻璃到冷却端的温度。
6.2、玻璃的传送(convey)：通过胶辊转动传输玻璃，胶辊上缠绕编制带。
<下片出口段>
玻璃一边冷却一边往前运动，一直输送到下片区域进行下片。
本发明的轿车前挡压制成型工艺流程：上片-加热预成型-压制-退火-冷却-下片。
压制原理：将单片玻璃加热至软化，加速进入凹凸模进行炉外压制成型，经风机退火冷却形成周边应力。
优点：成型后型面接近预先设计的凸模模面，所以型面成品率高，过渡均匀，折光流畅，产频高，较自重成型有很大的优势，适合单一品种大批量生产，生产型面折光要求高的夹层玻璃，可以连线生产，能耗低。本工艺制造的轿车前挡性能产品性能指标如表1所示：
表1
Claims (8)
1.一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于它包括上片-加热预成型-压制-退火-冷却-下片的工序步骤；
上片工序：上片方式采用机械手大小片间歇单片自动上片，印刷使用双片印刷，上片定位通过左右定位，确定玻璃的纵向中心线与凸模的中心线重合，偏差通过定位门的轻微偏移来改变玻璃到达凹模上的位置，使玻璃相对凹模居中；
加热预成型工序：加热段规格共10个加热区，1-2区为螺纹状陶瓷辊，2-9区为光圆辊，10区为扇形预成型区陶瓷辊传送，1-7区匀速传送，通过8区炉眼后开始加速，出炉速度控制在1400-1600mm/s；加热方式为炉丝左右对称分布，上下加热，PID智能控制加热模式；通过调解10区扇形预成型区陶瓷辊的高度，实现玻璃预成型，形成一定的横向单曲弧度，使用水平仪测量，要求扇形辊水平高度一致；
压制工序：凸模采用不锈钢浇注，根据数模铣出型面，凸模腔内由加热丝加热，加热至580-620℃，凸模分周边区和中间区，凸模使用模布包裹；凹模根据数模铣出型面，四周用加热丝加热，加热温度380-420℃，根据凹凸模的间隙的大小，调节凹模弧度；凹模定位器再次定位使玻璃到达凹模上的位置标准；真空发生器，正压用于吹下玻璃，负压用于吸玻璃，周边真空连接真空泵，脉冲真空持续作用于玻璃四周；
退火工序：包括退火一区和退火二区，退火方式采用风机直接对流冷却；
冷却-下片工序：通过对上下方冷却风机功率的调整控制玻璃到冷却端的温度使玻璃温度低于40℃，一边冷却一边往前运动，一直输送到下片区域进行下片。
2.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于上片工序中双片印刷采用FERRO TDF9324AIR-N油墨。
3.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于压制工序中更换凸模、凹模的模具时，使用多个成型台更换模具。
4.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于压制工序中凸模加热为600℃，凹模加热温度为400℃。
5.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于玻璃厚度：最小厚度为1.6mm±0.1mm，最大厚度为2.6mm±0.1mm，大片与小片的厚度差小于0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于玻璃的规格尺寸最大为1828mm×1220mm，最小为900mm×500mm。
7.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于加热预成型工序中加热段总长20.5m，出炉速度为1500mm/s。
8.根据权利要求1所述的一种轿车前挡压制成型工艺，其特征在于压制工序中，凹模设有两侧成型边，压制过程中将两侧成型边分离，当玻璃到达凹模时，两侧成型边提前升起压制，两侧成型边的升降通过气缸的上下运动来带动。
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