CN111730850B - 一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机玻璃半球形结构均匀压制模具及其压制方法，包括PLC控制器、底座和球形模具，球形模具支撑于底座中心上，底座的四周垂直均布三只以上液压升降柱，三只以上液压升降柱的顶部接升降压架四周，升降压架四周均匀错开三只以上液压升降柱朝下挂接平板夹具四周，平板夹具的上、下夹板均为中间镂空大于压制有机玻璃半球形结构直径的环板，上夹板的内环周设置朝上的内圆角翻边，上、下夹板圆周上均布三只以上的电动松紧装置，升降压架中部朝下经多根成型挂杆挂接成型环管，成型环板下方经圆周多根预压挂杆挂接预压环管。该模具结构紧凑、稳定，能满足不同厚度加工，且成品壁厚均匀、无褶皱。

Description

一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法

技术领域

本发明涉及一种有机玻璃模具，具体说是一种有机玻璃半球形结构均匀压制模具。

背景技术

有机玻璃半球，有机玻璃球及其它形状的有机玻璃罩壳类产品已经广泛应用于商业、轻工、建筑、化工等领域，如灯罩、采光罩、防尘罩、保护罩、海洋馆、工艺制品等，且需求量日渐增长。现有有机玻璃半球的生产工艺及其缺点大多采用以下几种：1、平板软化后环形法兰模具吹塑成型法，缺点是吹塑壁厚不均匀；2、平板软化后法兰模具加成型模具拉伸成型法，其缺点是壁厚不均匀，且存在球形经向的条状褶皱；3、分块成型后进行拼接聚合成型，其缺点是工艺复杂，制作周期长，成本高；

因此，基于上述问题，亟需开发出一种新的有机玻璃半球热弯夹具、有机玻璃热弯系统及压制控制方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种结构紧凑、稳定，能满足不同厚度加工成壁厚均匀、无褶皱的有机玻璃半球方法及可调式模具。

本发明采用的技术方案是：一种有机玻璃半球形结构均匀压制模具，包括PLC控制器、底座和球形模具，球形模具支撑于底座中心上，其特征是：所述球形模具包括半球模头和柱状底模，半球模头连体在柱状底模上端且与柱状底模同径，柱状底模高度大于两倍的压制有机玻璃半球形结构厚度；所述底座的四周垂直均布三只以上液压升降柱，三只以上液压升降柱分别经液压力传感器、压力平衡阀、流量传感器、液压泵接液压箱，三只以上液压升降柱的顶部接升降压架四周，升降压架四周均匀错开三只以上液压升降柱朝下挂接平板夹具四周，平板夹具包括下夹板、上夹板和电动松紧装置，上、下夹板均为中间镂空大于压制有机玻璃半球形结构直径的环板，上夹板的内环周设置朝上的内圆角翻边，上、下夹板上下设置呈夹装有机玻璃平板状态且其圆周上均布三只以上的电动松紧装置，电动松紧装置包括松紧支座、松紧压板、推送电缸、松紧压头，松紧支座连接在下夹板外侧，松紧支座上连接位于上夹板上方的松紧压板，松紧压板上设置推送电缸，推送电缸下部接推送压紧上压板的松紧压头；所述升降压架中部朝下经多根成型挂杆挂接预压成型装置四周，预压成型装置包括成型环板、成型环管和预压环管，成型环板接于成型挂杆下方，成型环板的内周设置成型环管，成型环板下方经圆周多根预压挂杆挂接预压环管，预压环管与成型环管、上、下夹板以及球形模具在垂直方向上同中心，内圆角翻边直径、预压环管直径、成型环管直径依次递减，成型环管内周的半径等于压制有机玻璃半球形结构半径；所述液压力传感器、压力平衡阀、流量传感器、液压泵、推送电缸连接PLC控制器。

进一步地，所述液压升降柱的液压源为水。

进一步地，所述上夹板内环半径R'，半球模头半径R，有机玻璃平板厚度L'，有机玻璃半球形结构厚度L，成型环管和预压环管垂直中心距离H，预压环管的环形半径r'，成型环管的环形半径r， (r'-r)/H= （R'-R- L'）

/2R。由于成型环管的内环直径是压合有机玻璃平板下垂贴合半球模头最大直径的大小，因此预压环管和成型环管间的半径差与预压环管和成型环管垂直中心距离相互约束，确保每个阶梯式分段由平板夹具放出的有机玻璃平板部分能满足预压、成型贴合拉伸的需求，避免传统有机玻璃平板全部一次性满足一次压接贴合成型导致的褶皱、存在空气空腔等问题。

进一步地，所述成型挂杆为成型下挂电缸，成型下挂电缸连接PLC控制器。

进一步地，所述升降压架四周均匀错开三只以上液压升降柱朝下设置放线轮，底座四周对应三只以上放线轮设置三只以上收线轮，放线轮、收线轮一一对应绕接拉绳，平板夹具下夹板的下端面外接伸出其周边的穿接座，拉绳固定穿接在穿接座上，放线轮经放线电机连接PLC控制器，收线轮经收线电机连接PLC控制器。

进一步地，所述柱状底模底部经模压力传感器支撑在底座上，模压力传感器连接PLC控制器。

一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a. 根据有机玻璃半球形结构成品半球的设计计算展开面积，选择合适的圆形有机玻璃平板，有机玻璃材料的上下表面进行压缩空气吹扫和擦拭，将有机玻璃平板装入平板夹具的下夹板上，对中有机玻璃平板中心，盖上上夹板后，经电动松紧装置的推送电缸控制松紧压头压紧上夹板，定位有机玻璃平板，半球模头上涂抹滑石粉；

b.将模具整体送入烘房，加热软化至变形温度120-140℃，持续进行保温；

c.保温过程中，有机玻璃平板整体软化后中心下垂，由PLC控制器控制受线电机经收线滑轮通过穿接座、上、下夹板带动有机玻璃平板下降，使其中心部位与半球模头顶部中心位置贴合；

d. 柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，PLC控制器控制液压泵使的多只升降液压柱同步下降，带动其下接的预压成型装置均速下降，同时收线轮收线同步带动平板夹具匀速下降；

c. PLC控制器控制液压泵加压升降液压柱，控制预压成型装置、平板夹具按设定阶梯式分段下降；

e.由于预压环管直径大于压制有机玻璃半球形结构直径，在预压环管下压软化下垂有机玻璃平板时，有机玻璃平板下压变形与半球模头之间留有较大间隙；随着预压环管高度的阶梯式下降，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据递减，递减至设定值范围时，PLC控制器控制推送电缸缓慢打开电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧度，预压环管阶梯式下降到设定阶梯高度，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，确保该阶梯式分段内的受压数据恢复到设定值范围内，闭合电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧，保持拉伸力，升降液压柱内部压力保持恒压，进行下一阶梯式分段的下降；

f.通过上述步骤e阶梯式分段下降动作的循环操作，预压环管首先与软化下垂的有机玻璃平板表面形成贴合，软化后有机玻璃平板内表面与半球模头表面之间间隙进行排气；

g.在上述每一个步骤e阶梯式分段下降操作中，在每一阶梯式分段下降中，经过预压环管的前期拉伸，软化后的有机玻璃平板外表面会与预压环管上方的成型环管逐步贴合；

h.当预压环管达到并超过模具的底部时，完成所有阶梯式下降，成型环管与软化后有机玻璃平板外表面以及半球模头表面完全贴合，达到产品的高度和直径要求，开始进行降温定型处理。

本发明采用升降液压柱控制预成型装置，结合同步放线拉绳控制平板夹具，实现两者的多阶梯式分段下降，通过控制预压环管与成型环管的环形半径差与垂直中心距离比值，以此对每个阶梯式分段模压力传感器实时反馈半球模头受压数据，对平板夹具控制放松对有机玻璃平板夹紧度，确保每个阶梯式分段内的受压数据在设定值范围内，预压环管和成型环管能保持设定拉伸力，使软化后有机玻璃平板内表面与半球模头表面之间间隙进行排气后与半球模头形成贴合拉伸。本模具压制方法按有机玻璃平板、成品半球结构半径和厚度尺寸计算控制模具部件尺寸，并设定分阶段先预压、放出有机玻璃模板的拉伸、再成型压制的阶梯式分段循环作业，能减少一次模压成型时由于球形纬度方向上有机玻璃板料过多挤压产生的球形经度方向褶皱的产生，且能兼顾模压厚度的均匀控制，提高模压成型质量。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图中：底座1、支撑架2、模压力传感器3、柱状底模4、半球模头5、液压升降柱6、液压力传感器7、压力平衡阀8、流量传感器9、液压泵10、水箱11、升降压架12、放线轮13、放线电机14、拉绳15、收线轮16、收线电机17、穿接座18、下夹板19、上夹板20、内圆角翻边21、松紧支座22、松紧压板23、推送电缸24、松紧压头25、成型挂杆26、成型环管28、预压挂杆29、预压环管30、PLC控制器31。

具体实施方式

以下结合附图和实施例作进一步说明。

图1中：一种有机玻璃半球形结构均匀压制模具包括底座1、支撑架2、模压力传感器3、柱状底模4、半球模头5、液压升降柱6、液压力传感器7、压力平衡阀8、流量传感器9、液压泵10、水箱11、升降压架12、放线轮13、放线电机14、拉绳15、收线轮16、收线电机17、穿接座18、下夹板19、上夹板20、内圆角翻边21、松紧支座22、松紧压板23、推送电缸24、松紧压头25、成型挂杆26、成型环管28、预压挂杆29、预压环管30、PLC控制器31。

底座1中心上经支撑架2通过模压力传感器3支撑柱状底模4，柱状底模4上同直径连体半球模头5，柱状底模高度大于两倍的压制有机玻璃半球形结构厚度；底座1的四角垂直均布四只液压升降柱6，四只液压升降柱由一水箱11分别经压力平衡阀8、液压力传感器7、流量传感器9、液压泵10供压，四只液压升降柱的顶部接升降压架12四角，升降压架12四周中心均设置带放线轮13的放线电机14，底座1四周边框中心对应放线轮设置带收线电机17的收线轮16，放线轮和收线轮绕接拉绳15，拉绳15中部穿接穿接座18，四个穿接座18连接在一环形下夹板四周19，下夹板上设置上夹板20，上、下夹板均为中间镂空大于压制有机玻璃半球形结构直径的环板，上夹板的内环周设置朝上的内圆角翻边21，下夹板外侧错开连接座位置均匀间隔连接四个松紧支座22，松紧支座22上连接位于上夹板20上方的松紧压板23，松紧压板上设置推送电缸24，推送电缸下部接推送压紧上压板的松紧压头25；升降压架12中部朝下经多根成型挂杆26挂接成型环管28，成型环板下方经圆周多根预压挂杆29挂接预压环管30，预压环管与成型环管、上、下夹板以及球形模具在垂直方向上同中心，内圆角翻边直径、预压环管直径、成型环管直径依次递减，成型环管内周的半径等于压制有机玻璃半球形结构半径；所述液压力传感器、压力平衡阀、流量传感器、液压泵、推送电缸连接PLC控制器。

本实施例中：上夹板内环半径R'，半球模头半径R，有机玻璃平板厚度L'，有机玻璃半球形结构厚度L，成型环管和预压环管垂直中心距离H，预压环管的环形半径r'，成型环管的环形半径r， r'-r= H（R'-R- L'）

/2R。

采用本实施例模具进行有机玻璃半球形结构均匀压制，其方法步骤为：

a. 根据有机玻璃半球形结构成品半球的设计计算展开面积，选择合适的圆形有机玻璃平板，有机玻璃材料的上下表面进行压缩空气吹扫和擦拭，将有机玻璃平板装入平板夹具的下夹板上，对中有机玻璃平板中心，盖上上夹板后，经电动松紧装置的推送电缸控制松紧压头压紧上夹板，定位有机玻璃平板，半球模头上涂抹滑石粉；

b.将模具整体送入烘房，加热软化至变形温度120-140℃，持续进行保温；

c.保温过程中，有机玻璃平板整体软化后中心下垂，由PLC控制器控制受线电机经收线滑轮通过穿接座、上、下夹板带动有机玻璃平板下降，使其中心部位与半球模头顶部中心位置贴合；

d. 柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，PLC控制器控制液压泵使的多只升降液压柱同步下降，带动其下接的预压成型装置均速下降，同时收线轮收线同步带动平板夹具匀速下降；

c. PLC控制器控制液压泵加压升降液压柱，控制预压成型装置、平板夹具按设定阶梯式分段下降；

e.由于预压环管直径大于压制有机玻璃半球形结构直径，在预压环管下压软化下垂有机玻璃平板时，有机玻璃平板下压变形与半球模头之间留有较大间隙；随着预压环管高度的阶梯式下降，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据递减，递减至设定值范围时，PLC控制器控制推送电缸缓慢打开电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧度，预压环管阶梯式下降到设定阶梯高度，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，确保该阶梯式分段内的受压数据恢复到设定值范围内，闭合电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧，保持拉伸力，升降液压柱内部压力保持恒压，进行下一阶梯式分段的下降；

f.通过上述步骤e阶梯式分段下降动作的循环操作，预压环管首先与软化下垂的有机玻璃平板表面形成贴合，软化后有机玻璃平板内表面与半球模头表面之间间隙进行排气；

g.在上述每一个步骤e阶梯式分段下降操作中，在每一阶梯式分段下降中，经过预压环管的前期拉伸，软化后的有机玻璃平板外表面会与预压环管上方的成型环管逐步贴合；

h.当预压环管达到并超过模具的底部时，完成所有阶梯式下降，成型环管与软化后有机玻璃平板外表面以及半球模头表面完全贴合，达到产品的高度和直径要求，开始进行降温定型处理。

Claims (3)

1.一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法，其特征在于：采用模具包括PLC控制器、底座和球形模具，球形模具支撑于底座中心上，球形模具包括半球模头和柱状底模，半球模头连体在柱状底模上端且与柱状底模同径，柱状底模高度大于两倍的压制有机玻璃半球形结构厚度；所述底座的四周垂直均布三只以上液压升降柱，三只以上液压升降柱分别经液压力传感器、压力平衡阀、流量传感器、液压泵接液压箱，三只以上液压升降柱的顶部接升降压架四周，升降压架四周均匀错开三只以上液压升降柱朝下挂接平板夹具四周，平板夹具包括下夹板、上夹板和电动松紧装置，上、下夹板均为中间镂空大于压制有机玻璃半球形结构直径的环板，上夹板的内环周设置朝上的内圆角翻边，上、下夹板上下设置呈夹装有机玻璃平板状态且其圆周上均布三只以上的电动松紧装置，电动松紧装置包括松紧支座、松紧压板、推送电缸、松紧压头，松紧支座连接在下夹板外侧，松紧支座上连接位于上夹板上方的松紧压板，松紧压板上设置推送电缸，推送电缸下部接推送压紧上压板的松紧压头；所述升降压架中部朝下经多根成型挂杆挂接预压成型装置四周，预压成型装置包括成型环板、成型环管和预压环管，成型环板接于成型挂杆下方，成型环板的内周设置成型环管，成型环板下方经圆周多根预压挂杆挂接预压环管，预压环管与成型环管、上、下夹板以及球形模具在垂直方向上同中心，内圆角翻边直径、预压环管直径、成型环管直径依次递减，成型环管内周的半径等于压制有机玻璃半球形结构半径；所述液压力传感器、压力平衡阀、流量传感器、液压泵、推送电缸连接PLC控制器；所述上夹板内环半径R'，半球模头半径R，有机玻璃平板厚度L'，有机玻璃半球形结构厚度L，成型环管和预压环管垂直中心距离H，预压环管的环形半径r'，成型环管的环形半径r， (r'-r)/ H =（R'-R- L'）

/2R；所述升降压架四周均匀错开三只以上液压升降柱朝下设置放线轮，底座四周对应三只以上放线轮设置三只以上收线轮，放线轮、收线轮一一对应绕接拉绳，平板夹具下夹板的下端面外接伸出其周边的穿接座，拉绳固定穿接在穿接座上，放线轮经放线电机连接PLC控制器，收线轮经收线电机连接PLC控制器；所述柱状底模底部经模压力传感器支撑在底座上，模压力传感器连接PLC控制器；该模具的压制方法包括以下步骤：

a. 根据有机玻璃半球形结构成品半球的设计计算展开面积，选择合适的圆形有机玻璃平板，有机玻璃材料的上下表面进行压缩空气吹扫和擦拭，将有机玻璃平板装入平板夹具的下夹板上，对中有机玻璃平板中心，盖上上夹板后，经电动松紧装置的推送电缸控制松紧压头压紧上夹板，定位有机玻璃平板，半球模头上涂抹滑石粉；

b.将模具整体送入烘房，加热软化至变形温度120-140℃，持续进行保温；

c.保温过程中，有机玻璃平板整体软化后中心下垂，由PLC控制器控制受线电机经收线滑轮通过穿接座、上、下夹板带动有机玻璃平板下降，使其中心部位与半球模头顶部中心位置贴合；

d. 柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，PLC控制器控制液压泵使的多只升降液压柱同步下降，带动其下接的预压成型装置均速下降，同时收线轮收线同步带动平板夹具匀速下降；

c. PLC控制器控制液压泵加压升降液压柱，控制预压成型装置、平板夹具按设定阶梯式分段下降；

e.由于预压环管直径大于压制有机玻璃半球形结构直径，在预压环管下压软化下垂有机玻璃平板时，有机玻璃平板下压变形与半球模头之间留有较大间隙；随着预压环管高度的阶梯式下降，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据递减，递减至设定值范围时，PLC控制器控制推送电缸缓慢打开电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧度，预压环管阶梯式下降到设定阶梯高度，柱状底模底部模压力传感器实时反馈半球模头受压数据至PLC控制器，确保该阶梯式分段内的受压数据恢复到设定值范围内，闭合电动推送夹板对有机玻璃平板夹紧，保持拉伸力，升降液压柱内部压力保持恒压，进行下一阶梯式分段的下降；

f.通过上述步骤e阶梯式分段下降动作的循环操作，预压环管首先与软化下垂的有机玻璃平板表面形成贴合，软化后有机玻璃平板内表面与半球模头表面之间间隙进行排气；

g.在上述每一个步骤e阶梯式分段下降操作中，在每一阶梯式分段下降中，经过预压环管的前期拉伸，软化后的有机玻璃平板外表面会与预压环管上方的成型环管逐步贴合；

h.当预压环管达到并超过模具的底部时，完成所有阶梯式下降，成型环管与软化后有机玻璃平板外表面以及半球模头表面完全贴合，达到产品的高度和直径要求，开始进行降温定型处理。

2.根据权利要求1所述的一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法，其特征是：所述液压升降柱的液压源为水。

3.根据权利要求1所述的一种有机玻璃半球形结构均匀压制方法，其特征是：所述成型挂杆为成型下挂电缸，成型下挂电缸连接PLC控制器。

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