CN206308248U - 一种玻璃加热石墨模具 - Google Patents

Abstract

一种玻璃加热石墨模具，该模具包括前模和后模，前模包括前模基座和石墨材料的前模模仁，后模包括后模基座和石墨材料的后模模仁，前模基座上开设有适配前模模仁的空穴，前模模仁安装在前模基座的空穴中，后模基座上开设有适配后模模仁的空穴，后模模仁安装在后模基座的空穴中，前模模仁和后模模仁的相对面的中间区域为适于在合模时加工出热弯玻璃的3D曲面，前模模仁和后模模仁的相对面的边缘区域上分别开设有多个支撑镶件过孔，支撑镶件过孔中安装有支撑镶件，在模具合模时由前模模仁和后模模仁上相对设置的支撑镶件接触，起到模仁定位与支撑作用并承担模仁压力。本实用新型提升石墨模具成型品质的同时易于大规模量产。

Description

一种玻璃加热石墨模具

技术领域

本实用新型涉及一种玻璃加热石墨模具。

背景技术

随着手机、可穿戴产品、移动电子等3C电子产品轻薄化、时尚化、实用化的产品需求，现有的电子产品外壳越来越多的使用玻璃材质，并且手机，可穿戴产品，移动电子等产品外形越来越多的使用渐变，弧面，3D异形曲面等复杂外形的3D曲面玻璃屏幕或背板。

3C移动电子设备所使用的2D弧面或3D曲面玻璃一般采用玻璃高温加热后热弯的工艺技术实现，已广泛应用于各类3C电子产品曲面屏幕的生产。同时因石墨材料优良的高导热、耐高温、线膨胀系数低、热稳定性能及抗加热冲击性好、化学稳定性好、不易受熔融玻璃的浸润且不会改变玻璃的成分，是玻璃高温热弯模具的理想的材质。

但因石墨在高温加热生产曲面玻璃的过程中石墨模具表面容易被氧化，产生二氧化碳和一氧化碳，使得模具持续的使用过程中尺寸会慢慢变小，从而产生的曲面玻璃尺寸不良、损伤曲面玻璃表面并造成模具损坏。

因玻璃热弯属于对平面玻璃的二次加工，玻璃高温热弯的成型工艺及热弯模具的可控性与精度有限，导致3D曲面玻璃精度较低，无法满足3C电子产品所需的塑胶模内一体成型需求，同时因精度问题一般只能做到一模一穴，且成型周期长，导致产能低成本高。

且因石墨材料的拉伸、抗弯曲、弹性等性能远低于金属钢材，造成石墨模具相对于常规金属材质的模具更易损坏且不易保养，使用寿命低，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种玻璃加热石墨模具。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种玻璃加热石墨模具，包括前模和后模，所述玻璃为移动电子设备上的玻璃屏或玻璃板，所述前模包括前模基座和石墨材料的前模模仁，所述后模包括后模基座和石墨材料的后模模仁，所述前模基座上开设有适配所述前模模仁的空穴，所述前模模仁安装在所述前模基座的空穴中，所述后模基座上开设有适配所述后模模仁的空穴，所述后模模仁安装在所述后模基座的空穴中，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的中间区域为适于在合模时加工出热弯玻璃的3D曲面，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的边缘区域上分别开设有多个支撑镶件过孔，所述支撑镶件过孔中安装有支撑镶件，在模具合模时由所述前模模仁和所述后模模仁上相对设置的支撑镶件接触，起到模仁定位与支撑作用并承担模仁压力；所述前模模仁和所述后模模仁的表面上具有抗氧化层。

进一步地：

每个支撑镶件均设置成能够单独调整厚度以调节模仁合模精度与受压平衡。

所述前模基座/所述后模基座上开设有导柱安装孔，所述导柱安装孔中安装有导柱，所述后模基座/所述前模基座上对应于所述导柱安装孔开设有定位孔，在模具合模时所述导柱插入对应的定位孔内。

所述定位孔中设置有用于防止磨损的导套。

所述抗氧化层为碳化硅或碳化钨或二氧化硅或三氧化二铝或二氧化钛膜层。

所述前模基座上有多个空穴以安装多个所述前模模仁，所述前模基座上有同样数量的多个空穴以安装多个所述后模模仁。

所述前模基座和所述后模基座的材料为模具钢材或石墨材料，所述支撑镶件的材料为模具钢材。

本实用新型实施例的有益效果有：

1、实现了一种多穴抗氧化玻璃加热石墨模具，提升石墨模具成型品质的同时易于大规模量产。

2、抗氧化涂层工艺简单，对石墨模具的适用性广，解决3C电子产品加热石墨模具因高温易氧化而导致的成型尺寸变化并损坏模具的问题，在提升成型品质的同时，大幅提升了模具的使用寿命，降低了3D曲面玻璃生产制造的成本。

3、隔离式的模具结构设计在避免了石墨模具前后模仁及金属等硬物直接接触，提升模具寿命及稳定性的的同时，还提升了模具合模的精度，保证了玻璃热弯时受力的稳定性及一致性，提升了玻璃加热石墨模具的成型精度。

4、采用了框架组合式的多穴石墨模具及可调节支撑柱结构，解决了因石墨模具过大而受压不平衡，并使用支撑镶件代替石墨模具本体受压，大幅提升了玻璃加热石墨模具的稳定性的同时避免模具易损坏的问题。

5、独特的非接触式及其配合抗氧化涂层的模具结构，使石墨材料只与玻璃接触，避免了石墨材料表面涂层与非玻璃接触，避免因磨损或碰撞导致的涂层损坏问题，有效的保护了石墨模具表层的抗氧化涂层，提升了涂层及石墨模具的使用寿命。

6、石墨抗氧化涂层能有效填充石墨材料表面气孔，其抗氧化、耐磨、耐腐蚀、抗冲击性能优异，有效的解决了石墨模具高温氧化的问题，弥补了石墨材料的性能在高温热弯玻璃模具中的不足。

7、模具零件均使用装配式的模具结构，并预留好金属热膨胀余量，避免了石墨材料与模具零件之间的相互摩擦，使石墨模具的易磨损及损坏部位均可使用标准件替换，使石墨模具维护简单方便，维护成本低。

8、每个石墨模仁上支撑镶件调整单穴石墨模具模仁的受压量与压力平衡，精准控制玻璃热弯的精度，大幅增加了玻璃热弯工艺的稳定性与成型精度。

9、通过多穴支撑镶件的相互调节，综合调整整套多穴石墨模具的压力平衡，精准的控制玻璃热弯的精度的同时，弥补热弯工艺可控性差，成型精度低的问题，解决了多穴热弯模具的尺寸难控制的问题，实现了玻璃加热石墨工艺的高效生产。

附图说明

图1为本实用新型实施例的石墨材料预加工的示意图；

图2为本实用新型实施例的模仁支撑镶件的示意图；

图3a和图3b分别为本实用新型实施例的模具的后模基座和前模基座的示意图；

图4a和图4b分别为本实用新型实施例的前模基座和后模基座上安置多穴模仁以及加工导柱及支撑镶件孔的示意图；

图5a和图5b分别为本实用新型实施例的精加工后的后模模仁和前模模仁；

图6a和图6b分别为本实用新型实施例的装配完成的后模和前模；

图7为本实用新型实施例的模具整体结构示意图；

图8为本实用新型实施例制备的热弯玻璃产品示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

参阅图1至图8，在一种实施例中，一种玻璃加热石墨模具，包括前模和后模，所述玻璃为移动电子设备上的玻璃屏或玻璃板，所述前模包括前模基座1和石墨材料的前模模仁3，所述后模包括后模基座2和石墨材料的后模模仁4，所述前模基座上开设有适配所述前模模仁的空穴5，所述前模模仁安装在所述前模基座的空穴中，所述后模基座上开设有适配所述后模模仁的空穴，所述后模模仁安装在所述后模基座的空穴中，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的中间区域为适于在合模时加工出热弯玻璃11的3D曲面，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的边缘区域上分别开设有多个支撑镶件过孔6，所述支撑镶件过孔中安装有支撑镶件7，在模具合模时由所述前模模仁和所述后模模仁上相对设置的支撑镶件接触，起到模仁定位与支撑作用并承担模仁压力。

在优选的实施例中，每个支撑镶件均设置成能够单独调整厚度以调节模仁合模精度与受压平衡。

在优选的实施例中，所述前模基座/所述后模基座上开设有导柱安装孔8，所述导柱安装孔中安装有导柱9，所述后模基座/所述前模基座上对应于所述导柱安装孔开设有定位孔10，在模具合模时所述导柱插入对应的定位孔内。

在更优选的实施例中，所述定位孔中设置有用于防止磨损的导套。

在优选的实施例中，所述前模模仁和所述后模模仁的表面上具有抗氧化层。所述抗氧化层可以为碳化硅或碳化钨或二氧化硅或三氧化二铝或二氧化钛膜层。

在优选的实施例中，所述前模基座上有多个空穴以安装多个所述前模模仁，所述前模基座上有同样数量的多个空穴以安装多个所述后模模仁。

在优选的实施例中，所述前模基座和所述后模基座的材料为模具钢材或石墨材料，所述支撑镶件的材料为模具钢材。

参阅图1至图8，一种制作所述的玻璃加热石墨模具的制作方法，包括：

制作前模基座1、后模基座2、石墨材料的前模模仁3、石墨材料的后模模仁4，其中在所述前模基座上开设适配所述前模模仁的空穴5，在所述后模基座上开设适配所述后模模仁的空穴，在所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的中间区域形成适于在合模时加工出热弯玻璃11的3D曲面，在所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的边缘区域上分别开设有多个支撑镶件过孔6；制作支撑镶件7，将所述支撑镶件安装到所述支撑镶件过孔中，使得在模具合模时由所述前模模仁和所述后模模仁上相对设置的支撑镶件接触，起到模仁定位与支撑作用并承担模仁压力；将所述前模模仁安装到所述前模基座的空穴中，将所述后模模仁安装到所述后模基座的空穴中，完成基座与模仁的组装。

以下结合图1至图7进一步描述玻璃加热石墨模具的制作方法，说明具体实施例的特征和优点。

1、对高纯度石墨材料的表面进行机械切削预加工，如图1所示。

切削加工使石墨材料周边的4个侧面为相互平行或垂直的矩形，作为后加工的基准面。上下面也切削加工，平面度0.05mm以内，并与侧面垂直。侧面表面的粗糙度尽量小于3.2，以提高后加工的精度。

2、加工石墨模仁上的支撑镶件，并制作成标准件，作为后续安装至石墨模仁上的模具零件，承担模具合模时的压力与限位作用，如图2所示。

支撑镶件为耐高温模具钢制作，通过安装支撑镶件，可调节石墨模具的合模精度与石墨模仁受压平衡。支撑镶件可制作成多套模具共用的标准件，尺寸可分为0.005mm～0.50mm范围内，以0.01mm的高度差值依次制作多套。支撑镶件有足够的面积与强度承担模具压力，根据具体产品要求及模具结构而定，形式不限。

3、使用模具钢材或石墨材料，制作石墨模具前后模仁的基座，并完成装配尺寸的精加工，如图3a和图3b所示。

因3D热弯玻璃成型周期较长，在实际生产中，使用石墨模具基座并根据热弯机有效工作平面及产品的尺寸大小，采用镶嵌形式将石墨模具安装进石墨模具基座钟，做成一模多穴的石墨模具。使用石墨模具基座和石墨镶件组合的形式，可减少因石墨模具过大而加工困难，降低石墨模具加工制造难度；改善因模具过大而受压不平衡导致多穴之间热弯模具的尺寸差，提升模具制造精度，并减少免模具损坏的问题，从而大幅提升成型效率，降低3D热弯曲面玻璃的生产制造成本。

4、加工模具基座的导柱孔和石墨模仁的支撑镶件过孔，并完成石墨前后模仁与模具基座的装配，如图4a和图4b所示。

导柱安装孔、定位孔、镶件孔预留抗氧化涂层厚度与金属热膨胀系数余量。前后模仁的导柱孔一起加工，以提高石墨模具导向及定位的精度。

5、对石墨材料进行切削精加工，加工出热弯玻璃的3D曲面特征及模具的分型面，如图5a和图5b所示。

因石墨材料韧性不及模具钢材，为提升热弯模具稳定性，模具分型面大面积平滑过度。模具上热弯区域的特征尺寸预留后续省模抛光及抗氧化涂层的厚度余量。

装配完成的多穴玻璃热压后模和前模如图6a和图6b所示。

6、对石墨模具的热弯曲面部分进行省模抛光，研磨至#800砂纸以上，去除石墨模具表面的切削刀纹，并使其表面光滑一致。

7、对模具的前后模仁进行抗氧化涂层工艺处理，隔绝石墨材料与空气的直接接触。

方案一、使用PVD真空镀膜工艺，在高温条件下对石墨模仁进行处理，使用特种气体释放出硅和碳，硅和碳结合，从而将石墨模具包裹起来，形成SiC保护层，所形成的SiC牢牢的粘贴在石墨模具上，在石墨模具表面形成均匀的碳化硅膜层，封住石墨材料表面的气孔并与空气隔绝,起到对石墨材料抗氧化、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的作用。除可形成碳化硅膜层外，还可使用此类工艺形成碳化钨或二氧化硅或三氧化二铝膜层。

方案二、使用真空加压浸渍或喷涂的方法，使石墨模具的表面均匀的附着上一层二氧化钛或三氧化二铝膜层或碳化钨膜层，并进行高温固化，封住石墨材料表面的气孔并与空气隔绝,起到对石墨材料抗氧化、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的作用。

8、对模具进行尺寸检测和修正加工，完成整套石墨模具的适配(配模)，如图6a和图6b所示，从而实现整套的一模多穴玻璃加热石墨模具，如图7所示。

石墨模具的导柱定位侧上安装导套，避免导柱直接与石墨模具长期接触，防止磨损抗氧化涂层磨损或模具定位精度降低。

模仁上的支撑镶件起支撑模具前后模作用，在模具合模时由前后模仁的支撑镶件接触并定位，避免石墨模具前后模仁长期直接接触损坏涂层并提升模具合模的精度。每个支撑镶件均可单独调整厚度，保护石墨模具的同时使石墨模具受压平衡，特别是对于多穴热弯石墨模具，效果明显。支撑镶件孔及导柱孔预留钢材热膨胀余量，避免降低模具精度或损坏石墨模具。

可根据产品结构及热弯工艺要求，制作曲面弧度依次由小到大的多组石墨模具，将平面玻璃逐步的按产品尺寸要求，热弯成要求的产品结构，以保证热弯曲面玻璃的尺寸精度。

工作时，安装石墨模具至曲面玻璃热弯机上，并通过支撑镶件调节，实现多穴玻璃石墨模具的高精度成型。

具体地，根据工艺要求依次将多组玻璃加热石墨模具安装在曲面玻璃热弯机上的连续热弯炉上，并设定石墨模具加热温度，一般在400度至700度范围内。通过每个石墨模仁上支撑镶件的高度尺寸调整单穴石墨模具模仁的受压量与压力平衡，以精准的控制玻璃热弯的精度。同时通过多穴支撑镶件的相互调节，调整整套多穴石墨模具的压力平衡，以弥补热弯工艺可控性差，成型精度低的问题。进行逐一的热弯加工，实现玻璃加热石墨模具一模多穴高精度成型，并最终冷却形成产品要求尺寸的3D曲面玻璃，如图8所示。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种玻璃加热石墨模具，包括前模和后模，所述玻璃为移动电子设备上的玻璃屏或玻璃板，其特征在于,所述前模包括前模基座和石墨材料的前模模仁，所述后模包括后模基座和石墨材料的后模模仁，所述前模基座上开设有适配所述前模模仁的空穴，所述前模模仁安装在所述前模基座的空穴中，所述后模基座上开设有适配所述后模模仁的空穴，所述后模模仁安装在所述后模基座的空穴中，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的中间区域为适于在合模时加工出热弯玻璃的3D曲面，所述前模模仁和所述后模模仁的相对面的边缘区域上分别开设有多个支撑镶件过孔，所述支撑镶件过孔中安装有支撑镶件，在模具合模时由所述前模模仁和所述后模模仁上相对设置的支撑镶件接触，起到模仁定位与支撑作用并承担模仁压力；所述前模模仁和所述后模模仁的表面上具有抗氧化层。

2.如权利要求1所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,每个支撑镶件均设置成能够单独调整厚度以调节模仁合模精度与受压平衡。

3.如权利要求1所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,所述前模基座/所述后模基座上开设有导柱安装孔，所述导柱安装孔中安装有导柱，所述后模基座/所述前模基座上对应于所述导柱安装孔开设有定位孔，在模具合模时所述导柱插入对应的定位孔内。

4.如权利要求3所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,所述定位孔中设置有用于防止磨损的导套。

5.如权利要求1至4任一项所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,所述抗氧化层为碳化硅或碳化钨或二氧化硅或三氧化二铝或二氧化钛膜层。

6.如权利要求1至4任一项所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,所述前模基座上有多个空穴以安装多个所述前模模仁，所述前模基座上有同样数量的多个空穴以安装多个所述后模模仁。

7.如权利要求1至4任一项所述的玻璃加热石墨模具，其特征在于,所述前模基座和所述后模基座的材料为模具钢材或石墨材料，所述支撑镶件的材料为模具钢材。