用于3D曲面玻璃的气动成型模具论文和设计-曹耀辉

全文摘要

本实用新型是针对现有技术中3D曲面玻璃的曲面成型后需要对曲面进行打磨的问题，提供一种用于3D曲面玻璃的气动成型模具，它包括上模模具和下模模具，上模模具朝向下模模具的一侧设置有向下凸起的成型面，下模模具朝向下模模具的一侧设置有向下凹陷的成型面，上模模具和下模模具合模时，两个成型面之间形成型腔，型腔的成型面的曲面形状、大小以及上下两个成型面间的间距使成型后的3D曲面玻璃符合3D曲面玻璃的设计尺寸要求，型腔的边缘设置有溢出腔，溢出腔与型腔连通，下模模具的成型面上开设有贯穿下模模具的气体通道，上模模具和下模模具合模后，型腔仅能通过气体通道与外界连通，采用本实用新型能够提高成型后曲面的尺寸精度。

主设计要求

1.一种用于3D曲面玻璃的气动成型模具，包括上模模具(210)和下模模具(220)，上模模具(210)朝向下模模具(220)的一侧设置有向下凸起的成型面(201)，下模模具(220)朝向下模模具(220)的一侧设置有向下凹陷的成型面(201)；上模模具(210)和下模模具(220)合模时，两个成型面(201)之间形成型腔(300)，其特征在于：型腔(300)的成型面的曲面形状、大小以及上下两个成型面(201)间的间距使成型后的3D曲面玻璃符合3D曲面玻璃的设计尺寸要求，型腔(300)的边缘设置有溢出腔(400)，所述溢出腔(400)与型腔(300)连通；下模模具(220)的成型面(201)上开设有贯穿下模模具(220)的气体通道(202)；上模模具(210)和下模模具(220)合模后，型腔(300)仅能通过气体通道(202)与外界连通。

设计方案

2.根据权利要求1所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：上模模具(210)的成型面(201)上设有贯穿上模模具(210)的气体通道(202)。

3.根据权利要求1或2所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在：气体通道(202)设置有多个，气体通道(202)靠近型腔(300)的端口均匀的分布在对应的成型面(201)上。

4.根据权利要求3所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：开设气体通道(202)的模具上设置有一个匀气槽(203)，气体通道远离远离型腔(300)的端口与匀气槽(203)连通。

5.根据权利要求3中所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：气体通道(202)为圆形通孔。

6.根据权利要求3所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：气体通道(202)为狭缝状；下模模具包括模套(204)和多个镶嵌件(205)，所述镶嵌件(205)紧密排布的固接在所述模套(204)内，气体通道(202)设置在相邻的镶嵌件(205)之间，成型面(201)设置在所述镶嵌件(205)上。

7.根据权利要求3所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：下模模具包括模套(204)以及固接在模套(204)内的微孔件(206)，成型面(201)位于微孔件(206)上，所述微孔件(206)为微孔材料制成，微孔材料中的微孔形成气体通道(202)。

8.根据权利要求1所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：两个成型面(201)的边缘分别向外延伸形成溢出面；上模模具(210)和下模模具(220)合模后，上模模具(210)和下模模具(220)的溢出面之间形成溢出腔(400)。

9.根据权利要求8所述的用于3D曲面玻璃的气动成型模具，其特征在于：所述溢出面与成型面(201)平滑过渡。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模具，特别涉及一种用于3D曲面玻璃的气动成型模具。

背景技术

目前市场上的3D曲面玻璃的成型方法主要有重力弯曲法和气动成型法。采用重力弯曲法成型，将玻璃板坯料加热到其玻璃态转化温度或高于其玻璃态转化温度，然后将该加热的玻璃板坯料输送至成型炉的成型模具上，成型模具设有内凹成型面，玻璃板坯料依靠自身的重力使其下垂弯曲至内凹成型面，从而成型曲面玻璃板，为降低轮廓度误差，还会将玻璃板坯料加热到玻璃态转化温度后，利用模具上下挤压成预定形状，但是挤压会在曲面玻璃板曲面上形成较多的压痕，生产出来的玻璃粗糙度高，需要后续的打磨、抛光等操作困难、良品率普遍较低、很难大规模量产。

而气动成型法，是采用气压压迫曲面玻璃的上凹面，避免上模直接压迫玻璃造成压痕，但是这种方式不能很好的克服软化态玻璃在重力用下向曲面较低的位置聚集的情况，而且容易在玻璃表面上吹出波纹，不易保证3D曲面玻璃的轮廓度误差，在成型后往往还需要对曲面进行后续的打磨。

简而言之，采用现有的方法进行3D曲面玻璃的曲面成型都需要进行后续对曲面进行打磨、抛光等提高精度的加工，但是在对表面面积大、有弧度且材料本身强度并不十分高的曲面进行打磨抛光是较为困难的，这一环节不仅会浪费较多的人力物力，而且良品率也较低，很大程度的限制生产效率，尤其在大规模量产时造成的影响很难忽略。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中3D曲面玻璃的曲面成型后需要对曲面进行打磨的问题，提供一种用于3D曲面玻璃的气动成型模具，能够提高成型后曲面的尺寸精度。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于3D曲面玻璃的气动成型模具，包括上模模具和下模模具，上模模具朝向下模模具的一侧设置有向下凸起的成型面，下模模具朝向下模模具的一侧设置有向下凹陷的成型面；上模模具和下模模具合模时，两个成型面之间形成型腔，型腔的成型面的曲面形状、大小以及上下两个成型面间的间距使成型后的3D曲面玻璃符合3D曲面玻璃的设计尺寸要求，型腔的边缘设置有溢出腔，溢出腔与型腔连通；下模模具的成型面上开设有贯穿下模模具的气体通道；上模模具和下模模具合模后，型腔仅能通过气体通道与外界连通；

上模模具的成型面上设有贯穿上模模具的气体通道；

气体通道设置有多个，气体通道靠近型腔的端口均匀的分布在对应的成型面上；

开设气体通道的模具上设置有一个匀气槽，气体通道远离远离型腔的端口与匀气槽连通；

气体通道为圆形通孔；

气体通道为狭缝状；下模模具包括模套和多个镶嵌件，镶嵌件紧密排布的固接在模套内，气体通道设置在相邻的镶嵌件之间，成型面设置在镶嵌件上；

下模模具包括模套以及固接在模套内的微孔件，成型面位于微孔件上，微孔件为微孔材料制成，微孔材料中的微孔形成气体通道；

两个成型面的边缘分别向外延伸形成溢出面；上模模具和下模模具合模后，上模模具和下模模具的溢出面之间形成溢出腔；

溢出面与成型面平滑过渡。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中，由于型腔的曲面形状和上下两个成型面间的间距能使成型出的玻璃的尺寸符合3D曲面玻璃成品的设计尺寸要求，当软化态的坯料玻璃进入到型腔内后与型腔之间会形成如下关系，当坯料玻璃的厚度较厚比如处于上极限偏差，则玻璃处于软化态后其厚度比型腔上下成型面的距离尺寸可能大，成型时则软化态的玻璃会与型腔的成型面相接触，但由于存在溢出腔，因此玻璃流向了溢出腔，上下成型面不会对软化态的玻璃造成挤压，因此，成型后的玻璃表面是光滑的，且由于型腔的尺寸的约束，得到的成品玻璃的尺寸和形状也会符合3D曲面玻璃的设计尺寸要求；当坯料玻璃的厚度较薄，比如处于下极限偏差，则坯料玻璃处于软化态后其厚度比型腔上下成型面的距离尺寸小，成型时则软化态的玻璃不会与型腔的成型面相接触，则得到合格的成品3D曲面玻璃，或者由于玻璃弯曲过程中形成局部点与上模模具的成型面相接触，则高出地方的玻璃会流向低点处，上模模具的成型面不会对高出之处造成挤压，使整个曲面玻璃的厚度尺寸符合设计尺寸的要求且光滑。通过对型腔形状、尺寸的限定以及气体通道的设置，使模具能够实现对3D曲面玻璃的气动成型，通过利用玻璃上下表面的气压压差实现对玻璃的挤压成型，避免了模具在玻璃表面造成不必要的压痕，有效减少玻璃的压痕，降低后期抛光难度，提升产品良率，提高生产效率，节省了生产成本。气体通道加工简便，成型模具成本低。设置多个气体通道、均匀分布气体通道以及设置匀气槽，均有助于进一步提高生产效率，提升产品良率。

附图说明

图1是本实用新型中用于3D曲面玻璃气动成型模具的实施例结构示意图，其中气体通道为圆形通孔，箭头指向为气流方向；

图2是图1所示3D曲面玻璃气动成型模具成型面一侧实施例结构的示意图，其中气体通道为圆形通孔；

图3是本实用新型中用于3D曲面玻璃的气动成型模具的另一实施例结构示意图，其中气体通道为狭缝；

图4是图3所示3D曲面玻璃气动成型模具成型面一侧的实施例结构示意图，其中气体通道为狭缝；

图5是本实用新型中用于3D曲面玻璃的气动成型模具的另一实施例结构示意图，其中气体通道为微孔材料上的微孔；

图6是图5所示3D曲面玻璃气动成型模具成型面一侧的实施例示意图，其中气体通道为微孔材料上的微孔。

附图标记说明，100、3D曲面玻璃；210、上模模具；220、下模模具；201、成型面；202；气体通道；203、匀气槽；204、模套；205、镶嵌件；206、微孔件；300、型腔；400、溢出腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。

一种用于3D曲面玻璃100的气动成型模具，如图1所示，包括上模模具210和下模模具220，结合图2，上模模具210和下模模具220彼此相对的一侧分别设置有成型面201，其中下模模具220上的成型面201为向下凹陷的表面，上模模具210的成型面201为向上凸起的表面。

如图1所示，上模模具210和下模模具220合模时两个成型面201之间形成型腔300，型腔300的成型面的形状、尺寸以及上下两个成型面间的距离、面面光洁度等要使成型出的玻璃的尺寸符合3D曲面玻璃成品的设计尺寸。需要特别注意的是，这里型腔300的具体尺寸需要考虑软化态玻璃本身的收缩率，应该按照模具设计的原理确定其具体尺寸，从而保证在型腔300的约束下能够生产出曲面的形状和尺寸精度合格的3D曲面玻璃100。

型腔300的边缘设置有溢出腔400，所述溢出腔400与型腔300连通。型腔300中的软化态玻璃可以流入到溢出腔400内。下模模具220的成型面201上开设有贯穿下模模具220的气体通道202。上模模具210和下模模具220合模后，型腔300仅能通过气体通道202与外界连通。

在使用本实用新型时，先将平面玻璃板坯放置在下模模具220上，进行预加热使平面玻璃板坯软化，平面玻璃板坯在重力作用下弯曲并与向下凹陷的成型面201贴合。将上模模具210扣在下模模具220上，形成完整的型腔300并将软化态玻璃限制在型腔300内，软化态的玻璃在重力作用下会适应的填满型腔300，保证了玻璃的形状精度，实现玻璃的预定型。若软化态玻璃的实际体积大于型腔300的容积，则多余的玻璃会从型腔300溢出流入溢出腔400，从而避免预成型过程中成型面201对玻璃的过度挤压，有助于减少玻璃曲面上压痕。在预定型后，继续保持对玻璃加热，从下模模具220上的气体通道202处对玻璃的下表面进行抽吸，使软化态玻璃的下曲面上为负压状态，而上曲面为常压状态大于下曲面上的压力，通过玻璃上下压差实现软化态玻璃的最终定型，在此过程中上模模具210对软化态玻璃不会造成挤压，即使由于某个位置的玻璃高出预定的形状，与上模模具的下表面发生了接触，由于玻璃是软化状态的，突出部分的玻璃会流向与上模模具与下模模具间有空隙的地方，使玻璃表面回复平整，上模不会对玻璃造成挤压，使定型后的3D曲面玻璃上无上模模具造成的压痕，同时上模模具210的成型面202还能保证3D曲面玻璃100曲面形状和尺寸精度，成型后的3D曲面玻璃100无需对曲面进行打磨、抛光。即使上模模具的成型面和下模模具的成型面间已经没有空隙，由于在成型腔的边缘处设置有溢出腔400，多余的玻璃会流向溢出腔400，虽然可能会在溢出腔400内成型的多余玻璃，但是玻璃边缘的多余玻璃可以通过后期的裁切或者打磨去除，相较于打磨、抛光玻璃曲面的工作更容易操作，加工效率和成品率也更高，更加节省加工成本。此外，玻璃与成型面201之间的多余气体可以从气体通道202排出或者进入溢出腔400，可以避免玻璃上出现鼓包或者气泡。

优选的，在上模模具210上也设置气体通道202。上模模具210上的气体通道202与下模模具220上的气体通道202相似，上模模具210和下模模具220合模后，空气依旧仅可以通过气体通道202进出型腔300。在进行气压成型时，除了在下模模具220的气体通道进行抽气，还从上模模具210的气体通道202对玻璃上方进行充气，可以使玻璃上下表面的压差更大，有助于提高生产效率。同时从上模模具充入的气体还可以增加玻璃的流动性，可以进一步保证上模模具210在定型的过程中不会压迫软化态的玻璃，进一步保证不会形成压痕。此外，从从上模模具210的气体通道202对型腔300进行充气还能使玻璃上下表面的压差更为稳定，并且便于调节压差的大小。

优选的，两个成型面201的边缘分别设置有溢出面，该溢出面最好是成型面201人延伸。上模模具210和下模模具220合模后，上模模具210和下模模具220的溢出面之间形成溢出腔400。可以使溢出的多余玻璃均匀的分散在所需成型玻璃的周围，可以减小溢出玻璃造成的形状和尺寸误差，有助于进一步减少成型后的加工强度。进一步优选，所述溢出面与成型面201平滑过渡。可以保证溢出的多余玻璃与其他玻璃成型和收缩过程一致，保证所需成型玻璃和溢出玻璃过渡处玻璃的品质，同时可以进一步减小溢出玻璃造成的尺寸误差。

优选的，气体通道202设置有多个，其靠近成型面201一端的端口均匀的分布在成型面201上。可以保证抽气和充气均匀的作用在3D曲面玻璃100的表面，使3D曲面玻璃100上下表面各处的压差更为均匀，可以减少局部压差不匀造成的厚度不均，有助于保证3D曲面玻璃100的整体厚度均匀，进而有助于提高3D曲面玻璃100的品质。

优选的，气体通道202的远离型腔300的一端设置在对应上模模具210或者下模模具220的同一侧端面上，在上模模具210和下模模具220上分别开设一个匀气槽203。下模模具220上所有气体通道202的远离型腔300的一端均与下模模具220的气槽203连通。上模模具210上所有气体通道202的远离型腔300的一端均与上模模具210的气槽203连通。可以在进行抽气或充气时，进一步保证3D曲面玻璃100下表面各处的压强相等，上表面各处的压强相等。同时，可以使多气体通道共用一个抽气动力源（充气动力源）就能达到要求，较为节能。

其中，如图1和图2所示，气体通道202可以设置为圆形通孔，可以直接通过机械钻孔加工出来，成型模具的。需要保证圆形通孔的直径小于2mm，优选直径小于1mm，保证软化态的玻璃不会进入气体通道202，近腔端边缘不会在玻璃上形成痕迹。如图3和图4所示，气体通道202也可以设置成狭缝状，优选的，将需要设置气体通道202的模块，设置成多个镶嵌件205和模套204的组合结构。将镶嵌件205紧密排布拼合成一整块，并用模套204包裹住镶嵌件205。镶嵌件205与镶嵌件205之间的接触面上开设浅槽，既可以在相邻的镶嵌件205之间形成狭缝状的气体通道202，需要保证狭缝的宽度在2mm一下。在采用这种形式的模块，加工十分方便，容易控制加工精度。将成型面201设置在所述镶嵌件205上，保证型腔300能与气体通道202连通。如图5和图6所示，还可以利用市面上现有的微孔材料制作模具，将微孔材料本身结构自带的微孔作为气体通道202。将需要设置气体通道202的模块，设置成模套204和微孔件206的组合结构，成型面201位于微孔件206上，其中仅有微孔件206为微孔材料制成。模套204需要保证不透气，将气体通道202的远腔端约束在一面上，便于抽气和充气。微孔材料可以采用沸石、微孔陶瓷等。采用微孔材料无需单独加工气体通道202，加工更为简便。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

设计图

用于3D曲面玻璃的气动成型模具论文和设计

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