一种用于制造微结构薄玻璃元件的锡液辅助模压成形装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微结构薄玻璃元件模压成形装置，尤其涉及一种采用高温锡液辅助加热、高压锡液辅助模压成形工艺的专用装置。
【背景技术】
[0002]使用模压成形方法来制造玻璃元件是一种先进制造技术，应用该技术可提高生产率，并实现批量生产的市场要求。玻璃模压成形属于热成型技术，即采用高精度模具在高温无氧条件下将玻璃预形体压制变形，直接复制模具微结构成形腔形状的一种高效加工方法。玻璃在模压成形过程中玻璃预形体的充填率、玻璃内部的温度和应力分布直接影响到透镜的成形质量。现有的玻璃元件模压成形技术，一般是采用模具直接压制熔融状态的玻璃完成充填，冷却固化后脱模得到透镜。如日本东京都Η0ΥΑ株式会社的春日善子、立和名一雄、柳田裕昭发明的并于2002年10月15日申请中国专利的“光学玻璃、模压成形用玻璃材料、光学元件及其制造方法”(专利申请号:200610111058.9，公开(公告)号:CN1931755A，公开(公告)日:2007.03.21)，它是通过采用成形用玻璃材料加热、软化并且模压成形的玻璃模压成形品的制造方法，包含使玻璃原材料软化的工序、使所得到的熔融玻璃成形的工序、以及对已成形的玻璃进行退火的工序。
[0003]然而采用包括上述工艺等传统方法制作微结构薄玻璃元件时，模压成形过程中玻璃预形体在模具的直接压力下变形，预形体受力不均匀而导致各个微结构充填率不一致；预形体表面与模具表面的差异使得预形体受热或退火不均匀，成形元件内部残余应力分布不均，尤其针对薄玻璃板时，容易产生翘曲变形，甚至可能出现破裂问题。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种充填率高、充填更均匀且易于控制的用于制造微结构薄玻璃元件的锡液辅助模压成形装置。
[0005]为了解决上述技术问题并实现本发明目的，本发明采用如下技术方案:它包括模具1、锡液容器和液压装置，所述锡液容器为通槽、通孔、或通道结构，且一端为敞口，另一端成密封配合安装有液压装置，且在锡液容器底部设置有加热装置7 ;模具1为盖形结构，模具1成密封配合套装在锡液容器一端的敞口上，且在模具1对应锡液容器敞口一侧设置表面为微结构成形腔2。
[0006]所述锡液容器可采用包括U型槽5、直通孔、或L形通槽结构等类似密封通道结构。
[0007]所述液压装置可采用包括活塞机构、或其它可改变锡液容器容积的机构。
[0008]所述锡液容器可在其一端配合安装液压活塞8、且经转换器9连接伺服电机10。
[0009]所述锡液容器内盛装锡液6，并在模具1与锡液容器敞口之间放置玻璃预形体4，玻璃预形体4位于锡液6的液面之上。
[0010]本发明也可在模具1与锡液容器的敞口端相配合安装处设置有密封垫3。
[0011]本发明还可在锡液容器填充锡，并充入氮气，以防止空气中的氧气氧化锡液。
[0012]本发明所述加热装置7包括电加热装置、燃气加热装置等其它加热装置。
[0013]本发明的加热装置7使锡溶化形成高温锡液6，并将与之接触的玻璃预形体4加热熔化后，启动伺服电机10，通过转换器9带动液压活塞8向下运动，并通过液压活塞8挤压锡液6以增加锡液6的内部压力，锡液6将此压力等值均匀传递给已处于熔融状态的玻璃预形体4，并推动熔融玻璃充填微结构成形腔2，待保压处理后，复制出模具1下表面设置的微结构成形腔2的微结构形状，待成形微结构玻璃元件41冷却至室温后，再开模取出制品。
[0014]本发明的有益效果是:通过专用的微结构薄玻璃元件锡液辅助模压成形装置，通过锡液容器内锡液的浮力托起玻璃预形体，增加玻璃预形体和锡液的接触面，提高加热(退火)效率并改善玻璃预形体内部温度的均匀性；通过液压活塞挤压锡液，锡液将此压力等值传递给已处于熔融状态的玻璃预形体，并推动熔融玻璃均匀充填微结构，改善各个微结构充填率不一致的问题，从而提高成形精度，它可广泛用于微结构薄玻璃元件成形工艺领域。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构示意图。
[0016]图2是本发明在使用过程中的工艺流程参考图。
[0017]图3是图2所示工艺流程中处于合模状态的结构示意图。
[0018]图4是图2所示工艺流程中处于锡液辅助模压、保压及退火状态的结构示意图。
[0019]图5是实施例3中制造微柱状阵列透镜模具的俯视结构示意图。
[0020]图6是实施例4中制造菲涅尔透镜模具的主视结构示意图。
[0021]图1中标示为:1、模具，2、微结构成形腔，3、密封垫，4、玻璃预形体，41、微结构玻璃元件，5、U型槽，6、锡液，7、加热装置，8、液压活塞，9、转换器，10、伺服电机。
【具体实施方式】
[0022]参阅图1至图4，本发明包括模具1、锡液容器和液压装置，所述锡液容器为通槽、通孔、或通道结构，且一端为敞口，另一端成密封配合安装有液压装置，且在锡液容器底部设置有加热装置7 ;模具1为盖形结构，模具1成密封配合套装在锡液容器一端的敞口上，且在模具1对应锡液容器敞口一侧设置表面为微结构成形腔2。
[0023]所述锡液容器可采用包括U型槽5、直通孔、或L形通槽结构等类似密封通道结构。只要是能够使一端液面升降、并可产生一定压力的任何结构均可；当然，优选U型槽5的结构，它结构更加简单，更加易于操作，且效率更高。
[0024]所述液压装置可采用包括活塞机构、或其它可改变锡液容器容积的机构。所述液压装置优选采用活塞机构，如可以是:锡液容器一端配合安装液压活塞8、且经转换器9连接伺服电机10。但也可采用其它可改变锡液容器容积、或使液体流动的其它机构，如采用液压栗、或压缩改变锡液容器的外形以产生压力和提升液面的所有方法。
[0025]所述锡液容器可在其一端配合安装液压活塞8、且经转换器9连接伺服电机10。
[0026]所述锡液容器内盛装锡液6，并在模具1与锡液容器敞口之间放置玻璃预形体4，玻璃预形体4位于锡液6的液面之上。
[0027]为增强密封效果，本发明也可在模具1与锡液容器的敞口端相配合安装处设置有密封垫3。
[0028]本发明还可在锡液容器填充锡，并充入氮气，以防止空气中的氧气氧化锡液。
[0029]本发明在锡液容器底部设置加热装置7，主要是用于对锡液容器内盛装的锡或锡液6进行加热，可使之液化，此加热装置既可以是电加热、、燃气加热装置等其它加热装置。
[0030]本发明的加热装置7使锡溶化形成高温锡液，并将与之接触的玻璃预形体4均匀加热软化后，通过液压活塞8挤压锡液6，锡液6将此压力等值传递给已处于熔融状态的玻璃预形体4，并推动熔融玻璃充填微结构成形腔2，待保压处理后，复制出模具1下表面设置的微结构成形腔2的微结构形状，待成形微结构玻璃元件41冷却至室温后，再开模取出制品Ο
[0031]由上述可知，本发明通过采用一个带加热装置7的锡液容器，由加热装置7将锡液容器内的锡加热熔化成液体；然后通过将玻璃预形体4放置处于高温锡液6表面，当玻璃预形体4与高温锡液6接触并被均匀加热至模压温度后，所述模压温度是指使玻璃的粘度值在106?108dPa*s范围内所需的温度，可根据不同玻璃材质加温到所需的不同温度，启动伺服电机10，通过转换器9带动液压活塞8向下运动，通液压活塞8的向下运动给锡液容器内的锡液6以压力以增大其内部压力，锡液6将此压力均匀传递给已处于熔融状态的玻璃预形体4表面，从而推动熔融玻璃均匀充填锡液容器一个端口上安装的表面设置为微结构成形腔2的模具1，通过锡液传力可使每一个微结构都具有相同压力而形成更均匀的微结构薄玻璃元件；再通过进行保压处理，从而复制出模具下表面设置的微结构成形腔2内的微结构形状，常规退火及冷却处理，待成形薄玻璃元件冷却至室温后，再开模取出制品即告完成所有工序。其工艺过程一般包括加热、合模、锡液辅助模压、保压及退火、冷却和取出成形制品五个工序。
[0032]下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0033]实施例1，以采用U型槽结构的锡液容器、且液压装置采用活塞机构为例进行详细说明。
[0034]首先准备一个两端开口、直径