一种玻璃的成形模具和成形装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种玻璃的成形模具和成形装置，其中玻璃的成形模具由底模和与底模可拆卸连接的侧模组成，所述侧模为由多块圆弧形侧模板拼接形成的圆柱体，所述底模由多块底模板拼接而成；本实用新型解决了现有装置和方法无法制备大尺寸且高光学质量的硼硅玻璃的问题，能实现大尺寸且高光学质量的硼硅玻璃的制备。
【专利说明】
一种玻璃的成形模具和成形装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及玻璃制造领域，具体涉及一种玻璃的成形模具和成形装置。
【背景技术】
[0002]随着现代光学的快速发展，光学设计对透镜材料的光学均匀性和尺寸规格提出了更高要求，尤其是对大尺寸、高光学均匀性的硼硅玻璃有着迫切需求。硼硅玻璃粘度大、料性长，成形是其制备的关键工序之一。目前，硼硅玻璃的成形方式主要有三种:一是通过浮法或溢流方式制备玻璃基板，基板具有双自由表面，平整度高，可免除后续研磨抛光，而且该成形方法的日生产能力较大，产量2 5吨/天，适用于工业化生产，但该方法仅限于制备玻璃基板，最大厚度< 30mm; 二是通过漏料并借助牵引装置制备硼硅玻璃条料，该方法制备的玻璃条料光学均匀性高、无条纹，但由于受玻璃粘度和成形装置限制，玻璃条料截面积较小(<80X40mm)，无法制备出大尺寸、超厚的硼硅玻璃;三是采用浇铸方法直接在加热模具上进行成形，该方法可制备大尺寸(如1000 X 750mm)的硼硅玻璃，但易导致玻璃浇铸条纹产生，严重影响光学质量，进而影响玻璃厚度(<40_)。
【实用新型内容】
[0003]本申请实施例通过提供一种玻璃的成形模具和成形装置，解决了现有装置和方法无法制备大尺寸且高光学质量的硼硅玻璃的问题，实现了大尺寸且高光学质量的硼硅玻璃的制备。
[0004]为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案:
[0005]一方面，本实用新型实施例提供了一种玻璃的成形模具，所述成形模具由底模和与底模可拆卸连接的侧模组成，所述侧模为由多块圆弧形侧模板拼接形成的圆柱体，所述底模由多块底模板拼接而成。
[0006]作为优选，所述底模的上表面设有凹槽，所述凹槽能实现在凹槽内成形的玻璃从凹槽内脱模取出。
[0007]作为优选，所述成形模具的材质为氮化硅。
[0008]另一方面，本实用新型实施例还提供了一种玻璃的成形装置，所述成形装置包括上述的成形模具;所述成形装置还包括炉体，所述炉体为封闭式炉体，用于加热以维持炉体内的温度;所述成形模具位于所述炉体内；所述炉体的上表面设有向下的通孔，用于玻璃漏料成形时漏料管插入到炉体内，并使漏料管中的玻璃液漏出至成形模具内。
[0009]作为优选，所述炉体位于通孔处的外壁上设有活动挡板，所述活动挡板用于封闭所述通孔。
[0010]作为优选，所述炉体位于通孔处的内壁上设有切刀、活动托盘和水冷系统，所述切刀用于成形结束时切断漏料管漏出的玻璃液柱，所述活动托盘用于成形结束后收集漏料管漏出的剩余玻璃液，所述切刀位于活动托盘之上，所述水冷系统用于在玻璃成形过程中对切刀和活动托盘进行冷却，以保护切刀和托盘在高温下正常工作。
[0011]作为优选，所述成形装置还包括测距仪，所述测距仪位于炉体外并与漏料管外壁连接，用于实时测量漏料管下端口与成形模具内玻璃液面的距离。
[0012]作为优选，所述成形装置还包括升降器和控制处理器;所述升降器位于炉体底部；所述控制处理器分别与测距仪和升降器电连接，所述控制处理器用于接受测距仪的测量数据并向升降器发出升降指令，所述升降器用于接受控制处理器发出的升降指令，并根据所述升降指令调节炉体的高度，以实现对成形模具内玻璃液面与漏料管下端口的距离进行控制。
[0013]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0014]1.本申请实施例提供的玻璃的成形模具由多块底模板和侧模板拼接而成且侧模设为圆柱形，解决了大尺寸成形玻璃脱模的技术难题，大大提高了大尺寸成形玻璃脱模的容易程度，确保了大尺寸成形玻璃的光学质量；
[0015]2.本申请实施例提供的玻璃的成形装置通过在底模上设置凹槽和在炉体上设置活动托盘，分别解决了漏料料头和料尾收集的问题，提高了成形玻璃的整体光学质量;通过设置测距仪、升降器和控制处理器，解决了漏料时产生玻璃条纹的问题，提高了玻璃的光学均匀性;通过封闭式炉体实现了玻璃成形与退火的一体化，既满足了硼硅玻璃的大尺寸成形控制，又避免了玻璃毛坯边缘炸裂的问题，能实现大尺寸且高光学质量的硼硅玻璃的制备。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例的玻璃的成形模具的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例的玻璃的成形装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0019]如图1所示，本实用新型实施例提供了一种玻璃的成形模具，该成形模具由底模I和与底模可拆卸连接的侧模2组成，侧模为由多块圆弧形侧模板拼接形成的圆柱体，底模由多块底模板拼接而成。本实用新型实施例提供的成形模具的底模和侧模为可拆卸连接，可方便大尺寸玻璃成形后脱模;侧模为由多块圆弧形侧模板拼接形成的圆柱体，由于圆柱形的侧模受力均匀，且采用拼接结构能将侧模整体分解成小区域后脱模，大大提高了大尺寸成形玻璃脱模的容易程度;底模由多块底模板拼接而成，能实现玻璃底部的局部区域脱模，也使底部脱模更容易，从而确保了大尺寸玻璃成形的光学质量。本实用新型实施例优选底模为两块半圆形底模板或多块扇形底模板拼接形成的圆形底模，可使底模的拼接安装更加简便，而且圆形的底模和圆柱形的侧模相匹配，可节省模具材料;其中更优选多块扇形底模板的大小相同。本实用新型实施例优选拼接成侧模的多块圆弧形侧模板的大小相同。
[0020]作为上述实施例的优选，上述底模的上表面设有凹槽，该凹槽能实现在凹槽内成形的玻璃从凹槽内脱模取出。本实用新型实施例优选凹槽的纵向截面轮廓的宽度从槽底至槽口均相等或逐渐增大。本实用新型实施例在底模的上表面设置凹槽，用于收集从漏料管漏至成形模具内的前段玻璃液，由于该前段玻璃液一般成形质量较差，将其收集在该凹槽内，便于在玻璃成形后将这部分质量较差的玻璃切除，保证玻璃成形的整体质量。上述凹槽的纵向截面轮廓的宽度从槽底至槽口均相等或逐渐增大，能实现在凹槽内成形的玻璃从凹槽中脱模取出。本实用新型实施例优选凹槽位于底模上表面的中心，可使漏料管漏至成形模具内的前段玻璃液收集完后，后续漏出的玻璃液在底模中心位置向四周扩散时，所受到的阻力均匀一致，从而避免玻璃条纹的产生，提高了玻璃成形的光学均匀性;本实用新型实施例优选凹槽的纵向截面轮廓的宽度从槽底至槽口逐渐增大，可使凹槽内的玻璃更容易脱模取出，优选凹槽的槽口为圆形且槽壁为圆锥面，可使玻璃液在凹槽内受力均匀，易于成形后脱模;优选凹槽槽壁的坡度为45°。
[0021]作为上述实施例的优选，上述成形模具的材质为氮化硅。本实用新型实施例提供的成形模具采用氮化硅材质，可避免硼硅玻璃液在成形模具中成形时熔体粘盘，从而避免玻璃冷却时产生炸裂。
[0022]如图2所示，本实用新型实施例还提供了一种玻璃的成形装置，该成形装置包括上述的成形模具;该成形装置还包括炉体3，该炉体为封闭式炉体，用于加热以维持炉体内的温度;上述成形模具位于该炉体内；上述炉体的上表面设有向下的通孔，用于玻璃漏料成形时漏料管4插入到炉体内，并使漏料管中的玻璃液漏出至成形模具内。上述炉体通过加热可维持玻璃液在成形模具内成形所需要的温度，该炉体为封闭式炉体，可使炉体内的温度保持稳定，且能实现成形模具内的玻璃受热均匀，可避免由于玻璃温度不均匀而出现边缘炸裂或应力集中等问题，该成形装置尤其适用于成形大尺寸玻璃，可避免因玻璃尺寸大而产生底部和边缘成形温度不能同时达到要求的问题；另外，该封闭式炉体还可实现玻璃成形与退火一体化，在玻璃成形后对该炉体直接降温，成形模具内的玻璃毛坯在该炉体内可实现粗退火，既满足了硼硅玻璃的大尺寸成形控制，又避免了退火时玻璃降温不均匀而出现边缘炸裂等问题。本实用新型实施例优选炉体上表面的通孔位于底模上凹槽的正上方，可实现在漏料管插入到炉体内时，采用凹槽收集漏出的前段玻璃液。
[0023]作为上述实施例的优选，上述炉体位于通孔处的外壁上设有活动挡板5，该活动挡板用于封闭该通孔;本实用新型实施例通过采用活动挡板封住炉体上的通孔，可使炉体内的温度更加稳定，有利于炉体内的玻璃成形和退火。该活动挡板未使用时位于炉体通孔处的外壁上，使用时将其移至通孔上方实现对通孔进行封闭，优选该活动挡板与炉体外壁通过旋转轴、滑动导轨或铰链连接，以方便实现通孔的开启和封闭。上述活动挡板上还放有收集器，用于收集漏料管刚开始漏料时漏出的废玻璃液。
[0024]作为上述实施例的优选，上述炉体位于通孔处的内壁上设有切刀6、活动托盘7和水冷系统，该切刀用于成形结束时切断漏料管漏出的玻璃液柱，活动托盘用于成形结束后收集漏料管漏出的剩余玻璃液，上述切刀位于活动托盘之上，上述水冷系统用于在玻璃成形过程中对切刀和活动托盘进行冷却，以保护切刀和托盘在高温下正常工作。上述切刀与炉体内壁可通过旋转轴或滑动导轨连接，上述活动托盘与炉体内壁可通过旋转轴或滑动导轨连接，切刀和活动托盘未启动时位于炉体内壁下方，切刀启动时切断漏料管漏出的玻璃液柱后再收回至炉体内壁下方，活动托盘启动时移至通孔正下方;上述切刀位于活动托盘之上，可实现切刀在切断玻璃液柱后移开的瞬间活动托盘能收集漏料管漏出的剩余玻璃液。本实用新型实施例通过切刀和活动托盘，有效的解决了漏料成形时剩余玻璃液的快速收集，避免了其在漏料结束时对成形玻璃的质量造成影响。
[0025]作为上述实施例的优选，上述成形装置还包括测距仪8，该测距仪位于炉体外并与漏料管外壁连接，用于实时测量漏料管下端口与成形模具内玻璃液面的距离。本实用新型实施例可根据测距仪实时测量的漏料管下端口与玻璃液面的距离，对成形过程中炉体的高度进行调整，实现漏料管下端口与玻璃液面的距离控制在一定范围内，以避免漏料管下端口与玻璃液面的距离太小使玻璃液在漏料口形成堵塞，不利于玻璃液成形，或避免漏料管下端口与玻璃液面的距离太大使玻璃产生条纹，影响光学质量。
[0026]作为上述实施例的优选，上述成形装置还包括升降器9和控制处理器10;该升降器位于炉体底部;该控制处理器分别与测距仪和升降器电连接，控制处理器用于接受测距仪的测量数据并向升降器发出升降指令，升降器用于接受控制处理器发出的升降指令，并根据升降指令调节炉体的高度，以实现对成形模具内玻璃液面与漏料管下端口的距离进行控制。本实用新型实施例提供的升降器可为电动升降器，以实现接受控制处理器发出的升降指令，并根据升降指令自动调节炉体的高度;控制处理器通过接受测距仪的测量数据，再将测量数据与控制处理器的设定值进行比较分析，从而生成升降指令并发给升降器，该设定值为玻璃液面与漏料管下端口的距离的预期控制范围或预期控制值;本实用新型实施例成形装置中的测距仪、升降器和控制处理器三者相互配合，能实现对玻璃液面与漏料管下端口的距离的程序自动控制，不仅具有较高的控制精度，而且操作方便。
[0027]作为上述实施例的优选，上述炉体包括炉壳、耐火材料层11、加热元件12和热电偶13，该耐火材料层设于炉壳内侧，该耐火材料层表面设有开槽，上述加热元件镶嵌于该开槽内，上述热电偶为多个，该多个热电偶均匀分布在炉体内壁的耐火材料层上;优先热电偶为至少2个，以确保炉体内的温度均匀性控制在± 10C ；优先炉壳的材质为耐热不锈钢板材;优选炉体的侧面设有炉门，用于成形模具的安放和取出以及进行炉内操作;优先耐火材料层的材质为刚玉莫来石;优选加热元件采用镍铬电阻丝，其加热的最高温度可到1200°C，可满足硼硅玻璃成形的温度要求;优选加热元件为多个，该多个加热元件均匀分布在耐火材料层上，可确保炉体内的温度能控制均匀。
[0028]本实用新型实施例提供的上述成形模具和成形装置除了能成形大尺寸的硼硅玻璃，也可成形其它大尺寸的高粘度玻璃。
[0029]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种玻璃的成形模具，其特征在于，所述成形模具由底模和与底模可拆卸连接的侧模组成，所述侧模为由多块圆弧形侧模板拼接形成的圆柱体，所述底模由多块底模板拼接ntjD2.根据权利要求1所述的玻璃的成形模具，其特征在于，所述底模的上表面设有凹槽，所述凹槽能实现在凹槽内成形的玻璃从凹槽内脱模取出。3.根据权利要求1所述的玻璃的成形模具，其特征在于，所述成形模具的材质为氮化娃。4.一种玻璃的成形装置，其特征在于，所述成形装置包括权利要求1-3任一项所述的成形模具;所述成形装置还包括炉体，所述炉体为封闭式炉体，用于加热以维持炉体内的温度;所述成形模具位于所述炉体内；所述炉体的上表面设有向下的通孔，用于玻璃漏料成形时漏料管插入到炉体内，并使漏料管中的玻璃液漏出至成形模具内。5.根据权利要求4所述的玻璃的成形装置，其特征在于，所述炉体位于通孔处的外壁上设有活动挡板，所述活动挡板用于封闭所述通孔。6.根据权利要求4所述的玻璃的成形装置，其特征在于，所述炉体位于通孔处的内壁上设有切刀、活动托盘和水冷系统，所述切刀用于成形结束时切断漏料管漏出的玻璃液柱，所述活动托盘用于成形结束后收集漏料管漏出的剩余玻璃液，所述切刀位于活动托盘之上，所述水冷系统用于在玻璃成形过程中对切刀和活动托盘进行冷却，以保护切刀和托盘在高温下正常工作。7.根据权利要求4所述的玻璃的成形装置，其特征在于，所述成形装置还包括测距仪，所述测距仪位于炉体外并与漏料管外壁连接，用于实时测量漏料管下端口与成形模具内玻璃液面的距离。8.根据权利要求7所述的玻璃的成形装置，其特征在于，所述成形装置还包括升降器和控制处理器;所述升降器位于炉体底部;所述控制处理器分别与测距仪和升降器电连接，所述控制处理器用于接受测距仪的测量数据并向升降器发出升降指令，所述升降器用于接受控制处理器发出的升降指令，并根据所述升降指令调节炉体的高度，以实现对成形模具内玻璃液面与漏料管下端口的距离进行控制。
【文档编号】C03B19/02GK205473346SQ201620218471
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】王衍行, 祖成奎, 何坤, 陈江, 周鹏, 王琪
【申请人】中国建筑材料科学研究总院