一种复杂曲面外壳的熔接模具的制作方法

本实用新型涉及电子产品技术领域，一种复杂曲面外壳的熔接模具。

背景技术：

随着手机、可穿戴产品、人体工程学产品、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地使用玻璃材质，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。现有的曲面玻璃制备工艺的原理只是使玻璃高温软化后再简单施压塑形，属于简单的热弯加工，只能制备简单外凸的3D曲面玻璃，对于可穿戴或人体工程学等产品所需的弧形内凹曲面及内环形曲面等复杂外形3D曲面玻璃，因产品弯曲方向复杂、受力面多、缺乏受力支撑、内凹倒扣等因素而无法现实；同时因3D环形内凹玻璃的复杂结构，内凹面无法被常规工艺加工到，导致玻璃产品加工中的扫光、印刷等制造工艺无法实现，导致玻璃产品制造工艺的整体水平均停留在简单的3D弧面加工阶段，且现有的一系列配套制备工艺均无法从本质上进行改变，使得玻璃材质难以应用于复杂玻璃外形产品，限制了玻璃制造工艺的应用与发展；因此需要一种能满足穿戴或人体工程学产品复杂内凹结构玻璃的制造工艺，同时能兼容现有玻璃扫光、印刷等配套工艺，量产性高，并具有制备工艺简单、成型精度高、模具经久耐用、经济实用、操作简单、成品率高、适合大规模量产的复杂曲面玻璃制备方法，满足可穿戴产品、人体工程学产品、移动电子等3C电子产品复杂3D内凹结构玻璃壳体结构件轻薄时尚且实用化的发展趋势。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种复杂曲面外壳的熔接模具，可以实现玻璃、陶瓷和蓝宝石等材质的复杂3D曲面的电子产品外壳的制备工艺，不受产品结构限制，工艺适用性广。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种复杂曲面外壳的熔接模具，包括整形模仁组件和侧向挤压组件，所述侧向挤压组件安装在所述整形模仁组件内部，其中整形模仁组件包括前模仁和后模仁，所述前模仁和所述后模仁的相对的面的结构分别与所述复杂曲面外壳的上下表面结构相对应以压紧所述复杂曲面外壳的上下表面，所述侧向挤压组件用于压紧所述复杂曲面外壳的侧面。

优选地，所述复杂曲面外壳的熔接模具还包括导向组件，所述导向组件包括多根导柱和相对应的多根导套，多根所述导柱分别安装在所述前模仁上，多根所述导套分别安装在所述后模仁上，其中多根所述导柱可分别插入到多根所述导套内。

优选地，在所述整形模仁组件和/或所述侧向挤压组件内设有发热体。

优选地，所述整形模仁组件和所述侧向挤压组件均采用石墨材料制成。

优选地，在所述整形模仁组件和所述侧向挤压组件的表面包覆有碳化硅、碳化钨、二氧化硅或三氧化二铝膜层。

优选地，所述侧向挤压组件采用斜向楔紧式结构。

优选地，所述侧向挤压组件包括侧向滑块、楔紧块、斜导柱和压块，所述压块安装在所述侧向滑块的两端，所述侧向滑块和所述压块安装在所述后模仁内，所述斜导柱安装在所述楔紧块上，所述楔紧块安装在所述前模仁内，在所述侧向滑块上设有和所述斜导柱相匹配的斜凹槽，以使所述楔紧块向所述侧向滑块压紧时所述侧向滑块向内压紧所述复杂曲面外壳的两侧面。

优选地，所述侧向挤压组件还包括弹簧，所述侧向滑块上设有弹簧安装孔，所述弹簧安装在所述弹簧安装孔内。

优选地，所述前模仁、所述后模仁和所述侧向滑块均采用石墨材料制成。

优选地，在所述后模仁的底部设有抽气孔，所述抽气孔连通所述后模仁的上表面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型公开了一种复杂曲面外壳的熔接模具，采用可多向施压的熔接模具，在实现上下方向的熔接结构件施压的同时，还可同步实现侧面方向施压，满足了对热弯的曲面部件整形+熔接的工艺需求；可以将多个已经热弯处理并进行表面处理后的曲面部件进行拼接固定并进行熔接而制备得到复杂曲面外壳，通过本实用新型的熔接模具可以实现复杂3D曲面的玻璃、陶瓷或蓝宝石的成型，解决了现有在制备复杂玻璃、陶瓷或蓝宝石外壳时出现的环形内凹、大落差弧度、多向倒扣结构等无法扫光、印刷的技术难题，该制备工艺具有工艺简单、成型精度高、经济实用、操作简单、成品率高、生产成本低且适合大规模量产等优点，满足了可穿戴产品、人体工程学产品、移动电子等3C电子产品的复杂3D内凹结构的玻璃、陶瓷或蓝宝石壳体结构件轻薄时尚且实用化的发展趋势。

在进一步的方案中，在熔接模具的各个组件中可以设置发热体，在熔接的过程中利用热压工艺辅助整形，解决了两件或多件曲面部件之间因前工序的热弯尺寸误差导致的曲面部件之间熔接口不平齐的技术问题，实现了曲面部件之间的高品质熔接，提升产品品质的同时大幅提升工艺良率，进一步降低了生产成本；进一步在熔接模具表面包覆有碳化硅、碳化钨、二氧化硅或三氧化二铝膜层，提高了整形工序的稳定性，避免了热弯整形工序尺寸波动对熔接工艺的影响，减少了对曲面部件的损耗，提升了熔接工艺的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的三片板材的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例的热弯后的三个曲面部件的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例的熔接模具的展开结构示意图；

图4是图3中的整形模仁组件的结构示意图；

图5是图3中的侧向挤压组件和导向组件的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例的熔接模具的装配结构示意图；

图7是本实用新型的实施例的熔接模具对曲面部件进行熔接时的俯视示意图；

图8是图7中的A-A的截面示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的一个实施例公开了一种复杂曲面外壳的熔接模具，包括整形模仁组件和侧向挤压组件，侧向挤压组件安装在整形模仁组件内部，其中整形模仁组件包括前模仁和后模仁，前模仁和后模仁的相对的面的结构分别与复杂曲面外壳的上下表面结构相对应以压紧复杂曲面外壳的上下表面，侧向挤压组件用于压紧复杂曲面外壳的侧面。通过本实用新型的实施例的复杂曲面外壳的熔接模具，可以实现制备复杂曲面外壳，其中制备复杂曲面外壳的方法包括以下步骤：

S1：提供三片板材，将三片板材分别热弯处理，形成能够拼接成复杂曲面外壳的三个曲面部件，其中三片板材的材质为玻璃、陶瓷和蓝宝石中的一种或几种；

其中提供的三片板材110、120、130为按照产品要求进行开料切割、倒边、精雕、平模等工序加工完成的半成品，如图1所示，板材的厚度为0.4～5.0mm，或者根据产品要求加工到需要的厚度，但产品厚度低于0.4mm时，产品的加工良率低且后续加工易变形或破碎，因此厚度需尽量为0.4mm或以上，以增加后工序的良率。

将三片板材分别进行热压加工得到能够拼接成复杂曲面外壳的三个曲面部件11、12、13，如图2所示，根据不同结构要求，精度需要达到0.05～0.30mm，其中每个不同结构的曲面部件均通过对应的多套石墨热弯模具多次热弯完成，其热弯尺寸需严格控制，曲面部件的结构不受限制，但熔接面或线需尽量设计简单易拼合，方便后续加工。

S2：对三个曲面部件分别进行表面加工处理；

按照产品及工艺要求，对热弯完成后的曲面部件进行扫光、印刷、移印等辅助工序加工；在产品未最终成型为复杂内凹倒扣或环状内凹结构前，通过对半成品的曲面部件预先加工的方式，解决复杂产品无法扫光、印刷、移印的问题，其中相关印刷、移印工序的油墨等原料，需要耐高温原料。

S3：将三个曲面部件拼接成复杂曲面外壳的形状，并对拼接处进行熔接处理，形成复杂曲面外壳；

其中将三个曲面部件进行熔接在熔接模具20中进行，结合图3至图8所示，熔接模具20包括整形模仁组件21、侧向挤压组件22和导向组件23，整形模仁组件21主要起固定三个曲面部件并对三个曲面部件的熔接面起整形作用；侧向挤压组件22起到对左右方向的曲面部件施加压力作用，使各曲面部件之间能有效地熔接成一个整体，导向组件23主要起模仁组件21的前后模仁位置校准及合模导向作用。

整形模仁组件21包括前模仁211和后模仁212，前模仁211和后模仁212的相对的面(即面2111和面2121)的结构分别与复杂曲面外壳的上下表面结构相对应以压紧最终产品的上下表面，侧向挤压组件22安装在整形模仁组件21内，用于压紧复杂曲面外壳的两侧面；在后模仁212上设有三个曲面部件的定位结构及吸力固定系统(即在后模仁212上设有抽气孔2122，抽气孔2122连通后模仁212的上表面)，起到定位拼接的三个曲面部件并紧密地固定作用，提升模具的熔接品质。

侧向挤压组件22包括侧向滑块221、压块222、楔紧块223、斜导柱224和弹簧(图中未示)，压块222安装在侧向滑块221的两端，侧向滑块221和压块222安装在后模仁212内，斜导柱224安装在楔紧块223上，楔紧块223安装在前模仁211内，在侧向滑块221上设有和斜导柱224相匹配的斜凹槽2211，以可以使得楔紧块223向侧向滑块221压紧时侧向滑块221向内压紧复杂曲面外壳的两侧面；其中在侧向滑块221上设有弹簧安装孔2212，弹簧安装在弹簧安装孔2212内；另外，在侧向滑块221内部还可以设置发热棒，以提升整形与熔接效率。在侧向挤压组件22中，楔紧块223为主要侧向施压结构，通过模具的适配来调整侧向挤压力，也可制作不同尺寸的标准件，通过更换施压面尺寸来调整挤压力；斜导柱224主要起沿着斜凹槽2211的方向推动侧向滑块221前进后退的作用；弹簧是在开模的瞬间提供主要后推力，楔紧块223则其最终的主要压紧力。

导向组件23包括多根导柱231和相对应的多根导套232，多根导柱231分别安装在前模仁211上，多根导套232分别安装在后模仁212上，以实现前模仁211和后模仁212的位置校准及合模导向。

其中整形模仁组件21中的前模仁211和后模仁212、以及侧向挤压组件22中的侧向滑块221采用石墨材料制成，并分别对前模仁211、后模仁212和侧向滑块221进行抗氧化涂层工艺处理，隔绝石墨零件与空气的接触，具体采用PVD真空镀膜工艺，在高温条件下对各个石墨零件进行处理，使用特种气体释放出硅和碳，硅和碳结合，从而将石墨零件包裹起来，形成SiC保护层，所形成的SiC牢牢的粘贴在石墨零件上，在石墨零件表面形成均匀的碳化硅膜层，封住石墨零件表面的气孔并与空气隔绝，起到对石墨零件抗氧化、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的作用；另外也可采用相同的工艺方法在石墨零件表面形成碳化钨、二氧化硅或三氧化二铝膜层等，也同样起到对石墨零件抗氧化、耐磨、耐腐蚀、抗冲击的作用。侧向挤压组件22中的其他零件也均需要耐高温，以保证高温下的稳定性。

如图6所示，将熔接模具20装配好之后，结合图7和图8所示，将熔接模具20装在热弯机器上，并将预先热弯成型好的三个曲面部件11、12、13按照产品及工艺要求置入熔接模具中进行熔接与整形加工。首先将预先热弯成型好的三个曲面部件11、12、13在后模仁212的上表面2121上拼接成复杂曲面外壳的结构，并通过抽气装置接入后模仁212底部的抽气接口2123处，通过抽气起到后模仁212表面负压吸紧拼接好的曲面部件11、12、13的作用，防止因生产过程中场地、机器、合模时碰撞等因素产生的振动使产品移位，或者导致压伤曲面部件或降低成型精度的问题；然后熔接模具20进行预合模，并通过红外加热装置或者电磁波加热装置，单独对三个曲面部件11、12、13的熔接线或熔接面部分进行加热，使之熔接面熔融成可融合状态，缓慢合紧模具，因侧向挤压组件21是斜向楔紧式结构，产品的上下面先预压受力，优先对三个曲面部件11、12、13进行整形加工，使之熔接线或熔接面平整对齐，完成对三个曲面部件11、12、13的形状及熔接面整形校正的加工；在熔接模具缓慢合模时侧向挤压力一直在缓慢施加，并在模具最终合模完成时，侧向挤压力最终施加到位，产品的熔接及侧向施压加工完成，保持加热一定时间后停止加热，产品熔接面完成熔接并最终降温至稳定状态后，完成熔接加工。最后模具开模并停止后模仁212的吸气状态，取出最终产品完成熔接整形的复杂曲面外壳。

在一些制备方法的实施例中，根据产品工艺要求对一体成型完的复杂曲面外壳进行后续的抛光、强化、镀膜等工序加工，如产品的熔接线处因高温熔接出现印刷面损伤，可通过局部重印修正，最终完成复杂曲面外壳的制造。

其中在上述制备方法的实施例中，各个曲面部件可以采用不同的材质，也可采用相同的材质，即选用不同材料的板材进行热弯，其中板材的材质可以是玻璃、陶瓷或蓝宝石，即通过本实用新型实施例可以实现玻璃+陶瓷、玻璃+蓝宝石、陶瓷+蓝宝石、玻璃+陶瓷+蓝宝石之间的结合，满足不同产品的需求。

通过上述施例，能满足复杂3D曲面手机、可穿戴产品、人体工程学产品等复杂3D内凹结构玻璃的制造工艺，并能兼顾现有玻璃加工所需的扫光、印刷等玻璃配套工艺的复杂3D曲面玻璃外壳生产工艺及制备方法，具有制备工艺简单、成型精度高、模具经久耐用、经济实用、操作简单、成品率高、其生产成本低且适合大规模量产的特点，满足可穿戴产品、人体工程学产品、移动电子、3C电子产品等复杂3D内凹结构玻璃壳体结构件轻薄时尚且实用化的发展趋势；除此之外，还具有以下优点：

1、实现了复杂3D曲面玻璃热弯+熔接一体成型技术，不受产品结构限制，工艺适用性广；

2、复杂的内凹或内环形式3D曲面玻璃结构，满足了可穿戴或人体工程学产品需求，实现了一体式玻璃外壳及其制造工艺；

3、在现实复杂玻璃外壳制造工艺的同时，解决了环形内凹、大落差弧度、多向倒扣结构无法扫光、印刷的技术难题；

4、实现了除玻璃材质壳体外，还可根据产品功能要求，选择玻璃、陶瓷、蓝宝石材质之间的组合，如玻璃+陶瓷，玻璃+蓝宝石之间的结合，可满足不同产品功能的需求；

5、可多向施压的模具结构，在实现上下方向熔接结构件施压的同时，还可同步实现左右方向施压，实现了多结构件多方向熔接的同时，满足了热弯整形+熔接工艺的需求；

6、使用抗氧化涂层工艺的热弯整形模具，提高了整形工序的稳定性，避免了关键的热弯整形工序尺寸波动对熔接工艺的影响，减少了对玻璃热弯结构件的损耗，提升了熔接工艺的稳定性；

7、熔接时利用热压工艺辅助整形，解决了两件或多件热弯结构件之间因前工序的热弯尺寸误差，导致结构件熔接口不平齐的技术问题，实现了复杂3D曲面结构件之间的高品质熔接，提升产品品质的同时大幅提升工艺良率，进一步降低了生产成本；

8、工艺兼容性强，相关配套工序可直接使用现有的平面或弧面玻璃制造工艺，实现复杂异型3D曲面玻璃加工的同时，不用改变或添置新的配套加工设备，降低了生产投入的同时规避了新技术应用风险。

以上内容是结合具体的优选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技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。