热气动成型方法、热气动成型装置和热气动成型系统与流程

本发明涉及曲面玻璃坯板加工成型领域，特别涉及一种热气动成型方法、热气动成型装置。

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，将玻璃坯板坯料加热到其软化点使玻璃达到软化态，然后将该加热的玻璃坯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，玻璃坯板坯料依靠自身的重力使其下垂弯曲至内凹成型面，从而成型曲面玻璃坯板。为降低轮廓度误差，常采用在将玻璃坯板坯料加热到软化态后，利用模具上下挤压成预定形状，但是挤压会在曲面玻璃坯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，但是这种方式中易发生软化态软化态玻璃在重力用下向曲面较低的位置聚集的情况，而且在向玻璃表面吹气时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玻璃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。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术在对曲面玻璃进行成型时容易产生压痕或者造成曲面玻璃坯板的尺寸精度误差较大的情况，提供一种热气动成型方法、热气动成型装置和热气动成型系统，能够在保证曲面玻璃的曲面部分尺寸精度的前提下避免模具在玻璃坯板表面形成不必要的压痕。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种热气动成型方法，在成型时，通过型腔的形状和尺寸规范软化态玻璃坯板的形状和尺寸以及形状和尺寸精度，使成型后的玻璃的表面形状和尺寸以及形状和尺寸精度符合成品3d曲面玻璃的设计尺寸、形状的要求；设置连通型腔的溢出腔，当软化态玻璃的体积大于型腔的容积时，多余的软化态玻璃进入到溢出腔内暂存；

进一步的，包括以下步骤：

s1在下模模具内对平片的玻璃坯板进行预加热，使其达到软化点；

s2上模模具与下模模具合模形成型腔，对玻璃坯板进行预成型；

s3加热玻璃坯板并透过下模模具对玻璃坯板下方进行抽气，使玻璃坯板的上表面的压强大于下表面的压强，挤压玻璃坯板进行定型；

s4玻璃坯板和成型模具缓冷并冷却至常温；

进一步的，s3步骤中还同时透过上模模具对玻璃坯板的上方进行充气。

一种热气动成型装置，包括成型模具，成型模具包括上模模具与下模模具，上模模具和下模模具彼此相对的表面上分别设置有成型面，上模模具与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，所述溢出腔与型腔连通；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；热气动成型装置还包括气动定型工站，气动定型工站包括底板、固接在底板上表面的下加热板、设置在下加热板上方的上加热板、驱动上加热板上下滑动的动力装置、支撑动力装置的上板以及连通下模模具上气体通道的抽气装置；

进一步的，底板和下加热板上分别开有连通下模模具上气体通道的排气通道，抽气装置通过排气通道与气体通道连通；

进一步的，上模模具的成型面上开设有贯穿上模模具的气体通道；

进一步的，上加热板上设置有与上模模具上气体通道连通的进气通道，充气装置通进气通道与气体通道连通。

一种热气动成型系统，包括工作台、移模装置以及上述热气动成型装置，工作台包括依次设置的模具操作区、预热工作区、预成型工作区、气动定型工作区、缓冷工作区和冷却工作区，模具操作区设置有开模装置，预热工作区设置有加热成型模具与其上玻璃坯板的加热装置，预成型工作区设置有用于上模模具与下模模具合模的合模装置，气动定型工站设置在气动定型工作区；移模装置将成型模具从上一工作区传送至下一工作区；

进一步的，工作台成环形设置，冷却工作区与模具操作区连通，移模装置将冷却工作区上的成型模具传送至模具操作区；

进一步的，冷却工作区与气动定型工作区之间还设置有出料缓冲区，模具操作区与预热区之间设置有进料缓冲区。

本发明具有以下有益效果：

本发明中，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，当软化态的玻璃坯板进入到型腔内后与型腔之间会形成如下关系，玻璃坯板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，但由于玻璃是软化的且存在溢出腔，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；当玻璃坯板坯的厚度较薄，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向低点处移动，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。通过设置型腔、溢出腔和气体通道，使模具能够实现对玻璃板坯的气动成型，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。热气动成型装置的整体结构有助于实现曲面玻璃成型的自动循环进行，可以显著提高生产效率。

附图说明

图1是热气动成型方法流程图；

图2是本发明中热气动成型系统的实施例结构示意图；

图3是本发明热气动成型装置的结构示意图；

图4是本发明热气动成型装置实施例结构中成型模具的结构示意图。

附图标记说明，100、玻璃坯板；

200、成型模具；210、上模模具；220、下模模具；230、气体通道；240、溢出腔；250、型腔；

300、气动定型工站；310、底板；320、下加热板；330、上加热板；340、上板；350、动力装置；360、进气通道；370、排气通道；

400、工作台；410、模具操作区；420、预热工作区；430、预成型工作区；440、气动定型工作区；450、缓冷工作区；460、冷却工作区；470、进料缓冲区；480、出料缓冲区；

500、移模装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。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。

一种热气动成型方法，如图1所示，在成型时，通过型腔250的形状和尺寸规范软化态玻璃坯板100的形状和尺寸以及形状和尺寸精度，使成型后的玻璃的表面形状和尺寸以及尺寸精度符合成品3d曲面玻璃的设计尺寸、形状的要求；设置连通型腔250的溢出腔240，当软化态玻璃的体积大于型腔250的容积时，多余的软化态玻璃进入到溢出腔240内暂存。其包括以下步骤：

s1将平片的玻璃坯板100放置在下模模具220上进料后，在下模模具220内对平片的玻璃坯板100进行预加热，使其达到软化点。

s2上模模具210与下模模具220合模形成型腔250，对玻璃坯板100进行预成型，如有多余的软化态玻璃则进入溢出腔240。

s3加热玻璃坯板100并透过下模模具220对玻璃坯板100下方进行抽气，使玻璃坯板100的上表面的压强大于下表面的压强，挤压玻璃坯板100进行定型；并由型腔250对玻璃坯板100进行约束，在上下压差的作用下如有玻璃尺寸回缩则流入到溢出腔240的玻璃回流到型腔250内；优选在此过程中同时透过上模模具210对玻璃坯板100的上方进行充气。玻璃上下表面间的压差可以采用现有技术中的气动成型的压差，因不是本发明的重点不在此作过多说明。

s4玻璃坯板100和成型模具200缓冷后，并冷却至常温，取下最终成型的玻璃。在进行缓冷时冷却时间视各司的具体要求而定与常规的方法一致。

利用上述方法加工曲面玻璃，型腔250的曲面形状和尺寸要保证成型后的曲面玻璃的曲面形状和尺寸符合曲面玻璃成品的设计要求，这就需要按模具的设计规则来设计模具的型腔250形状和尺寸。在预成型过程中软化态的玻璃在重力作用下会先适应的填满型腔250，保证了玻璃的形状和尺寸在型腔250所限制的范围内。若软化态玻璃的实际体积大于型腔250的容积，则多余的玻璃会从型腔250溢出流入溢出腔240，避免预成型过程中上模模具210对玻璃的过度挤压，有助于减少玻璃曲面上压痕。在预成型后通过气动成型完成玻璃的最终定型，利用玻璃上下表面的之间的气压压差实现对玻璃的挤压成型。在此过程中收于型腔的尺寸已经考虑了玻璃坯板100在熔融状态与成型状态的收胀因素，最理想的状态下就是型腔250的容积正好与玻璃熔融后体积相当，则上模模具210与熔融玻璃坯板100间只是简单的接触关系，而者之间没有相互的压力，因此上模模具210对软化态玻璃坯板100不会造成挤压，即使发生了接触，熔融状态的玻璃也会因流动而移动，使玻璃表面回复平整，使定型后的玻璃坯板100上没有上模模具210造成的压痕，同时上模模具210还能保证3d曲面玻璃曲面形状和尺寸精度，最不理想的情况就是，型腔的容积小于熔融后玻璃的体积，则在型腔250的约束下软化态玻璃进入到溢出腔240内，上模模具210仍不会对熔融的玻璃造成挤压，因此，在成型过程中玻璃表面不会形成由于上模模具的挤压而形成的压痕，成型后的3d曲面玻璃无需对曲面进行打磨、抛光。虽然可能会在溢出腔240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、抛光整个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，玻璃坯板100与下模模具220之间的多余气体可以从气体通道230排出或者进入溢出腔240，可以避免玻璃上出现鼓包或者气泡。

一种热气动成型装置，如图2所示，包括成型模具200和气动定型工站300，在进行玻璃坯板100的气动定型时需要二者协同工作。

如图4所示，成型模具200包括上模模具210与下模模具220，上模模具210和下模模具220彼此相对的表面上分别设置有成型面，上模模具210与下模模具220合模时两个成型面之间形成型腔250。其中下模模具220和上模模具210的成型面主要起到确定玻璃坯板100曲面形状和尺寸的作用。型腔250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。型腔250的边缘设置有溢出腔240，所述溢出腔240与型腔250连通。保证在合模后，软化态的玻璃可以在型腔250中预定型为所需形状，可能存在的多余玻璃将流入溢出腔240，上模模具210不会对软化态的玻璃坯板100造成过渡的挤压，从而避免压痕的产生。需要特别注意的是，这里型腔250的具体尺寸需要考虑玻璃本身的收缩率，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250的约束下生产出玻璃的曲面形状和尺寸精度能够满足要求。

下模模具220上开设有气体通道230，气体通道230连通型腔250和成型模具200外界，以便实现透过下模模具220的抽气。优选的在上模模具210上也开设气体通道230，连通型腔250与成型模具200外界，以实现透过上模模具210的充气。气体通道230较为细小，尺寸小于2mm，保证玻璃不会进入气体通道230，气体通道230的边缘也不会在玻璃坯板100表面留下痕迹。

气动定型工站300用于实现抽气、成型模具200和其中玻璃坯板100的加热以及上模模具210与下模模具220在合模状态下相对位置的锁定。气动定型工站300包括底板310、固接在底板310上表面的下加热板320、设置在下加热板320上方的上加热板330、驱动上加热板330上下滑动的动力装置350、支撑动力装置350的上板340以及与下模模具220的气体通道230连通的抽气装置（图中未示出）。完成预成型的成型模具200被送至上加热板330与下加热板320之间时，利用动力装置350驱动上加热板330向下移动压住上模模具210，此时上加热板330和下加热板320夹住成型模具200将其锁定在合模状态，与此同时上加热板330和下加热板320发热，加热成型模具200以及其中的玻璃坯板100，使玻璃坯板100保持软化态抽气装置抽气，在玻璃坯板100的上下表面之间形成气压压差，通过气压改变它的形态。

优选气动定型工站300还配合上模模具210上的气体通道230设置充气装置（图中未示出），充气装置与上模模具210上设置的气体通道230连通，从而实现在进行抽气的同时从玻璃的上方进行充气。

为了更好的保证各成型模具200移动到气动定型工站300时，抽气装置和充气装置与成型模具200连接的气密性。优选在底板310和下加热板320上分别设置有连通下模模具220的气体通道230的排气通道370，抽气装置通过排气通道370与气体通道230连通。在上加热板330上设置有与上模模具210的气体通道230连通的进气通道360，充气装置通过进气通道360与气体通道230连通。这样在保证气体通道与充气装置和抽气装置的密封连通时，只要将成型模具200移动到合适的位置就能保证排气通道370（进气通道360）与气体通道230对齐、连通，仅通过加热板与成型模具200上平面与平面的紧贴即可实现密封，有助于实现快速、规模化的生产，提高生产效率。

一种热气动成型系统，如图2所示，包括工作台400、移模装置500、加热装置、开模装置、合模装置和上述热气动成型装置。

工作台400包括模具操作区410、预热工作区420、预成型工作区430、气动定型工作区440、缓冷工作区450和冷却工作区460。模具操作区410、预热工作区420、预成型工作区430、气动定型工作区440、缓冷工作区450和冷却工作区460依次设置。优选形成环形结构的工作台400，使冷却工作区460之后与模具操作区410相接，以便于成型加工的循环进行，有助于提高加工效率。

在模具操作区410进行玻璃的上料操作，将玻璃坯板100放置在下模模具220上，同时也是将冷却后的玻璃坯板100从成型模具200中取出的位置。开模装置设置在模具操作区410，开模装置将上模模具210移开，可以避免上模模具210干涉玻璃坯板100的放入和取出。开模装置可以采用机械手移动上模模具210，或者采用简单的直线位移装置通过顶起上模模具210的方式实现开模。

加热装置设置在预热工作区420，玻璃坯板100在预热工作区420被加热到软化点，然后塌陷至与下模模具220贴合，完成上述方法中s2的步骤。加热装置可以采用电加热装置、红外线加热装置等。

合模装置设置在预成型工作区430，合模装置移动上模模具210使上模模具210与下模模具220合模，完成上述方法中s2的步骤。合模装置可以采用机械手移动上模模具210。优选的上模模具210与下模模具220之间设置支撑装置，将上模模具210支撑在下模模具220上方且位置高于合模时的高度，保证在上料和预热过程中，上模模具210与下模模具220之间留有一定空间，保证上模模具210不影响上料和也不会在预热区对预热中的玻璃坯板100造成压迫，同时能够保证同上模模具210与下模模具220同步的在工作台400上移动。支撑装置可以采用弹性结构支撑上模模具210例如螺旋弹簧、弹簧片等，也可以采用气缸、液压缸等动力装置350。此时，合模装置也可以采用简单的直线位移装置通过压迫上模模具210下移的方式实现合模。

在缓冷工作区450完成成型模具200的缓冷。在冷却工作区460完成成型模具200的冷却。

移模装置500在进行玻璃坯板100的成型时，将成型模具200和其中玻璃坯板100从模具操作区410依次移动到各个工作区，完成成型过程中的各个步骤。移模装置500可以采用多个直线驱动装置，通过推动成型模块的方式实现移动；也可以采用传送带或者推动与传送相结合的方式进行成型模具200的移动，也可以设置机械手，进行移模操作。

优选在冷却工作区460与缓冷工作区450之间设置出料缓冲区480，在模具操作区410与预热区之间设置有进料缓冲区470。使成型模具200能够在进料缓冲区470和出料缓冲区480暂存，可以起到协调不同生产步骤的作用，有助于保证循环生产。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。