一种玻璃成型装置及方法与流程

1.本发明涉及玻璃成型领域，具体涉及一种玻璃成型装置及方法。


背景技术：

2.现有的曲面玻璃，是将平面玻璃通过模具或机台设备，以模具或刀具加工后，将成品做出具有弯曲弧度的玻璃板。
3.现有以模具制造曲面玻璃的方法，是设有上、下模具，在下模具设有曲面玻璃欲加工成形外形的模穴，将平面玻璃置下模具的模穴上后，将上下模具与平面玻璃加热至玻璃软化温度，并将上模具朝下模具对合的方式，将软化的平面玻璃压合成曲面玻璃。
4.上述现有的玻璃模压制程虽能将平板玻璃制成曲面玻璃，但其是在不改变平面玻璃厚度的情况下进行热弯成型，在玻璃制品弯曲深度、角度和弧度上有很大的限制，无法成型更加复杂的玻璃元件。


技术实现要素：

5.本发明提供一种玻璃成型装置及方法，旨在解决现有技术中存在的无法成型更加复杂的玻璃元件的技术问题。
6.本技术提供玻璃成型装置，包括：熔炉、成型模具、动力机构及管道，
7.所述熔炉设置有第一开口，所述熔炉将金属加热熔化为金属液，并存储金属液；
8.所述管道一端通过所述第一开口伸出于所述熔炉，且所述管道一端与所述成型模具连通，所述管道另一端悬置于金属液内，所述管道用于为金属液提供流动通道；
9.所述动力机构包括驱动部及与所述驱动部固定连接的冲头，所述冲头悬置于所述管道位于金属液内一端的上方，所述驱动部驱动所述冲头沿靠近或远离所述管道悬置于金属液内一端的方向移动，以驱动金属液通过所述管道流至或流出所述成型模具；
10.所述成型模具包括一空腔，所述空腔通过所述管道与所述熔炉连通，供金属液流入，玻璃预形体固定于所述空腔内，并在金属液作用下软化成型，形成玻璃元件。
11.在本技术一种可能的实现方式中，所述模具包括：所述成型模具包括：下模及与所述下模配合的上模，所述空腔包括开设在所述下模上的注入腔和开设在所述上模上的型腔，所述型腔和所述注入腔相对，所述型腔用于为玻璃预形体的成型提供成型空间，所述下模开设有一进料口，所述管道通过所述进料口与所述注入腔连通，所述注入腔的两侧设有平台部，所述平台部所在高度低于所述下模的上表面所在高度，玻璃预形体放置于所述平台部上。
12.在本技术一种可能的实现方式中，所述上模设有至少一个上模通气孔，所述至少一个上模通气孔贯穿所述上模，用于将所述型腔内的气体排出或向所述型腔内充气。
13.在本技术一种可能的实现方式中，所述下模设有至少一个下模通气孔，所述至少一个下模通气孔贯穿所述下模，用于将所述注入腔内的气体排出，或向所述注入腔内充气。
14.在本技术一种可能的实现方式中，所述上模包括上模仁以及上模座，所述上模座
包括一上腔，所述上模仁设置于所述上腔内，且所述上模仁与所述上模座可拆卸连接，所述型腔形成于所述上模仁上；所述下模包括下模仁及下模座，所述下模座包括一下腔，所述下模仁设置于所述下腔内，且所述下模仁与所述下模座可拆卸连接，所述注入腔形成于所述下模仁上。
15.在本技术一种可能的实现方式中，所述上模仁的下表面上设置有第一密封槽，用于放置密封垫，以避免金属液流出至所述成型模具外。
16.在本技术一种可能的实现方式中，所述成型模具还包括模具衬套，所述模具衬套包括一开孔，所述开孔的直径与所述进料口的直径相同，且所述模具衬套与所述下模可拆卸连接。
17.在本技术一种可能的实现方式中，所述动力机构包括：电机、传动系统以及丝杠，所述电机用于提供旋转驱动力，所述传动系统一端固定连接于所述电机的输出轴，所述传动系统另一端转动连接于所述丝杠，所述丝杠用于将所述电机提供的旋转驱动力变为直线驱动力，所述冲头固定连接于所述丝杠靠近所述管道的一端，用于在所述丝杠的带动下上下移动，所述丝杠贯穿所述第二开口，所述冲头伸入至金属液，用于为金属液提供压力。
18.在本技术一种可能的实现方式中，所述管道靠近所述成型模具一端的管道外壁贴合于所述第一开口，所述冲头外壁贴合于所述管道内壁。
19.在本技术一种可能的实现方式中，所述玻璃成型装置还包括保护模具，所述保护模具包括一空腔，所述成型模具设置在所述保护模具的空腔内。
20.本发明还提供了一种玻璃成型方法，包括：
21.将预热的玻璃预形体放置于成型模具内；
22.将熔炉内的金属加热熔化成金属液；
23.通过动力机构给熔炉内的金属液施加压力，以使金属液通过管道传递至所述成型模具，对玻璃预形体进行成型，形成玻璃元件；
24.通过动力机构给熔炉内的金属液卸压，以使金属液通过管道流回至所述熔炉；
25.对玻璃元件进行降温，并将玻璃元件从所述成型模具内取出。
26.本发明通过金属液对玻璃预形体均匀施加压力，使玻璃预形体在变形过程中各个方向所承受的压力相同，以保证在玻璃预形体厚度均匀的情况下，能够成型更加复杂的玻璃元件，从而解决现有技术中存在的无法成型更加复杂的玻璃元件的技术问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明实施例一提供的玻璃成型装置的结构示意图；
29.图2是本发明实施例一提供的熔炉的结构示意图；
30.图3是本发明实施例一提供的保护模具的结构示意图；
31.图4是本发明实施例一提供的双层模具的结构示意图；
32.图5是本发明实施例二提供的玻璃成型方法的流程图。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
36.本发明实施例提供一种玻璃成型装置及方法。以下分别进行详细说明。
37.实施例一
38.如图1和图2所示，玻璃成型装置包括：熔炉100、成型模具200、动力机构300及管道400，熔炉100用于将金属加热熔化为金属液，并对金属液进行存储，熔炉100设置有第一开口110，管道400一端通过第一开口110伸出于熔炉100，且管道400一端与成型模具200连通，管道400另一端悬置于金属液内，管道400用于为金属液提供流动通道；
39.动力机构300包括驱动部301及与驱动部301固定连接的冲头302，冲头302悬置于管道400位于金属液内一端的上方，驱动部301驱动冲头302沿靠近或远离管道400悬置于金属液内一端的方向移动，以驱动金属液通过管道400流至或流出成型模具200；
40.成型模具200包括一空腔，空腔通过管道400与熔炉100连通，供金属液流入，玻璃预形体固定于空腔内，并在金属液作用下软化成型，形成玻璃元件。
41.本技术通过金属液对成型模具200中的玻璃预形体均匀施加压力，使玻璃预形体在软化变形过程中各个方向所承受的压力相同，以保证在玻璃预形体厚度均匀的情况下，能够成型更加复杂的玻璃元件；同时，通过设置动力机构300可对玻璃预形体在变形过程中承受的压力进行控制，提高玻璃元件成型精度。
42.进一步地，如图3所示，成型模具200包括：下模210及与下模210配合的上模220，玻璃预形体固定于下模210和上模220之间。空腔包括开设在下模210上的注入腔211和开设在上模220上的型腔221，型腔221和注入腔212相对，型腔221用于为玻璃预形体的成型提供成型空间；下模210开设有一进料口211，管道400通过进料口211与注入腔212连通，注入腔212
用于盛放金属液，注入腔212的两侧设有平台部213，平台部213所在高度低于下模210的上表面所在高度，平台部213用于放置玻璃预形体。
43.本技术通过设置高度低于下模210上表面所在高度的平台部213，用于放置玻璃预形体，可保证玻璃预形体放置稳定性。
44.需要说明的是：为了保证成型后玻璃元件的精度，型腔221的开口宽度小于注入腔212的开口宽度。
45.还需要说明的是：玻璃预形体的厚度等于平台部213与下模210上表面之间的距离。通过上述设置，可保证玻璃预形体的稳定性，避免玻璃预形体在金属液的压力下发生浮动和移动，进一步提高玻璃元件的成型精度。
46.进一步地，上模220设有至少一个上模通气孔222，至少一个上模通气孔222贯穿上模220，用于将型腔221内的气体排出或向型腔221内充气。通过设置上模通气孔222可在金属液充入型腔221时，将型腔221内的气体排出，避免造成由于型腔221内气压过高导致无法填充金属液的问题。同时，设置上模通气孔222还可便于成型后的玻璃元件取出，仅需通过上模通气孔222向型腔222内充气，即可快速取出玻璃元件，方便快捷。
47.进一步地，下模210设有至少一个下模通气孔214，至少一个下模通气孔214贯穿下模210，用于将注入腔212内的气体排出，或向注入腔212内充气。通过设置下模通气孔214可在金属液充入注入腔212时，将注入腔212内的气体排出，避免造成由于注入腔212内气压过高导致无法填充金属液的问题。同时，设置下模通气孔214还可便于金属液回落至熔炉100内，具体地：当玻璃元件成型后，仅需通过下模通气孔214向注入腔212内充气，即可实现金属液回落至熔炉100内，避免注入腔212内形成负压金属液无法回流；更进一步的，当玻璃元件成型后，通过下模通气孔214向注入腔212内充气，充入注入腔212的气体可以托住玻璃元件防止玻璃元件变形，提高玻璃元件的良品率。
48.应当理解的是：上模通气孔222和下模通气孔214的个数和开设位置可分别根据型腔221和注入腔212的大小、形状进行调整，在此不作限定。
49.进一步地，如图3所示，上模220包括上模仁230以及上模座240，上模座240包括一上腔，上模仁230设置于上腔内，且上模仁230与上模座240可拆卸连接，型腔221形成于上模仁230上；下模210包括下模仁250及下模座260，下模座260包括一下腔，下模仁250设置于下腔内，且下模仁250与下模座260可拆卸连接，注入腔212形成于下模仁250上。
50.通过上述设置，可降低成型模具200的制造成本，并提高成型模具200的互换性。具体地：由于上模仁230上形成的型腔221为决定玻璃元件形状的主要因素，下模仁250用于与上模仁230配合形成玻璃元件，上模仁230和下模仁250加工精度及材料要求较高，而上模座240和下模座260不与玻璃预形体直接接触，其精度和材料要求较低，因此，在实际应用过程中，可分别对上模仁230、下模仁250、上模座240和下模座260进行加工，相比于整体结构的上模220和下模210，制造成本更低。同时，通过设置将成型模具200分开制造，模仁坏了，换下模仁，成型模具200可以继续使用，操作简易，减少整个换成型模具200的成本，提高了生产效率，降低了生产成本。
51.进一步地，如图3所示，上模仁230的下表面上设置有第一密封槽231，用于放置密封垫，以避免金属液流出至成型模具200外。
52.进一步地，如图3所示，成型模具200还包括模具衬套270，模具衬套270包括一开孔
271，开孔271的直径与进料口211的直径相同，且模具衬套270与下模210可拆卸连接。具体地，在本技术的一些实施例中，模具衬套270通过螺栓与下模210可拆卸连接。由于进料口211用于为金属液提供流道，因此，通过设置模具衬套270可减少成型进料口211自身的磨损。模具衬套270坏了，换下模具衬套270，成型模具200可以继续使用，操作简易，进一步减少整个换成型模具200的成本。同时，模具衬套270也可在成型模具200安装时，起到定位作用。
53.进一步地，如图1所示，为了节省人力，成型模具200还包括液压缸280，液压缸280贯穿上模220，并抵持于下模210，通过控制器对液压缸280进行加压和卸压，即可实现上模220和下模210的合模和分模，方便快捷。
54.进一步地，如图1和图2所示，熔炉100还包括第二开口120，驱动部301包括：电机310、传动系统320以及丝杠330，电机310用于提供旋转驱动力，传动系统320一端固定连接于电机310的输出轴，传动系统320另一端转动连接于丝杠330，丝杠330用于将电机提供的旋转驱动力变为直线驱动力，冲头302固定连接于丝杠330靠近管道400的一端，用于在丝杠330的带动下上下移动，丝杠330贯穿第二开口120，冲头302伸入至金属液内，为金属液提供压力。
55.应当理解的是：为了避免金属液泄漏，第二开口120为圆柱形，第二开口120的直径与丝杠330的外径相同。
56.本技术通过设置电机310和丝杠330控制冲头302的移动距离，控制精确，可实现提高玻璃元件的良率。
57.优选地，电机310为伺服电机，伺服电机相比于步进电机精度更高，更稳定，可更精确的控制冲头302的移动距离。
58.进一步地，如图1所示，管道400靠近成型模具200一端的管道贴合于成型模具200底部，第一开口110为圆柱形，且管道400的直径与第一开口110的直径相同，冲头302外壁贴合于管道400内壁。
59.本技术通过设置管道400的直径与第一开口110的直径相同可避免熔炉110内的金属液从管道400和第一开口110处流出，造成金属液的浪费；通过设置冲头302外壁贴合于管道400内壁，可保证冲头302可伸入管道400内，为管道400内的金属液提供压力，从而保证玻璃预形体可成型为玻璃元件。
60.进一步地，管道400包括第一竖直段410、平行段420和第二竖直段430，且第一竖直段410的直径大于平行段420和第二竖直段430的直径，通过上述设置，可提高流至成型模具200处金属液的压力，从而保证玻璃元件的成型。
61.进一步地，管道400的第一竖直段410开设有一进出液孔411，供金属液流入或流出管道400。
62.可以理解的是：冲头302外壁贴合于第一竖直段410内壁。
63.进一步地，如图4所示，玻璃成型装置还包括保护模具500，保护模具500包括一空腔，成型模具200设置在保护模具500的空腔内。通过在成型模具200外设置保护模具500，可对成型模具200进行隔热，避免当成型模具200温度过高时，操作人员无法靠近成型模具200的技术问题。
64.进一步地，为了提高保护模具500的隔热效果，在本技术的一些实施例中，玻璃成
型装置还包括设置在保护模具500与成型模具200之间的隔热垫600，通过设置隔热垫600，可进一步提高保护模具500的隔热性。
65.应当理解的是：为了便于成型模具200的放入和取出，保护模具500包括保护下模510及与保护下模510配合的保护上模520。
66.进一步地，如图4所示，隔热垫600设置在成型模具200的顶部和底部，在保护模具500的侧面与成型模具200的侧面之间形成的填充空间700内填充惰性气体，以防止空气中的氧气氧化金属液，避免金属液变质，造成玻璃元件质量受影响，同时，惰性气体也可提高保护模具500的隔热性。
67.进一步地，在保护下模510的上表面设置有第二密封槽511，第二密封槽511内填充有密封垫，避免惰性气体泄漏，进一步提高保护模具500的隔热性。
68.还应当理解的是：为了向保护模具500内充入惰性气体，保护模具500开设有至少一个保护模具充气孔530，用于向保护模具500内充入惰性气体，或将保护模具500内的惰性气体排出。
69.需要说明的是：由于本技术是通过金属液对玻璃预形体进行加压成型，因此，塑性金属的软化温度应低于玻璃预形体的熔点，其中，玻璃预形体的软化温度介于800℃到1000℃之间，因此，金属是锌、锡或巴氏合金中的一种，锌的熔点是420℃，锡的熔点是230℃，巴氏合金的熔点是47℃。在本技术的一些实施例中，金属为锡。
70.实施例二
71.本技术提供了一种玻璃成型方法，适用于实施例一中的玻璃成型装置，如图5所示，玻璃成型方法包括：
72.s100、将预热的玻璃预形体放置于成型模具200内；具体地；将预热的玻璃预形体放置于下模210的平台部213上，将上模220盖设在下模210上，并通过液压缸280将上模220和下模210固定连接；其中，玻璃的预热温度为200℃～400℃；
73.s200、将熔炉100内的金属加热熔化成金属液；具体地，通过加热设备，例如电热、电磁或火焰加热设备对熔炉100进行加热；
74.s300、通过动力机构300给熔炉100内的金属液施加压力，以使金属液通过管道400传递至成型模具200，对玻璃预形体进行成型，形成玻璃元件；具体地：电机310提供正向旋转驱动力，丝杠330在电机310的带动下向下移动，冲头302在丝杠330的带动也向下移动，冲头302伸入至熔炉100，为金属液提供压力。
75.s400、通过动力机构300给熔炉内的金属液卸压，以使金属液通过管道400流回至熔炉100；具体地：电机310提供反向旋转驱动力，丝杠330在电机310的带动下向上移动，冲头302在丝杠330的带动也向上移动，为金属液提供压力。
76.s500、对玻璃元件进行降温；可便于操作人员取出；并将玻璃元件从成型模具200内取出。具体地：为了避免在取出过程中损坏玻璃元件，可往型腔221内充入填惰性气体将玻璃元件吹出，也可用顶针顶顶持玻璃元件四周废料区将玻璃元件顶出。
77.需要说明的是：在本技术的一些实施例中，可先进行步骤s200，再进行步骤s100。
78.进一步地，为了实现玻璃元件成型后，顺利地从成型模具200中取出，在本技术的一些实施例中，在步骤s100前，还可在玻璃预形体表面喷脱模剂，避免脱模过程中玻璃元件损坏。
79.进一步地，步骤s300包括：
80.s310、快速将金属液填充至玻璃预形体下约3mm的位置处；注入腔212需同步排气，避免注入腔212内有气压导致无法填金属液；其中，金属液的温度为800℃～1000℃，与玻璃预形体软化温度一致；
81.s320、缓慢将金属液填充到玻璃预形体处；通过步骤s310和步骤s320，可避免金属液一次充填太快，将玻璃预形体冲碎及注入腔212排气不充分的问题，提高玻璃元件的成型良率；
82.s330、停止对金属液加压，停留3～5秒，将玻璃预形体的温度加热到与金属液温度相同；
83.s340、以1mm/s的速度、2～5mpa的压力充填金属液至型腔221，使玻璃预形体变形；在金属液填充完毕后，以2～5mpa的压力充填锡液，使玻璃充分成型与模具型腔一致；
84.s340、保持金属液的压力2～4秒，将玻璃预形体成型为玻璃元件。
85.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。具体实施时，以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，在此不再赘述。
86.以上对本发明实施例所提供的一种玻璃成型装置及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的结构及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。