CN109437525A - 一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具及其控制方法，包括压模和底模，底模内设有型腔，所述压模的两侧分别设有凹槽，底模的两侧设有和凹槽相啮合的凸台，凹槽和凸台的边沿均为相同曲面，压模中心设有压模曲面，型腔内设有开腔曲面，压模曲面与型腔的表曲面为具有相同曲率的曲面，压模与底模压合时，凸台插装入凹槽中且凸台的表面和凹槽的表面贴合，压模曲面压向型腔曲面，底模内对着型腔曲面区域和压模内对着压模曲面区域分别设有金属加热管，金属加热管通过导线与电源连接后再与温控器连接。本发明提高了玻璃弯曲的精度，保证了玻璃弯曲时的一致性，提升产品品质。

Description

一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具及控制方法

技术领域

本发明属于模具技术领域，具体地说是一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具及控制方法。

背景技术

如今曲面屏手机越来越受到大家的欢迎，曲面屏手机的外屏大多数为2.5D、3D的曲面玻璃，其主要优势为具有更好的视觉体验，使用时手感更加舒适，进一步增大了手机屏幕的使用面积。曲面屏手机玻璃的模具主要为底模和压模，底模为内凹，压模有一个凸台，当底模和压模啮合的时候刚好留有一个手机屏幕厚度的缝隙，大约在3mm左右。平板玻璃放置在底膜的凹槽内，玻璃略大于凹槽的宽度刚好可以使玻璃不落下，热弯玻璃时，加热使玻璃软化，压模与玻璃接触，玻璃边缘弯曲，并与底模的凹槽下表面贴合，手机玻璃被压弯。现在的玻璃热弯模具主要存在以下缺陷：1.底模和压模不可以精确的对齐，压模被加压时容易产生偏移，定位的精度较差，而且在加热过程中不能对偏移进行调整，导致手机玻璃的弯曲精度较差。2.检测得到的温度为加热板的温度，而不是压模的内部温度，测得的温度不精确。3.当型腔内的温度与设计的温度不相符时，很难通过外加热板的加热对型腔内玻璃的温度进行精确地控制，使得加热的效率较低，不节能环保。4.利用下模板的凹槽直接对平面玻璃进行弯曲，导致玻璃边缘的弯曲应力较大，容易产生裂纹和气泡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，提高了玻璃弯曲的精度，保证了玻璃弯曲时的一致性，提升产品品质。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，包括压模和底模，底模内设有型腔，所述压模的两侧分别设有凹槽，底模的两侧设有和凹槽相啮合的凸台，凹槽和凸台的边沿均为相同曲面，压模中心设有压模曲面，型腔内设有开腔曲面，压模曲面与型腔的表曲面为具有相同曲率的曲面，压模与底模压合时，凸台插装入凹槽中且凸台的表面和凹槽的表面贴合，压模曲面压向型腔曲面，底模内对着型腔曲面区域和压模内对着压模曲面区域分别设有金属加热管，金属加热管通过导线与电源连接后再与温控器连接。

所述型腔曲面的两侧还通过销轴分别转动安装一个转动范围为90度的转块，转块具有曲面段、弧面段和平面段，转块竖直状态时被型腔曲面侧边阻挡限位且曲面段与开腔曲面侧边接触，平面段与开腔底面接触，弧面段用于连接曲面段和平面段，两个转块之间的距离等于待加工工件的宽度，转块的长度等于待加工工件的长度。

所述转块与型腔侧壁之间还设有挡板，该挡板与型腔侧壁之间设有弹簧，挡板和型腔侧壁上分别设有安装孔，弹簧两端分别与挡板的安装孔、型腔侧壁的安装孔安装连接，弹簧处于自然状态时挡块抵顶着转块使该转块呈竖直的90度状态。

所述型腔曲面和压模曲面所在区域分别设有与温控器连接的无线温度传感器。

所述压模内还设有滑块，滑块内设有用于卡装挡板的中间槽，该中间槽的宽度等于挡板的厚度，滑块的两侧各设一个用于阻止挡板从中间槽中滑出的凸起，滑块端面的曲率与压模曲面的曲率相同，滑块移动到最外侧时该滑块的端面与压模曲面构成一个完整的曲率相同的组合曲面。

所述压模内还设有用于滑块滑行的滑槽。

所述凸台的高度比凹槽的深度小10mm。

所述压模和底模的一侧分别设有相同的方向标识件。

所述底模和压模均为鳞片石墨模体，并且底模底面设有槽腔，底模和压模上均设有通气孔。

一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具的控制方法，包括以下步骤：

先将放置在两个转块上，并且工件的两侧边沿与转块的边沿对接，压模与底模放置组合，通过外部加热源对压模和底模的内部进行预热升温，当温度达到设定值后停止加热；

通过无线温度传感器实时检测压模曲面和型腔曲面的温度，若检测到的温度低于设定值，则控制金属加热管进行二次加热，若检测到的温度高于设定值，则停止金属加热管的加热，将温度保持在设定值，使工件受热软化；

在设定的压强下，控制压模不断压向底模，转块被挤压推动挡板朝向型腔侧壁方向移动，弹簧被压缩，直到底模上的凸台完全压入压模的凹槽，压模停止移动，完成压合过程，再保压维持设定时间，冷却成型，完成工件的热弯操作。

所述预热升温时，采用至少两段升温，第一段升温从初始温度以匀速温度值上升到第一段设定温度，然后再从第一段设定温度值以匀速温度值上升到第二段设定温度，直到完成所有段的升温；

在控制压模压向底模的热弯过程中，按照分段式成型，每段成型过程按照设定的压强和压模温度、底模温度进行压合热弯操作，每段成型的压模温度和底模温度分别依次降低，最后再按照设定时间进行保压处理，然后冷却使工件成型，热弯过程结束。

本发明主要用于手机曲面玻璃屏幕或者手机壳的热弯加工，利用随着转块的旋转，底模使手机玻璃渐弯曲的过程是转块和玻璃逐渐接触的过程，避免了因为温度不足时突然弯曲使玻璃产生裂纹或者破损，当转块旋转90°时，刚好转块的一个侧边水平，与此同时，滑块也移动到两边，热压弯曲结束，压模的滑块滑动距离和挡板的移动距离相同，和转块的移动距离也相同，保证了弯曲玻璃时的一致性，增强了弯曲精度。

此外，可以准确地测量型腔内的温度，用金属加热管进行二次加热，当外边加热源温度达到要求温度，而内部型腔没有达到温度要求时，可以用自动控制系统对此进温度控制。提高温度的精度，有效的减少残次品的产生。

附图说明

图1为本发明压模的三维结构示意图；

图2为本发明底模的三维结构示意图；

图3为本发明底模内部剖开的三维结构示意图；

图4为本发明压模的仰视图；

图5为本发明底模的俯视图；

图6为本发明压模的开始弯曲的剖面示意图；

图7为本发明压模的结束弯曲的剖面示意图；

图8为本发明底模的开始弯曲的剖面示意图；

图9为本发明底模的结束弯曲的剖面示意图；

图10为本发明整体的热弯开始剖面示意图；

图11为本发明整体的热弯结束剖面示意图；

图12为本发明温度控制的流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如附图1-8所示，本发明一方面揭示了一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，包括压模1和底模2，底模2内设有型腔24，所述压模1的两侧分别设有凹槽3，底模2的两侧设有和凹槽3相啮合的凸台4，凹槽3和凸台4的边沿均为相同曲面，压模1中心设有压模曲面18，型腔24内设有开腔曲面25，压模曲面18与型腔曲面25为具有相同曲率的曲面，压模1与底模2压合时，凸台4插装入凹槽3中且凸台的表面和凹槽的表面贴合，压模曲面18压向型腔曲面25，底模2内对着型腔曲面25区域设有金属加热管8，压模内对着压模曲面区域设有金属加热管19，金属加热管通过导线与电源连接后再与温控器连接。凸台4插装入凹槽3中，形成对压模与底模之间的行程限位，而且确保不会偏移，不需要外部器件的辅助，有效节省了生产成本。温控器可通过连接继电器实现对电源的通断控制，实现对金属加热管的加热与否进行控制。金属加热管优选为U型无缝结构。凸台的高度比凹槽的深度小10mm。通过设置在底模和压模内部的金属加热管，离工件的表面更近，用来补偿温度没有达到要求时的温差，或者在需要恒温时对型腔的内部进行保温。

另外，所述型腔曲面25的两侧还通过销轴分别转动安装一个转动范围为90度的转块5，转块可自由转动，转块5具有曲面段、弧面段和平面段，转块竖直状态时被型腔曲面侧边阻挡限位且曲面段与开腔曲面侧边接触，平面段与开腔底面接触，弧面段用于连接曲面段和平面段，两个转块之间的距离等于待加工工件的宽度，转块的长度等于待加工工件的长度。转块初始时，处于竖直状态，将工件放置在两个转块上，工件的两侧边沿刚好与转块的边沿对接。转块的曲面段的曲率和工件的曲率相同，根据要求的不同，可以更换不同型号即曲率不同的转块进行弯曲曲率大小不同的手机屏幕，符合节能环保的发展理念，满足柔性设计。

为了保证转块5的使用灵活性，转块5与型腔24侧壁之间还设有挡板，左侧的转块对应装接挡板16，右侧的转块对应装接挡板9，挡板与型腔侧壁之间设有弹簧10，挡板和型腔侧壁上分别设有安装孔20，弹簧两端分别与挡板的安装孔、型腔侧壁的安装孔安装连接，弹簧处于自然状态时挡块抵顶着转块使该转块呈竖直的90度状态。利用弹簧的设置，当压模下压底模后，转块会被挤压朝向型腔侧壁转动即逆时针方向转动，从而带动挡板的移动对弹簧形成挤压压缩，当撤离压模后，挡板受到弹簧的回复弹力而朝向型腔中心移动，带动转块顺时针转动，直到回复初始状态。

在型腔曲面25和压模曲面18所在区域分别设有与温控器连接的无线温度传感器，该无线温度传感器为无线热电偶，可以准确地测量出0-800℃范围内的温度，精度为1℃，响应时间为3s，设在离工件的距离较近的位置，可以比较精确的测量出玻璃表面的温度。

在本实施例中，型腔曲面25所在区域的无线温度传感器6设在转块5上，能够更近的测量工件的温度。压模曲面18上设置无线温度传感器15，无线温度传感器6和无线温度传感器15一直和模具内部的空气相接触，可以准确地测量模具内部的温度，并将温度传递给温控器，温控器根据温度接收器中获得的温度决定两个金属加热管8和金属加热管19的开启和关闭，对模具进行二次加热以保证弯曲温度的准确性，提高温度的准确性同时减少了气泡的产生以及玻璃裂痕的产生概率，可以将良品率由之前的80％提高到现在的95％以上，大大提高了工作效率。利用底模和压模同时加热，使工件受热均匀，不会出现麻点、气泡或者凹坑。

所述压模1内还设有滑块14，滑块14内设有用于卡装挡板的中间槽21，该中间槽21的宽度等于挡板的厚度，比如中间槽的挡板可设为5mm,滑块14的两侧各设一个用于阻止挡板从中间槽21中滑出的凸起26，滑块14端面的曲率与压模曲面的曲率相同，滑块移动到最外侧时该滑块的端面与压模曲面构成一个完整的曲率相同的组合曲面。压模内还设有用于滑块滑行的弧形的滑槽，滑块可以沿着滑槽滑动。压模朝向底模挤压时，挡板插装入滑块的中间槽中，滑块14的两侧通过设置两个凸起26，限制了挡板从中间槽21滑出。由挡板9推动滑块14朝向型腔侧壁方向滑动直至完全移出，因为设计的滑块14的下表面和压模曲面18的曲率相同，所以滑块14的下表面完全移出时和压模曲面18刚好衔接，两个滑块上为曲面的下表面和压模曲面18构成了一个完整的曲率相同的组合曲面。耐高温压缩弹簧材料为GH4145，在980℃以下具有良好的耐腐蚀和抗氧化性能，800℃以下具有较高的强度。

以一侧为例进行说明，压模在向下加压的过程中，转块5、滑块14以及挡板9同向移动，三者的偏移量在弹簧以及滑槽的作用下保持一直相同，当凸台4的上表面与凹槽3的底面相接触时，滑块14从右侧滑到了最左侧，转块5也逆时针旋转了90度，压模因为凸台4的上表面与凹槽3的底面相接触无法继续移动，玻璃热弯结束。以上仅以其中一侧的滑块、转块、挡板为例进行方位说明，两侧的滑块的滑动方向相反，同样，型腔曲面两侧的转块的同时转动的方向也相反，彼此对称，在此不再详细赘述。

所述压模和底模的一侧分别设有相同的方向标识件27，该方向标识件可为在压模和底模相同的一侧开设的圆孔，放置压模和底模时，只需要认准圆孔位置，将圆孔所在侧放置在一起即可实现压模与底模的结合，不会放错。有效防止压模1和底模2的方向放反了影响之后的热弯加工，同时在加压弯曲过程中也便于观察辨别玻璃的方向，出问题时及时作出判断解决。

所述底模和压模均为鳞片石墨模体，导热必更好，底模的内腔开有5mm宽、3mm深的通气孔，使模具内的气体在挤压过程中可以排出，底模的下表面开有5mm宽、2mm深的槽腔12，槽腔的长度为贯穿整个底模的下表面，角度为与水平方向呈45°。模具内的空气被挤压之后通过排气孔排出，同时排气孔也方便了在加工过程中氮气作为保护气体的进入，防止模具或者玻璃在高温的情况下被空气所氧化，提高了模具的使用寿命也提高了成品率。槽腔12可以进一步增快了下加热板的传热速度，避免了局部受热不充分使玻璃产生裂痕，可以将良品率由之前的80％提高到现在的95％以上，大大提高了工作效率。

当需要用模具完成不同曲率的手机弯曲屏幕加工时，可以在主体模具不变，即压模1和底模2不变的情况下，只更换不同曲率大小的转块5，同时也要更换相配合的、相同曲率大小的镶件滑块14，按照同样的工作流程，安装完成后即可进行玻璃热弯操作。

另外，本发明还揭示了一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具的控制方法，包括以下步骤：

先将放置在两个转块上，并且工件的两侧边沿与转块的边沿对接，压模与底模放置组合，通过外部加热源对压模和底模的内部进行预热升温，当温度达到设定值后停止加热。

通过无线温度传感器实时检测压模曲面和型腔曲面的温度，若检测到的温度低于设定值，则控制金属加热管进行二次加热，若检测到的温度高于设定值，则停止金属加热管的加热，将温度保持在设定值，使工件受热软化。

在设定的压强下，控制压模不断压向底模，转块被挤压推动挡板朝向型腔侧壁方向移动，弹簧被压缩，直到底模上的凸台完全压入压模的凹槽，压模停止移动，完成压合过程，再保压维持设定时间，冷却成型，完成工件的热弯操作。

所述预热升温时，采用至少两段升温，第一段升温从初始温度以匀速温度值上升到第一段设定温度，然后再从第一段设定温度值以匀速温度值上升到第二段设定温度，直到完成所有段的升温；

在控制压模压向底模的热弯过程中，按照分段式成型，每段成型过程按照设定的压强和压模温度、底模温度进行压合热弯操作，每段成型的压模温度和底模温度分别依次降低，最后再按照设定时间进行保压处理，然后冷却使工件成型，热弯过程结束。

具体的，安装完成后，在弯曲过程中，逐渐提升温度对模具进行预热，预热大体要通过三次加热，避免一次突然升至较高的温度使玻璃产生破损，温度逐渐升高，最后一次预热的温度为压模810℃，底模795℃，因为玻璃不是晶体，因此没有固定的融点，但有软化点，此时的玻璃已经完全软化，可以进行弯曲加压。

之后开始成型步骤，成型的第一次压强为0.5Mpa，压模温度为795℃，底模温度为780℃；第二次成型的压强为0.5Mpa,压模温度为774℃，底模温度为765℃,之后进入保压阶段，压强为0.55Mpa，时间为67s，之后逐渐冷却，等待玻璃热弯成型，热弯过程结束。

模具内的空气被挤压之后通过排气孔11排出，同时排气孔11也方便了在加工过程中氮气作为保护气体的进入，防止模具或者玻璃在高温的情况下被空气所氧化，提高了模具的使用寿命也提高了成品率。底模的下表面的槽腔12可以进一步增快了下加热板的传热速度，避免了局部受热不充分使玻璃产生裂痕，可以将良品率由之前的80％提高到现在的95％以上，大大提高了工作效率。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，包括压模和底模，底模内设有型腔，其特征在于，所述压模的两侧分别设有凹槽，底模的两侧设有和凹槽相啮合的凸台，凹槽和凸台的边沿均为相同曲面，压模中心设有压模曲面，型腔内设有开腔曲面，压模曲面与型腔的表曲面为具有相同曲率的曲面，压模与底模压合时，凸台插装入凹槽中且凸台的表面和凹槽的表面贴合，压模曲面压向型腔曲面，底模内对着型腔曲面区域和压模内对着压模曲面区域分别设有金属加热管，金属加热管通过导线与电源连接后再与温控器连接。

2.根据权利要求1所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述型腔曲面的两侧还通过销轴分别转动安装一个转动范围为90度的转块，转块具有曲面段、弧面段和平面段，转块竖直状态时被型腔曲面侧边阻挡限位且曲面段与开腔曲面侧边接触，平面段与开腔底面接触，弧面段用于连接曲面段和平面段，两个转块之间的距离等于待加工工件的宽度，转块的长度等于待加工工件的长度。

3.根据权利要求2所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述转块与型腔侧壁之间还设有挡板，该挡板与型腔侧壁之间设有弹簧，挡板和型腔侧壁上分别设有安装孔，弹簧两端分别与挡板的安装孔、型腔侧壁的安装孔安装连接，弹簧处于自然状态时挡块抵顶着转块使该转块呈竖直的90度状态。

4.根据权利要求3所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述型腔曲面和压模曲面所在区域分别设有与温控器连接的无线温度传感器。

5.根据权利要求4所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述压模内还设有滑块，滑块内设有用于卡装挡板的中间槽，该中间槽的宽度等于挡板的厚度，滑块的两侧各设一个用于阻止挡板从中间槽中滑出的凸起，滑块端面的曲率与压模曲面的曲率相同，滑块移动到最外侧时该滑块的端面与压模曲面构成一个完整的曲率相同的组合曲面。

6.根据权利要求5所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述压模内还设有用于滑块滑行的滑槽。

7.根据权利要求6所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述凸台的高度比凹槽的深度小10mm。

8.根据权利要求7所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述压模和底模的一侧分别设有相同的方向标识件。

9.根据权利要求8所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具，其特征在于，所述底模和压模均为鳞片石墨模体，并且底模底面设有槽腔，底模和压模上均设有通气孔。

10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具的控制方法，包括以下步骤：

先将放置在两个转块上，并且工件的两侧边沿与转块的边沿对接，压模与底模放置组合，通过外部加热源对压模和底模的内部进行预热升温，当温度达到设定值后停止加热；

通过无线温度传感器实时检测压模曲面和型腔曲面的温度，若检测到的温度低于设定值，则控制金属加热管进行二次加热，若检测到的温度高于设定值，则停止金属加热管的加热，将温度保持在设定值，使工件受热软化；

在设定的压强下，控制压模不断压向底模，转块被挤压推动挡板朝向型腔侧壁方向移动，弹簧被压缩，直到底模上的凸台完全压入压模的凹槽，压模停止移动，完成压合过程，再保压维持设定时间，冷却成型，完成工件的热弯操作。

11.根据权利要求9所述的带温度调控的手机曲面玻璃热弯复合模具的控制方法，其特征在于，所述预热升温时，采用至少两段升温，第一段升温从初始温度以匀速温度值上升到第一段设定温度，然后再从第一段设定温度值以匀速温度值上升到第二段设定温度，直到完成所有段的升温；

在控制压模压向底模的热弯过程中，按照分段式成型，每段成型过程按照设定的压强和压模温度、底模温度进行压合热弯操作，每段成型的压模温度和底模温度分别依次降低，最后再按照设定时间进行保压处理，然后冷却使工件成型，热弯过程结束。