一种高精度曲面钢化玻璃片材的加工方法

技术领域：

本发明涉及玻璃板材的加工技术领域，尤其涉及曲面玻璃板材的加工。

背景技术：

目前曲面玻璃的加工方法是热压成型，自然冷却或者小风冷却，具体制备步骤如下：

根据曲面玻璃片的展开尺寸进行平板玻璃的下料，将平板状的普通玻璃板材加热至700℃±10℃，使玻璃板材处于软化状态，然后将之输入曲面成型下模座上，在成型下模座的上方设有与成型下模座曲面相对应的成型上模压块，通过上模芯座的下移对软化的热玻璃板材进行热压成型变形，获得曲面玻璃热坯，然后通过侧面设置的双杆托片机构将热压成型的曲面玻璃热坯从下向上托起并沿侧面移出，平放在输送线上通过自然冷却至室温或者小风冷却至室温，便得到普通玻璃材质的曲面玻璃瓦状片材，若要获得钢化的曲面玻璃则需另行钢化加工。

现有的曲面玻璃加工方法存在曲面弧形尺寸精度低，即使是同批次生产的曲面玻璃片材，不仅曲面玻璃片材的重叠吻合度差，而且曲面玻璃板材不同部位的应力也不相同，均匀性差，容易破损和自裂。申请人对现有的曲面玻璃片材的加工方法进行认真的观察、分析和研究，玻璃热坯在热压成型后用二根间隔分布的杆体将处于软化状态的曲面玻璃热坯托持，由于刚刚热压成型的玻璃热坯仍处于软化状态，此时用二根间隔分布的杆体将玻璃热坯的二侧边托起，曲面玻璃热坯在其自身重力的作用下自然会产生变形，这就使得曲面玻璃热坯在冷却最终成型后的曲面尺寸精度不统一的主要原因。软化状态玻璃坯料经热压后所形成的玻璃热坯直接进行自然冷却只能获得普通的曲面玻璃片材，而不是钢化的曲面玻璃片材，在整个曲面玻璃片料的加工过程中，由于在模压成型后整个输送和冷却过程中，曲面玻璃的托起定位方式不合理，且冷却温度场的温度差过大，这必然导致曲面玻璃板材不同部位的应力不相同，均匀性差，容易破损和自裂的。

发明内容：

本发明的目是提供一种高精度曲面钢化玻璃片材的加工方法，它既能理想克服现有技术中存在的曲面尺寸精度低的问题，又能同步实现曲面玻璃的均匀钢化，能提高曲面钢化玻璃板材不同部位应力的均匀性，减少曲面钢化玻璃板材的破损和自爆率。

本发明采取的技术方案如下：

一种高精度曲面钢化玻璃片材的加工方法，包括坯料准备工段、加热软化工段、模压成型工段、均温钢化工段和竖直冷却工段，其中，

坯料准备工段，根据曲面玻璃片材的展开尺寸对厚度相的平面玻璃板材进行下料，得到原始玻璃坯料；

加热软化工段，用通道式加热炉对原始玻璃坯料加热至700℃±10℃，使原始玻璃坯料处于软化状态，通过水平式传动辊道将软化的玻璃板材送至模压成型工段；

模压成型工段，由曲面压制成型模具对软化的玻璃板材进行挤压成型，模具预热温度控制在320℃±10℃，模压后形成680℃～670℃曲面玻璃热坯，所述曲面压制成型模具包括上模芯和下模芯，在上模芯上设有真空吸附结构，上模芯固定，下模芯上升降实现与上模芯的压合成型，在完成模压成型后，成型的曲面玻璃热坯由设置在上模芯上的真空吸附结构吸附在上模芯的下端面上，此时置在均温急冷钢化工段和模压成型工段之间的曲面吻合托持移动机构将曲面吻合托持板移至模压成型工段的曲面玻璃热坯的下方，下模芯下移，上模芯上的真空吸吸附装置真空失吸，使曲面玻璃热坯与下模芯脱模，这样曲面玻璃热坯就平放在曲面吻合托持板上，并快速移送到均温钢化工段；

均温钢化工段，由均温钢化机对待钢化的曲面玻璃热坯进行均温处理和急冷钢化处理，在均温钢化腔中，对应于待钢化曲面玻璃热坯的上下两曲面分别设有上吹风嘴组和下吹风嘴组，所有吹风嘴组与待钢化曲面玻璃热坯的对应曲面之间的距离为2～5毫米，上吹风嘴组和下吹风嘴组均通过控制阀与均温高温气源和低温钢化气源相通，曲面玻璃热坯在均温钢化工段次依次进行均温处理和急速冷却钢化处理，以提高钢化的均匀性和钢化速度；

竖直冷却工段，竖直冷却工段设置在均温钢化工段之后，在曲面玻璃热坯完成均温钢化后，位于均温钢化工位的二组托持爪下移，钢化曲面玻璃板材落放在曲线条状冷却托架上，钢化曲面玻璃板材随曲线条状冷却托架传送给竖直冷却输送机，钢化曲面玻璃板材分别插入杆式循环输送机上相邻两组竖直限位杆之间，随杆式循环输送机进行竖直冷却并前移，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

进一步，在均温钢化工段中，曲面玻璃热坯的钢化分二步进行处理，第一步用温度为500℃±10℃的热风进行钢化前均温处理，使待钢化曲面玻璃热坯温度均匀到665℃～670℃；第二步，将位于曲面玻璃热坯前后的二组托持爪上移，带动钢化曲面玻璃热坯上移，使待钢化曲面玻璃热坯与曲面吻合托持板分离，曲面吻合托持板右移至原位，用温度为0～5度冷风对待钢化曲面玻璃热坯进行全方位的急速冷却钢化到200℃±10℃即可，以提高钢化的均匀性和钢化速度。

进一步，在用温度为500℃±10℃的热风进行钢化前均温处理过程中，均化热风的流量为每平方米2～5立方米/秒，均化时间10～30秒；

进一步，在用温度为0～5度冷风对待钢化曲面玻璃热坯进行全方位的急速冷却钢化时，冷风流量为每平方米4～5立方米/秒，急冷钢化时间为10～15秒。

本发明所述曲面钢化玻璃片材是由高精度曲面钢化玻璃片材专用生产线来加工的，所述高精度曲面钢化玻璃片材专用生产线，包括加热软化炉、水平输送辊道、曲面顶压成型机、曲面托持输送机构、均温急冷钢化机、冷却托持输送机构和竖直冷却机构，加热软化炉将原始玻璃坯料加热至690℃～710℃，使平板玻璃坯料处于软化状态，用水平输送辊道将加热软化的原始玻璃坯料输送到曲面顶压成型机的模压工位，用曲面顶压成型机将软化的原始玻璃坯料挤压成曲面玻璃热坯，并通过上模芯上的真空吸附结构实现对曲面玻璃热坯的满幅吸附，通过真空吸附结构失真空和下模芯下移并行的方式实现脱模，消除曲面玻璃热坯在悬空脱模过程中因自重而产生变形，采用曲面托持输送机构将曲面玻璃热坯以满幅托持方式快速输送到均温急冷钢化机中，以消除曲面玻璃热坯在输送过程中的变形，用均温急冷钢化机对曲面玻璃热坯的上下两面进行温度均匀化处理和低温急速冷却钢化处理，提高钢化的均匀性和钢化速度。

曲面玻璃热坯的钢化分二步进行，第一步用温度为500℃±10℃的热风进行钢化前均温处理，使待钢化曲面玻璃热坯温度均匀化，均化热风的流量为每平方米2～5立方米/秒，均化时间15～30秒后，第二步，将位于曲面玻璃热坯前后的二组托持爪上移，使待钢化曲面玻璃热坯与吻合托持板分离，吻合托持板退回原位，用温度为0～5度冷风对待钢化曲面玻璃热坯进行全方面位急速冷却钢化，冷风流量为每平方米4～5立方米/秒，急冷钢化时间为10～15秒。

冷却托持输送机构的作用是将完成钢化后的曲面玻璃板材通过曲线条状冷却托架移出均温钢化工位，此时，位于均温钢化工位的二组升降式托持爪下移，钢化曲面玻璃板材落在曲线条状冷却托架上，钢化曲面玻璃板材随曲线条状冷却托架传送给竖直冷却机构，钢化曲面玻璃板材分别插入竖直冷却机构的竖直限位杆组之间，随输送机进行竖直前移冷却，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

进一步，所述曲面顶压成型机中的顶压成型模包括上模芯和下模芯，在上模芯上设有真空吸附结构，在下模芯的下方设有驱动下模芯升降的下模驱动部件，上模芯固定，下模芯由下模驱动部件带动实现上移完成顶压模合成型压制或下移脱模动作。

更进一步，所述下模驱动部件为液压伸缩油缸或伸缩气缸。

进一步，所述真空吸附结构包括通往上模芯压合面上的吸附孔道，吸附孔道与真空气泵相连接。

进一步，所述均温急冷钢化机包括上吹风嘴组、下吹风嘴组、换气阀、高温气源和低温气源，上吹风嘴组和下吹风嘴组的出风端分别对应于待钢化的曲面玻璃热坯的上下两曲面，且与曲面玻璃热坯的对应面之间距离为2～5毫米，上吹风嘴组和下吹风嘴组通过换气阀与高温气源和低温气源连接，高温气源的气体温度为500℃±10℃，进气流量为每平方米2～3立方米/秒，低温气源的气体温度为0～5度，进气流量为每平方米4～5立方米/秒。

进一步，竖直冷却机构包括带式输送机，在输送带上等间距地设有竖直限位杆组，相邻二根竖直限位杆组之间的间距容纳一块钢化曲面玻璃板材，钢化曲面玻璃板材完成钢化后，曲线条状冷却托架移至均温钢化工位，此时，均温钢化工位的二组升降式托持爪下移，钢化曲面玻璃板材落在曲线条状冷却托架上，钢化曲面玻璃板材随曲线条状冷却托架传送给竖直冷却机构，钢化曲面玻璃板材分别插入竖直冷却机构的竖直限位杆组之间，随输送线进行竖直前移，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

由于在完成曲面顶压成型后，通过设置在上模芯上的真空吸附结构将成型的曲面玻璃热坯整面悬空吸附，通过真空吸附结构失真空的下模芯下移并举的方式来实现脱模，脱模后将位于均温急冷钢化工段右侧的曲面吻合托持板移至曲面玻璃热坯的下方，当下模芯下移到极限位置时，关闭真空吸附结构，使曲面玻璃热坯失去真空吸附平放在曲面吻合托持板上，并快速移送到均温急冷钢化工段；在此过程中曲面玻璃热坯始终由曲面满幅托持状态，因此，在工位移送过程中消除了因曲面玻璃热坯的自重而造成的翅曲变形，当进入均温急冷钢化工位后，采取先均温后急冷的钢化方法，在急冷钢化前将曲面玻璃热坯改为二边顶举的悬空状态，使曲面玻璃热坯的上下曲面最大化暴露，确保同时进行低温急冷钢化，提高了曲面玻璃板钢化的均匀性和钢化速度，同时片材的硬度均匀性更好。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图；

图2为曲面钢化玻璃片材生产线的结构示意图；

图3为加热软化炉的结构示图；

图4为曲面压制成型机的结构示意图；

图5为均温急冷钢化机的结构示意图；

图6为竖直冷却装置的结构示意图；

图7为升降式托持爪的结构示意图。

图中：1-加热软化炉；2-水平输送辊道；3-曲面顶压成型机；4-曲面托持输送机构；5-均温急冷钢化机；6-冷却托持输送机构；7-竖直冷却机构；8-原始玻璃坯料；9-曲面玻璃热坯；10-钢化曲面玻璃板材；31-上模芯；32-下模芯；33-真空吸附结构；34-下模驱动部件；51-上吹风嘴组；52-下吹风嘴组；53-换气阀；54-高温气源；55-低温气源；56-升降式托持爪；61-曲线条状冷却托架；71-输送带；72-竖直限位杆组。

具体实施方式：

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

实施例1：一种高精度曲面钢化玻璃片材的加工方法，如图1～7所示，包括坯料准备工段、加热软化工段、模压成型工段、均温钢化工段和竖直冷却工段，其中，

坯料准备工段，根据曲面玻璃片材的展开尺寸对厚度相的平面玻璃板材进行下料，得到原始玻璃坯料8；

加热软化工段，用通道式加热炉对原始玻璃坯料加热至700℃±10℃，使原始玻璃坯料8处于软化状态，通过水平式传动辊道将软化的原始玻璃坯料8送至模压成型工段；

模压成型工段，由温度达320℃±10℃的曲面顶压成型模具对软化的玻璃板材进行挤压成型，形成690℃±10℃的曲面玻璃热坯9，所述曲面顶压成型模具包括上模芯31和下模芯32，在上模芯31上设有真空吸附结构33，上模芯31固定，下模芯32上升实现与上模芯31的压合成型，在完成模压成型后，成型的曲面玻璃热坯9由设置在上模芯31上的真空吸附结构33吸附在上模芯31的下端面上，此时置在均温急冷钢化工段和模压成型工段之间的曲面托持输送机构4将曲面吻合托持板移至模压成型工段的曲面玻璃热坯9的下方，上模芯31上的真空吸附装置33真空失吸，下模芯32下移，使曲面玻璃热坯9与下模芯32脱模，使曲面玻璃热坯9平放在曲面吻合托持板上，并快速移送到均温急冷钢化工段，此时曲面玻璃热坯9的温度为675℃±10℃；

均温急冷钢化工段，由均温急冷钢化机5对待钢化的曲面玻璃热坯9进行均温处理和急冷钢化处理，在均温急冷钢化机5中，对应于待钢化曲面玻璃热坯9的上下两面分别设有上吹风嘴组51和下吹风嘴组52，所有吹风嘴组与待钢化曲面玻璃热坯9的对应曲面之间的距离为2～5毫米，上吹风嘴组51和下吹风嘴组52均通过换气阀53与高温气源54和低温气源55相通，均温急冷钢化机5依次对曲面玻璃热坯9的上下两曲面进行均温处理和急速冷却钢化处理，以提高钢化的均匀性和钢化速度；

竖直冷却工段设置在均温急冷钢化工段之后，在曲面玻璃热坯9完成均温钢化后，位于均温急冷钢化工位的二组托持爪下移，钢化曲面玻璃板材10落放在曲线条状冷却托架61上，钢化曲面玻璃板材10随曲线条状冷却托架61传送给竖直冷却输送机，钢化曲面玻璃板材10分别插入竖直冷却机构7上相邻两组竖直限位杆组72之间，竖直冷却机构7进行竖直冷却并前移，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

在本例中，在均温急冷钢化工段中，曲面玻璃热坯9的钢化分二步进行，第一步用温度为500℃～510℃的热风进行钢化前均温处理，均化热风的流量为每平方米2～5立方米/秒，均化时间15～30秒，使待钢化曲面玻璃热坯9温度均匀；第二步，将位于曲面玻璃热坯9前后的二组托持爪上移，带动钢化曲面玻璃热坯9上移，使待钢化曲面玻璃热坯9与曲面吻合托持板分离，曲面吻合托持板右移至原位，用温度为0～5度冷风对待钢化曲面玻璃热坯进行全方位的急速冷却钢化，冷风流量为每平方米4～5立方米/秒，急冷钢化时间为10～15秒，以提高钢化的均匀性和钢化速度。

本发明所述钢化曲面玻璃板材由高精度曲面钢化玻璃片材专用生产线来生产，所述高精度曲面钢化玻璃片材专用生产线依次包括加热软化炉1、水平输送辊道2、曲面顶压成型机3、曲面托持输送机构4、均温急冷钢化机5、冷却托持输送机构6和竖直冷却机构7，加热软化炉1将原始玻璃坯料8加热至700℃±10℃，使平板状的原始玻璃坯料8处于软化状态，水平输送辊道2用于将加热软化的原始玻璃坯料8输送到曲面顶压成型机3的模压工位，曲面顶压成型机3将软化的玻璃坯料压制成曲面玻璃热坯9，并通过上模芯31上的真空吸附结构33实现对曲面玻璃热坯9的满幅吸附，消除曲面玻璃热坯9的自重变形，曲面托持输送机构4将曲面玻璃热坯9以满幅托持方式快速输送到均温急冷钢化机5中，以消除曲面玻璃热坯9在输送过程中的变形，均温急冷钢化机5对曲面玻璃热坯9的上下两面进行温度均匀化处理和低温急速冷却钢化，即钢化分二步进行，第一步用温度为500℃～510℃的热风进行钢化前均温处理，使待钢化曲面玻璃热坯温度均匀化，均化热风流量为每平方米2～5立方米/秒，均化时间15～30秒后，第二步，将位于曲面玻璃热坯前后的二组托持爪上移，使待钢化曲面玻璃热坯9与吻合托持板分离，吻合托持板退回右侧的原位，用温度为0～5度冷风对待钢化曲面玻璃热坯9进行全方面位急速冷却钢化，冷风流量为每平方米4～5立方米/秒，急冷钢化时间为10～15秒，提高钢化的均匀性和钢化速度。

冷却托持输送机构6的作用是将完成钢化后的钢化曲面玻璃板材10通过曲线条状冷却托架61移出均温急冷钢化工位，此时，位于均温急冷钢化工位的二组升降式托持爪56下移，钢化曲面玻璃板材10落在曲线条状冷却托架61上，钢化曲面玻璃板材10随曲线条状冷却托架61传送给竖直冷却机构7，钢化曲面玻璃板材10分别插入竖直冷却机构7上相邻二根竖直限位杆组72之间，随输送机进行竖直前移，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

在本例中，所述曲面顶压成型机3中的顶压成型模包括上模芯31和下模芯32，在上模芯31上设有真空吸附结构33，在下模芯32的下方设有驱动下模芯升降的下模驱动部件34，上模芯31固定，下模芯32由下模驱动部件34带动实现上移完成顶压模合成型压制或下移脱模动作，所述下模驱动部件34为液压伸缩油缸或伸缩气缸。所述真空吸附结构33包括通往上模芯31压合面上的吸附孔道，吸附孔道与真空气泵相连接。

所述均温急冷钢化机5包括上吹风嘴组51、下吹风嘴组52、换气阀53、高温气源54和低温气源55，上吹风嘴组51和下吹风嘴组52的出风端分别对应于待钢化的曲面玻璃热坯9的上下两曲面，且与曲面玻璃热坯9的对应面之间距离为2～5毫米，上吹风嘴组51和下吹风嘴组52通过换气阀53与高温气源54和低温气源55连接，高温气源54的气体温度为500℃～510℃，进气流量为每平方米2～3立方米/秒，低温气源55的气体温度为0℃～5℃度，进气流量为每平方米4～5立方米/秒。

所述竖直冷却机构7包括带式输送机，在输送带71上等间距地设有竖直限位杆组72，相邻二根竖直限位杆组72之间的间距容纳一块钢化曲面玻璃板材10，钢化曲面玻璃板材10完成钢化后，曲线条状冷却托架61移至均温钢化工位，此时，均温钢化工位的二组升降式托持爪56下移，钢化曲面玻璃板材10落在曲线条状冷却托架61上，钢化曲面玻璃板材10随曲线条状冷却托架61传送给竖直冷却机构7，钢化曲面玻璃板材10分别插入竖直冷却机构7的竖直限位杆组72之间，随输送线进行竖直前移，当移到未端时已冷却至室温，即可下线入库。

由于在进行模压前，模具已预热至320℃±10℃，因此，完成曲面顶压成型后，曲面玻璃热坯9的温度仍保持在690℃±10℃，通过设置在上模芯31上的真空吸附结构33将成型的曲面玻璃热坯9整面悬空吸附，通过真空吸附结构33失真空的下模芯32下移并举的方式来实现脱模，脱模后将位于均温急冷钢化工段右侧的曲面吻合托持板移至曲面玻璃热坯9的下方，当下模芯32下移到极限位置时，关闭真空吸附机构33，使曲面玻璃热坯9失去真空吸附平放在曲面吻合托持板上，并快速移送到均温急冷钢化工段；在此过程中曲面玻璃热坯9始终由曲面满幅托持状态，因此，在工位移送过程中消除了因曲面玻璃热坯9的自重而造成的翅曲变形，当进入均温急冷钢化工位后，采取先均温后急冷的钢化方法，将曲面玻璃热坯9的温度控制在670℃±10℃，在急冷钢化前将曲面玻璃热坯9改为二边顶举的悬空状态，使曲面玻璃热坯9的上下曲面最大化暴露，最后用温度为0℃～5℃进行急速冷却，确保同时进行低温急冷钢化，提高了曲面玻璃板钢化的均匀性和钢化速度，同时片材的硬度均匀性更好。