CN109796125B - 离心成型加工方法及其加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种离心成型加工方法，该离心成型加工方法包括如下步骤：将待成型工件放置于一压型面上，并使用夹具对所述待成型工件进行固定；驱动所述压型面和所述待成型工件绕一中心轴旋转，并对所述待成型工件进行加热；经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件。本发明还公开一种离心成型加工装置，适用于上述的离心成型加工方法。本发明压型工件生产成本低且合格率高。

Description

离心成型加工方法及其加工装置

技术领域

本发明涉及成型加工技术领域，特别涉及一种离心成型加工方法及其加工装置。

背景技术

成型加工是一种用于工件的最终表面轮廓相匹配的成型加工工具使工件成型的加工方法。目前，成型加工是通过使用上下凹凸石墨模具对玻璃、亚克力板等工件进行压型，但这种做法一台机器要使用10～20套模具，生产成本较高。因10～20套模具的精度无法保证一致，从而影响加工出来的工件会因为模具的不同而产生工件批次的尺寸、效果不同，无法精确的管控工件的尺寸、效果，并且还因为上下模板之间的加工误差而导致工件无法完全贴合于某一面，从而影响到工件生产尺寸不合格、大小边、折痕等一系列不良因素产生。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种离心成型加工方法，旨在解决现有技术中压型工件生产成本高且合格率低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种离心成型加工方法，该离心成型加工方法包括如下步骤：

将待成型工件放置于一压型面上，并使用夹具对所述待成型工件进行固定；

驱动所述压型面和所述待成型工件绕一中心轴旋转，并对所述待成型工件进行加热；

经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件。

优选地，所述驱动所述压型面和所述待成型工件绕一中心轴旋转，并对所述待成型工件进行加热的步骤包括：

开始对所述待成型工件进行加热，驱动所述压型面和所述待成型工件旋转至第一速度，使所述夹具离开所述待成型工件；

驱动所述压型面和所述待成型工件旋转从所述第一速度升至第二速度，将所述待成型工件加热至预设温度。

优选地，所述经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件的步骤包括：

驱动所述压型面和所述待成型工件以所述第二速度旋转所述预设时间后，停止对所述待成型工件加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转；

在所述压型面和所述待成型工件旋转从所述第二速度降至第一速度时，使用所述夹具对所述待成型工件进行固定；

所述压型面和所述待成型工件停止旋转，获得成型工件。

优选地，在所述经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件的步骤之后，所述离心成型加工方法还包括：

对所述成型工件进行冷却。

本发明还提出一种离心成型加工装置，适用于以上所述的离心成型加工方法，该离心成型加工装置包括底座、旋转架、模型、电机、固定机构和加热机构，其中：

所述旋转架可转动地设置在所述底座上，所述旋转架包括转轴和多个绕所述转轴分布的工位，每一个所述工位上固设有所述模型，所述模型用于支撑工件且给工件提供朝向所述转轴的压型面；

所述电机位于所述底座上，所述电机的输出轴与所述转轴传动连接；

每一个所述模型的一侧均设置有所述固定机构，所述固定机构用于将工件固定在所述模型上；

所述加热机构用于对每一个所述工位上的工件进行加热。

优选地，所述旋转架包括绕所述转轴依次设置的若干个支撑件，所述支撑件连接有用于安装所述模型的安装件。

优选地，所述固定机构包括安装在所述旋转架上的支撑杆和可转动地设置在所述支撑杆上的杠杆，所述支撑杆沿所述转轴的径向延伸，所述杠杆靠近所述模型的一端安装有用于压持所述模型上放置的工件的固定件，远离所述模型的一端安装有用于平衡所述固定件的平衡件。

优选地，所述加热机构包括设置在所述底座上的发热层，所述发热层形成容置所述旋转架和所述模型的密封加热空间，所述发热层的外侧设置有隔热层。

本发明的有益效果在于：在本发明的离心成型加工方法中，将工件放置于一压型面上，驱动压型面和工件绕一中心轴进行高速旋转，并对工件进行加热软化，工件受到离心力而在压型面上受压变形，实现对工件的离心成型加工。对工件进行离心成型加工的方法，相比较通过上下模具对工件进行压型，可减少模具的使用数量，降低生产成本，提高经济效益；并且，巧妙地利用离心力对工件进行施力压型，可使工件完全贴合压型面，减少了加工误差，提高工件的成型质量，从而提高了压型工件的生产合格率。

附图说明

图1为本发明一实施例中离心成型加工方法的流程图；

图2为本发明另一实施例中离心成型加工方法的流程图；

图3为本发明又一实施例中离心成型加工方法的流程图；

图4为本发明一实施例中离心成型加工装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中离心成型加工装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

本发明提出一种离心成型加工方法，如图1所示，包括如下步骤：

S100：将待成型工件放置于一压型面上，并使用夹具对待成型工件进行固定。

在本步骤中，待成型工件为玻璃工件，可通过模具提供对玻璃工件的压型面，压型面刻制为压型玻璃工件所需的压型形状。其中，压型面需为竖直的压型面，并通过人工或采用搬运机构将玻璃工件放置到模具的压型面上的预设压型位置，避免因玻璃工件摆放至模具的压型面上的位置不对而导致后续压型错误。在模具上放置好玻璃工件后，通过夹具将玻璃工件固定到模具上，方便下一道工序的进行。

S200：驱动压型面和待成型工件绕一中心轴旋转，并对待成型工件进行加热。

在本步骤中，驱动模具以及模具上的玻璃工件绕一中心轴旋转，玻璃工件因作圆周运动而受到离心力，离心力的计算公式为F＝MRω²，其中，M为玻璃工件的质量，R为旋转半径，ω为转速。可根据玻璃工件的质量、旋转半径以及转速计算出玻璃工件所受离心力的大小，例如，当玻璃工件的质量为0.022kg，旋转半径为0.25m，转速为6000r/min，玻璃工件所受到的压型力约为2169N。此时，玻璃工件所受到的离心力即为玻璃工件在模具上所受到的压型力。另外，通过热传导或热辐射等加热方式对玻璃工件进行加热，使玻璃工件软化，方便对玻璃工件进行压型。

S300：经过预设时间后停止对待成型工件进行加热，并停止驱动压型面和待成型工件旋转以获得成型工件。

在本步骤中，玻璃工件持续受到压型力，经过预设时间后，玻璃工件压型完全，停止对玻璃工件进行加热。并且，停止驱动模具和玻璃工件旋转，模具以及玻璃工件停止运动后，玻璃工件不再受到压型力，获得成型的玻璃工件。

在本发明一较佳实施例中，驱动压型面和待成型工件绕一中心轴旋转，并对待成型工件进行加热的步骤包括：

S210：开始对待成型工件进行加热，驱动压型面和待成型工件旋转至第一速度，使夹具离开待成型工件；

在本步骤中，开始对玻璃工件进行加热，驱动模具和玻璃工件旋转至第一速度，夹具不再对玻璃工件进行固定，以防止夹具在后续的加热过程中对加热软化的玻璃工件的表面造成损坏，此时，玻璃工件靠其自身所受的离心力而固定在模具的压型面上。

S220：驱动压型面和待成型工件旋转从第一速度升至第二速度，将待成型工件加热至预设温度。

在本步骤中，驱动模具以及玻璃工件旋转从第一速度升至第二速度。其中，根据玻璃工件完全变形时所需压型力的大小，由离心力的计算公式可计算出第二速度。所以，驱动模具以及玻璃工件以第二速度旋转，玻璃工件受到其完全变形时所需的压型力。另外，将玻璃工件加热至预设温度，使玻璃工件软化至可变形的状态。

在上一实施例中，经过预设时间后停止对待成型工件进行加热，并停止驱动压型面和待成型工件旋转以获得成型工件的步骤包括：

S310：驱动压型面和待成型工件以第二速度旋转预设时间后，停止对待成型工件加热，并停止驱动压型面和待成型工件旋转；

在本步骤中，驱动模具和玻璃工件以第二速度旋转预设时间，是为了使玻璃工件与压型面完全贴合，使玻璃工件变形完整，提高生产质量。在经过预设时间后，停止对玻璃工件进行加热，玻璃工件开始降温，并逐渐硬化。停止驱动模具和玻璃工件旋转，模具和玻璃工件的旋转速度逐渐降低，玻璃工件所受到的离心力逐渐减小。

S320：在压型面和待成型工件旋转从第二速度降至第一速度时，使用夹具对待成型工件进行固定；

在本步骤中，模具和玻璃工件旋转速度逐渐降低，玻璃工件所受到的离心力逐渐减小，并在第二速度降至第一速度时，夹具重新对玻璃工件进行固定，因随着旋转速度的降低，玻璃工件因所受到的离心力不足以使其继续固定至模具的压型面上，可避免玻璃工件从模具上掉落。

S330：压型面和待成型工件停止旋转，获得成型工件。

在本步骤中，模具和玻璃工件完全停止旋转，模具和玻璃工件保持静止状态，获得成型的玻璃工件。在获得成型的玻璃工件后，可通过搬运机构将成型的玻璃工件从模具的压型面上取下。

在本发明一较佳实施例中，如图1所示，在经过预设时间后停止对待成型工件进行加热，并停止驱动压型面和待成型工件旋转以获得成型工件的步骤之后，离心成型加工方法还包括：

S400：对成型工件进行冷却。

在本步骤中，对玻璃工件可进行自然冷却，或者将玻璃工件放置于一冷却装置中进行冷却，加速玻璃工件的冷却，节省进入下一道工序的过渡时间，提高工作效率。

本发明还提出一种离心成型加工装置，适用于上述的离心成型加工方法，如图4所示，该离心成型加工装置包括底座100、旋转架200、模型300、电机400、固定机构和加热机构，其中：

旋转架200可转动地设置在底座100上，旋转架200包括转轴210和多个绕转轴210分布的工位，每一个工位上固设有模型300，模型300用于支撑工件10且给工件10提供朝向转轴210的压型面。本实施例中，转轴210为旋转架200的基础结构且位于旋转架200的旋转中心，旋转架200通过竖直设置的转轴210穿过底座的安装板，转轴210与安装板之间设置轴承，旋转架200可在底座100上转动。模型300通过螺丝固定在旋转架200上，旋转架200上安装多个模型300，多个模型300均可随旋转架200绕其转轴210进行旋转，可同时加工多个工件10，生产效率高。旋转架200可由耐高温金属材料制成，比如铸铁。其中，模型300可为凸模或凹模，并且模型300在其顺着旋转架200旋转方向的两端分别设置挡位，防止工件10顺着旋转架200的旋转方向飞出，模型300由石墨或金属等耐高温材料制成。

电机400位于底座100上，电机400的输出轴与转轴210传动连接。本实施例中，电机400的输出轴朝下设置且穿过底座100的安装板110，电机通过螺丝安装在底座100的安装板110上，电机400的输出轴和旋转架200的转轴210上均设置转动轮，电机400和旋转架200通过在转动轮上套设皮带，电机通过皮带对旋转架200进行传动，从而带动旋转架200快速旋转。

每一个模型300的一侧均设置有固定机构，固定机构用于将工件10固定在模型300上。本实施例中，固定机构可为设置在旋转架200上的若干根螺杆，螺杆一端固设有用于与工件10接触并顶住工件10的顶件，并且螺杆连接有电子***，电子***控制螺杆拧紧使得顶件顶住工件10，以使工件10在模型300上保持不动，防止工件10在旋转架200转动时偏离模型300上的预设压型位置。

加热机构用于对每一个工位上的工件10进行加热。本实施例中，加热机构可为安装在旋转架200上、朝向模型300的压型面设置的电阻丝层，电阻丝层对模型300和工件10进行加热，升温快。

在本发明一较佳实施例中，如图4和图5所示，旋转架200包括绕转轴210依次设置的若干个支撑件220，支撑件220连接有用于安装模型300的安装件230。安装件230可由耐高温金属材料制成，比如铸铁。支撑件220的一端与转轴210可焊接固定，另一端与安装件230通过螺丝连接固定，并在安装件上安装模型300，结构稳固、工作可靠。

在本发明一较佳实施例中，固定机构包括安装在旋转架200上的支撑杆510和可转动地设置在支撑杆510上的杠杆520，支撑杆510沿转轴210的径向延伸，杠杆520靠近模型300的一端安装有用于压持模型300上放置的工件10的固定件530，远离模型300的一端安装有用于平衡固定件530的平衡件540。其中，支撑杆510、杠杆520、固定件530和平衡件540均采用耐高温金属材料制成，比如铸铁。固定件530可通过点或面压持工件10，所用模型300不同，压持位置也不同，固定件530的具体形状在此不作描述，需根据压型的实际情况制定。本实施例中，支撑杆510垂直于转轴210设置，支撑杆510一端与旋转架200的转轴210固定连接，另一端设置有螺栓，杠杆520套设在螺栓上且可绕螺栓在支撑杆510上转动，螺栓为杠杆520的支点。杠杆520包括第一本体521和自第一本体521延伸的第二本体522，第一本体521位于第二本体522的上方且与第二本体522呈锐角或直角设置，第一本体521朝向模型300的压型面设置且安装有固定件530，平衡件540安装于第二本体522上。第一本体521靠近模型300所在一方，因第一本体521与第二本体522之间呈锐角或直角设置，则第二本体远离模型300。本实施例中，如图4所示，平衡件540处于固定件530下方，设置平衡件540的重量大于固定件530。根据杠杆平衡原理，位于杠杆520一端的平衡件540靠其自身重力带动位于杠杆520另一端的固定件530从上至下运动，从而使固定件530与工件10接触并将工件10压持在模型300的压型面上，压持稳固。其中，平衡件540所受到的离心力会随着旋转架200转速的增加而增大，根据力的平衡，当旋转架200到达一定的转速时，固定件530脱离工件10并不再对工件10进行固定，工件10靠其自身所受的离心力而固定在模型300的压型面上，方便其他工序的有效进行。

在本发明一较佳实施例中，如图4和图5所示，加热机构包括设置在底座100上的发热层610，发热层610形成容置旋转架200和模型300的密封加热空间1，发热层610的外侧设置有隔热层620。发热层610由电磁线圈组成，电磁线圈以旋转架200的旋转中心为圆心设置，电磁线圈所围绕的发热层的半径大于旋转架200的旋转半径，从而形成可容置旋转架200和模型300的密封加热空间1，密封发热空间1为圆柱形空间。模型300处于密封发热空间1内且可随旋转架200在密封加热空间1内转动，电磁线圈通电散发热量至密封加热空间1内以对模型300和工件10进行加热，本实施例中，采用密封、热辐射的方式对工件10进行加热，加热速度快。另外，发热层610的外侧设置有隔热层620，隔热层620优选保温棉的材料制成。隔热层620用于对密封加热空间1进行保温，增强密封加热空间1的加热效果，提高工作效率。

以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (7)

1.一种离心成型加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

将待成型工件放置于一压型面上，并使用夹具对所述待成型工件进行固定，所述压型面为竖直的压型面；

驱动所述压型面和所述待成型工件绕一中心轴旋转，并对所述待成型工件进行加热，包括：开始对所述待成型工件进行加热，驱动所述压型面和所述待成型工件旋转至第一速度，使所述夹具离开所述待成型工件，所述待成型工件靠其自身所受的离心力固定于所述压型面上；驱动所述压型面和所述待成型工件旋转从所述第一速度升至第二速度，所述待成型工件受到使其完全变形所需的压型力，将所述待成型工件加热至预设温度；

经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件。

2.根据权利要求1所述的离心成型加工方法，其特征在于，所述经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件的步骤包括：

驱动所述压型面和所述待成型工件以所述第二速度旋转所述预设时间后，停止对所述待成型工件加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转；

在所述压型面和所述待成型工件旋转从所述第二速度降至第一速度时，使用所述夹具对所述待成型工件进行固定；

所述压型面和所述待成型工件停止旋转，获得成型工件。

3.根据权利要求1所述的离心成型加工方法，其特征在于，在所述经过预设时间后停止对所述待成型工件进行加热，并停止驱动所述压型面和所述待成型工件旋转以获得成型工件的步骤之后，所述离心成型加工方法还包括：

对所述成型工件进行冷却。

4.一种离心成型加工装置，适用于权利要求1-3任意一项所述的离心成型加工方法，其特征在于，包括底座、旋转架、模型、电机、固定机构和加热机构，其中：

所述旋转架可转动地设置在所述底座上，所述旋转架包括转轴和多个绕所述转轴分布的工位，每一个所述工位上固设有所述模型，所述模型用于支撑工件且给工件提供朝向所述转轴的压型面；

所述电机位于所述底座上，所述电机的输出轴与所述转轴传动连接；

每一个所述模型的一侧均设置有所述固定机构，所述固定机构用于将工件固定在所述模型上；

所述加热机构用于对每一个所述工位上的工件进行加热。

5.根据权利要求4所述的离心成型加工装置，其特征在于，所述旋转架包括绕所述转轴依次设置的若干个支撑件，所述支撑件连接有用于安装所述模型的安装件。

6.根据权利要求5所述的离心成型加工装置，其特征在于，所述固定机构包括安装在所述旋转架上的支撑杆和可转动地设置在所述支撑杆上的杠杆，所述支撑杆沿所述转轴的径向延伸，所述杠杆靠近所述模型的一端安装有用于压持所述模型上放置的工件的固定件，远离所述模型的一端安装有用于平衡所述固定件的平衡件。

7.根据权利要求4所述的离心成型加工装置，其特征在于，所述加热机构包括设置在所述底座上的发热层，所述发热层形成容置所述旋转架和所述模型的密封加热空间，所述发热层的外侧设置有隔热层。