CN111138075A - 玻璃产品的成型模具、成型设备以及加工方法 - Google Patents

玻璃产品的成型模具、成型设备以及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了玻璃产品的成型模具、成型设备以及加工方法，玻璃产品成型设备包括供气装置和玻璃产品成型模具，玻璃产品成型模具包括具有第一成型面的下模芯以及具有第二成型面的上模芯，第一成型面位于下模芯靠近上模芯的一侧，第二成型面位于上模芯靠近下模芯的一侧并与第一成型面相对且围成型腔，下模芯设有设于下模芯的第一进气口、形成于第一成型面的第一出气口、以及形成于下模芯内并连通第一进气口和第一出气口的第一气流通道，通过从第一进气口通入气体，利用气压在玻璃产品还未完全冷却的情况下将其推离下模芯，避免了玻璃产品成型过程中的诸多不利影响并减少了生产时间。

Description

玻璃产品的成型模具、成型设备以及加工方法
【技术领域】
本发明涉及玻璃成形技术领域，尤其涉及一种玻璃产品的成型模具、成型设备以及加工方法。
【背景技术】
透镜是由透明物质(如玻璃、水晶等)制成的一种光学元件,透镜可广泛应用于安防、车载、数码相机、激光、光学仪器等各个领域，随着市场不断的发展，透镜技术也越来越应用广泛。特别是随着互联网时代的发展，电子设备的运用越来越多的进入人们的生活，比如手机、平板电脑、笔记本等，对透镜应用于电子产品的要求也越来越高。
现有技术中，对于由玻璃材质制成的晶圆级透镜，一般采用玻璃加工模具通过热成型来生产，该种玻璃加工模具合模后，模具本体会围成具有预设形状的间隙，从而利用该间隙来局限加热状态的玻璃基材的形状使其成型，然后进行冷却以成型具有预设形状的玻璃产品，由于重力的作用，玻璃产品会在模具本体底部冷却下来。
然而，现有技术中的玻璃加工模具在加工过程中，存在如下问题：
1、在成型过程的最后一步，玻璃产品301可能会与模具302的特征处303粘在一起，或者在某个随机点304与模具粘接在一起，形成点接触，如图6所示，其中箭头表示玻璃产品301的收缩方向；由于玻璃产品301的粘接区域会冷却的更快，这就可能导致玻璃产品收缩不均匀，使得玻璃产品301发生变形现象，如图7所示。
2、在成型过程中，玻璃产品301与模具302表面的附着力强，虽然在冷却过程中，附着力会逐渐降低，但是实现玻璃产品301完全冷却并自行释放需要的时间长，因此增加成本。另外，如果粘合力太强的话，很有可能会造成玻璃产品301破裂。
3、具有高角度特征的模具302在玻璃产品301收缩过程中会增加破碎玻璃产品301的风险，因为玻璃在冷却过程中收缩率比模具更大，而且模具302的高角度特征会阻止玻璃产品301在水平方向自由收缩。对于大直径的玻璃产品来说，对其影响更大。由于玻璃产品301的热膨胀系数比模具302的热膨胀系数大，因此玻璃产品301收缩的更多，如图8所示，其中箭头表示玻璃产品301和模具302的收缩方向；当模具302与玻璃产品301之间由收缩差异导致的应变大于玻璃产品301所能承受的应变时，玻璃产品301就会发生破裂，如图9所示。
因此，有必要提供一种新的模具来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的第一个目的在于提供一种能够使玻璃产品冷却更加均匀，同时不会阻止玻璃产品自然收缩的玻璃产品成型模具。
本发明的技术方案如下：
一种玻璃产品成型模具，包括具有第一成型面的下模芯以及具有第二成型面的上模芯，所述第一成型面位于所述下模芯靠近所述上模芯的一侧，所述第二成型面位于所述上模芯靠近所述下模芯的一侧并与所述第一成型面相对且围成型腔，所述下模芯还包括位于所述型腔外的第一外表面；所述第一成型面包括用于成型所述玻璃产品的第一成型部以及位于所述第一成型部外周的第一支撑部，所述下模芯设有形成于所述第一外表面的第一进气口、形成于所述第一支撑部的第一出气口、以及形成于所述下模芯内并连通所述第一进气口和所述第一出气口的第一气流通道。
作为一种改进方式，所述第一外表面包括与所述第一成型面相对的第一底壁、自所述第一底壁边缘朝所述第一成型面方向延伸并与所述第一成型面相连的第一外侧壁；所述第一进气口设于所述第一外侧壁，所述第一气流通道包括从所述第一进气口沿所述下模芯的径向延伸的第一流道和从所述第一出气口沿所述下模芯的厚度方向延伸至所述下模芯内的第二流道，所述第二流道与所述第一流道连通。
作为一种改进方式，至少两个所述第一出气口间隔设置于所述第一支撑部，所述第一出气口与所述第二流道一一对应。
作为一种改进方式，所述第一成型面包括相互间隔设置的至少两个所述第一成型部，所述第一出气口设置在相邻两所述第一成型部之间。
作为一种改进方式，多个所述第一成型部呈陈列排布，所述第一出气口位于所述第一成型面的中心区域。
作为一种改进方式，所述第一成型面的轮廓为圆形，若干个所述第一出气口环绕所述第一成型面的圆心等间距分布。
作为一种改进方式，所述上模芯还包括位于所述型腔外的第二外表面，所述第二成型面包括与所述第一成型部对应的第二成型部以及位于所述第二成型部外周的第二支撑部，所述上模芯设有形成于所述第二外表面的第二进气口、形成于所述第二支撑部的第二出气口、以及形成于所述上模芯内并连通所述第二进气口和所述第二出气口的第二气流通道。
本发明的第二个目的在于提供一种玻璃产品成型设备，包括如上所述的玻璃产品成型模具以及用于通过所述第一进气口向所述第一气流通道中通入气体的供气装置。
本发明的第三个目的在于提供一种玻璃产品加工方法，包括：
提供玻璃基材和玻璃产品成型设备，所述玻璃产品成型模具为如上所述的玻璃产品成型设备；
将所述玻璃基材放置于所述型腔中并在所述玻璃基材上成型与所述第一成型部对应的玻璃产品；
在所述玻璃产品的温度下降到玻璃化转变温度值以下时，所述供气装置通过所述第一进气口向所述第一气流通道中通入气体，气体从所述第一出气口吹出使所述玻璃基材与所述下模芯分离；
冷却所述玻璃产品。
作为一种改进方式，
所述第一成型面包括多个相互间隔设置的所述第一成型部，所述玻璃产品与所述第一成型部一一对应，所述玻璃产品加工方法还包括：
冷却完成后，切割所述玻璃基材以获得所述玻璃产品。
本发明的有益效果在于：本发明的玻璃产品成型模具在玻璃产品已经形成透镜几何形状并且玻璃产品冷却到低于玻璃化转变温度Tg的阶段，通过从第一进气口通入具有足够压力的惰性气体，利用气压将玻璃产品推离下模芯，消除了玻璃产品与下模芯之间的热膨胀系数差异带来的影响，使玻璃产品冷却更加均匀，同时模芯组件中存在的任何特征都不会阻止玻璃产品的自然收缩，此外，通过更早地移出玻璃产品，能够减少生产时间，降低成本。
【附图说明】
图1为本发明的玻璃产品成型设备的分解图；
图2为本发明的玻璃产品成型设备的侧视图；
图3为图2的A-A向视图；
图4为本发明的下模芯的俯视图；
图5为本发明的上模芯的仰视图；
图6为现有玻璃产品与模具的结构示意图；
图7为现有玻璃产品因热量分布不均匀而发生变形的示意图；
图8为现有玻璃产品与模具收缩时的示意图；
图9为现有玻璃产品因收缩差异而发生破裂的示意图。
附图说明：
1、玻璃产品成型设备；
10、玻璃产品成型模具；
20、供气装置；
100、下模芯；11、第一成型面；111、第一成型部；112、第一支撑部；12、第一外表面；121、第一底壁；122、第一外侧壁；
200、上模芯；21、第二成型面；211、第二成型部；212、第二支撑部；22、第二外表面；221、第二底壁；222、第二外侧壁；
31、第一进气口；32、第一出气口；33、第一气流通道；331、第一流道；332、第二流道；
41、第二进气口；42、第二出气口；43、第二气流通道；431、第三流道；432、第四流道；
500、型腔；
2、玻璃基材。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
如图1-图5所示，本发明实施例提供一种玻璃产品成型设备1，玻璃产品成型设备1包括玻璃产品成型模具10和用于给玻璃产品成型模具10通入气体的供气装置20，玻璃产品成型模具10包括具有第一成型面11的下模芯100和具有第二成型面21的上模芯200，第一成型面11位于下模芯100靠近上模芯200的一侧，第二成型面21位于上模芯200靠近下模芯100的一侧并与第一成型面11相对且围成型腔500，下模芯100还包括位于型腔500外的第一外表面12；第一成型面11包括用于成型玻璃产品的第一成型部111以及位于第一成型部111外周的第一支撑部112，下模芯100设有形成于第一外表面12的第一进气口31、形成于第一支撑部112的第一出气口32、以及形成于下模芯100内并连通第一进气口31和第一出气口32的第一气流通道33，第一进气口31形成于第一外表面12，供气装置20用于通过第一进气口31向第一气流通道33中通入气体。
玻璃基材2在玻璃产品成型模具10中成型为玻璃产品，在玻璃产品已经形成透镜的几何形状并且温度下降到玻璃化转变温度值以下时利用供气装置20从第一进气口31泵入具有足够压力的惰性气体，气体到达第一出气口32并接触玻璃产品，利用气压将玻璃产品推离下模芯100，不需要移动机械部件，例如顶针、顶针格栅就能够达到使玻璃产品脱离第一成型部111的目的，这降低了玻璃产品成型模具10的成本和复杂性；玻璃产品在后期冷却过程与第一成型部111不接触，消除了玻璃产品与玻璃产品成型模具10之间由于热膨胀系数差异带来的影响，使玻璃产品冷却更加均匀，同时下模芯100中存在的任何特征都不会阻止玻璃产品的自然收缩，保证了产品质量，又不会破坏下模芯100。此外通过更早地移出玻璃产品，能够减少生产时间，降低成本，还能在玻璃产品被推离下模芯100至玻璃产品完全冷却的任意时间段将玻璃产品移出玻璃产品成型模具10，进一步缩短生产周期。
具体地，在本实施例中，玻璃基材2的轮廓为圆形。
优选地，第一外表面12包括与第一成型面11相对的第一底壁121、自第一底壁121边缘朝第一成型面11方向延伸并与第一成型面11相连的第一外侧壁122，第一进气口31设于第一外侧壁122，第一气流通道33包括从第一进气口31沿下模芯100的径向延伸的第一流道331和从第一进气口31沿下模芯100的厚度方向延伸至下模芯100内的第二流道332，第二流道332与第一流道331连通，将第一进气口31设于第一外侧壁122，便于供气，如图3的下模芯100中的箭头所示，气体从第一进气口31进入第一流道331，流经过第二流道332，再从第一出气口32喷出，形成的气压冲击力更低，能够更平缓地将玻璃产品推离第一成型部111。
优选地，至少两个第一出气口32间隔设置于第一支撑部112，第一出气口32与第二流道332一一对应。
优选地，第一成型面11包括相互间隔设置的至少两个第一成型部111，如此，可以在玻璃基材2上成型至少两个玻璃产品，有利于提高生产效率，多个第一成型部111呈陈列排布，有利于玻璃产品成型后的切割分离，第一出气口32设置在相邻两第一成型部111之间，且第一出气口32位于第一成型面11的中心区域，气体能够从中心扩散到周边，使玻璃产品冷却更均匀，第一成型面11的轮廓为圆形，若干个第一出气口32环绕第一成型面11的圆心等间距分布。
在本实施例中，下模芯100设有两个第一进气口31，两个平行间隔设置的第一流道331，四个第二流道332和四个第一出气口32，一个第一进气口31连通一个第一流道331，一个第一流道331连通两个第二流道332，一个第二流道332连通一个第一出气口32，四个第一出气口32位于第一成型面11的中心区域，四个第一出气口32环绕第一成型面11的圆心等间距分布，四个第一出气口32同时作用于一个玻璃产品，玻璃产品受力点多，受力平衡，可平稳地使将玻璃产品推离第一成型部111。可以理解地，第一出气口32的数量可根据实际情况进行设置，比如，设置六个、八个、十个都是可以的。
优选地，上模芯200还包括位于型腔500外的第二外表面22，第二成型面21包括与第一成型部111对应的第二成型部211和位于第二成型部211外周的第二支撑部212，第二外表面22包括与第二成型面21相对的第二底壁221、自第二底壁221边缘朝第二成型面21方向延伸并与第二成型面21相连的第二外侧壁222，上模芯200设有形成于第二外侧壁222的第二进气口41、形成于第二支撑部212的第二出气口42、以及形成于上模芯200内并连通第二进气口41和第二出气口42的第二气流通道43，第二进气口41设于第二外侧壁222，第二气流通道43包括从第二进气口41沿上模芯200的径向延伸的第三流道431和从第二出气口42沿上模芯200的厚度方向延伸至上模芯200内的第四流道432，第四流道432与第三流道431连通，将第二进气口41设于第二外侧壁222，便于供气，如图3的上模芯200中的箭头所示，气体从第二进气口41进入第三流道431，流经过第四流道432，再从第二出气口42喷出，形成的气压冲力更低，能够更平缓地将玻璃产品推离第二成型部211。
优选地，至少两个第二出气口42间隔设置于第二支撑部212，第二出气口42与第四流道432一一对应。
优选地，第二成型面21包括相互间隔设置的至少两个与第一成型部111对应的第二成型部211，如此，可以在玻璃基材2上成型至少两个玻璃产品，有利于提高生产效率，多个第二成型部211呈陈列排布，有利于玻璃产品成型后的切割分离，第二出气口42设置在相邻两第二成型部211之间，且第二出气口42位于第二成型面21的中心区域，气体能够从中心扩散到周边，使玻璃产品冷却更均匀，第二成型面21的轮廓为圆形，若干个第二出气口42环绕第二成型面21的圆心等间距分布。
在本实施中，上模芯200包括两个第二进气口41，两个平行间隔设置的第三流道431，四个第四流道432和四个第二出气口42，一个第二进气口41连接一个第三流道431，一个第三流道431连通两个第四流道432，一个第四流道432连通一个第二出气口42，四个第二出气口42位于第二成型面21的中心区域，这样设计，气体能够从中心扩散到周边，使玻璃产品冷却更均匀，四个第二出气口42环绕第二成型面21的圆心等间距分布，四个第二出气口42同时作用于一个玻璃产品，玻璃产品受力点多，受力平衡，可平稳地使将玻璃产品推离上模芯200。可以理解地，第二出气口42的数量可根据实际情况进行设置，比如，设置六个、八个、十个都是可以的。
本发明实施例还提供一种玻璃产品加工方法，包括如下步骤：
提供玻璃基材2和玻璃产品成型设备1；
将玻璃基材2放置于型腔500中，并使其在高于玻璃化转变温度的高温下成型为与第一成型部111对应的玻璃产品；
然后冷却玻璃产品，在玻璃产品的温度下降到玻璃化转变温度值以下时，供气装置20通过第一进气口31向第一气流通道33中通入气体，气体从第一出气口32吹出使玻璃基材2与玻璃产品成型模具10分离；
冷却玻璃产品。
其中，玻璃化转变温度是指由高弹态转变为玻璃态或者由玻璃态转变为高弹态所对应的温度，玻璃产品在高于玻璃化转变温度的环境下表现为高弹态，此时玻璃产品在外力作用下很容易发生变形；玻璃产品在低于玻璃化转变温度的环境下表现为玻璃态，此时玻璃产品具有一定的刚性，即使在外力作用下也难以发生形变，因此在玻璃产品的温度下降到玻璃化转变温度以下时，才通过供气装置20通过第一进气口31向第一气流通道33中通入气体，避免因气体推动而导致玻璃产品变形的问题。
优选地，第一成型面11包括多个相互间隔设置的第一成型部111，玻璃产品与第一成型部111一一对应，玻璃产品加工方法还包括：
冷却完成后，切割玻璃基材2以获得玻璃产品。
本发明实施例提供玻璃产品加工方法通过在玻璃产品的温度下降到玻璃化转变温度值以下时，将玻璃产品快速、稳定地与玻璃产品成型模具10分离，消除了成型后、冷却前的玻璃产品因与玻璃产品成型模具10接触而成为次品的各种潜在因素，成型的玻璃产品完全独立于玻璃产品成型模具10之外，其冷却更佳均匀，保证了产品质量，同时加快了玻璃产品的冷却速度，缩短生产周期。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种玻璃产品成型模具，其特征在于，包括具有第一成型面的下模芯以及具有第二成型面的上模芯，所述第一成型面位于所述下模芯靠近所述上模芯的一侧，所述第二成型面位于所述上模芯靠近所述下模芯的一侧并与所述第一成型面相对且围成型腔，所述下模芯还包括位于所述型腔外的第一外表面；所述第一成型面包括用于成型所述玻璃产品的第一成型部以及位于所述第一成型部外周的第一支撑部，所述下模芯设有形成于所述第一外表面的第一进气口、形成于所述第一支撑部的第一出气口、以及形成于所述下模芯内并连通所述第一进气口和所述第一出气口的第一气流通道。
2.根据权利要求1所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，所述第一外表面包括与所述第一成型面相对的第一底壁、自所述第一底壁边缘朝所述第一成型面方向延伸并与所述第一成型面相连的第一外侧壁；所述第一进气口设于所述第一外侧壁，所述第一气流通道包括从所述第一进气口沿所述下模芯的径向延伸的第一流道和从所述第一出气口沿所述下模芯的厚度方向延伸至所述下模芯内的第二流道，所述第二流道与所述第一流道连通。
3.根据权利要求2所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，至少两个所述第一出气口间隔设置于所述第一支撑部，所述第一出气口与所述第二流道一一对应。
4.根据权利要求1所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，所述第一成型面包括相互间隔设置的至少两个所述第一成型部，所述第一出气口设置在相邻两所述第一成型部之间。
5.根据权利要求4所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，多个所述第一成型部呈陈列排布，所述第一出气口位于所述第一成型面的中心区域。
6.根据权利要求5所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，所述第一成型面的轮廓为圆形，若干个所述第一出气口环绕所述第一成型面的圆心等间距分布。
7.根据权利要求1所述的玻璃产品成型模具，其特征在于，所述上模芯还包括位于所述型腔外的第二外表面，所述第二成型面包括与所述第一成型部对应的第二成型部以及位于所述第二成型部外周的第二支撑部，所述上模芯设有形成于所述第二外表面的第二进气口、形成于所述第二支撑部的第二出气口、以及形成于所述上模芯内并连通所述第二进气口和所述第二出气口的第二气流通道。
8.一种玻璃产品成型设备，其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述的玻璃产品成型模具以及用于通过所述第一进气口向所述第一气流通道中通入气体的供气装置。
9.一种玻璃产品加工方法，其特征在于,包括：
提供玻璃基材和玻璃产品成型设备，所述玻璃产品成型模具为权利要求8所述的玻璃产品成型设备；
将所述玻璃基材放置于所述型腔中并在所述玻璃基材上成型与所述第一成型部对应的玻璃产品；
在所述玻璃产品的温度下降到玻璃化转变温度值以下时，所述供气装置通过所述第一进气口向所述第一气流通道中通入气体，气体从所述第一出气口吹出使所述玻璃基材与所述下模芯分离；
冷却所述玻璃产品。
10.根据权利要求9所述的玻璃产品加工方法，其特征在于,所述第一成型面包括多个相互间隔设置的所述第一成型部，所述玻璃产品与所述第一成型部一一对应，所述玻璃产品加工方法还包括：
冷却完成后，切割所述玻璃基材以获得所述玻璃产品。
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