车载玻璃分步热压成型工艺仿真和实验研究
发布时间：2021-09-15 11:36
汽车产业升级推动了汽车内饰的时尚化发展,代表先进和时尚的曲面玻璃元素市场需求量极大。对于相关曲面玻璃的成型技术,全球仅有十几家企业掌握,并且成品率较低。在提高曲面玻璃良品率和产品精度质量方面,本文研究了目前比较先进的车载玻璃热压技术,对平板玻璃热压成曲面玻璃进行了理论分析和有限元数值分析,提出热压成型工艺的优化方案,并进行方案的热压成型实验。首先,综合分析了国内外热压技术现状,以及市场对产品的技术要求,总结了目前热压技术存在的问题。针对高端厂商提出的更高精度要求进行研究设计,分析热压过程中,高温玻璃的热力学特性;通过分析传热理论和玻璃材料的黏弹特性、应力松弛本构模型,确立了玻璃黏弹性本构方程和热应力本构方程。其次,对车载玻璃热压工艺及设备设计进行了综合分析。分析车载玻璃热压工艺过程和温度控制系统。对加热装置设计计算,确定热压主体模块加热装置符合本文研究需求。分析玻璃材料物理特性和模具材料特性,设计出本文研究需要的玻璃成型模具。分析热压工艺,确定热压成型仿真研究过程,建立成型过程数值分析的物理模型。再次,对一次性热压成型和分步热压过程进行仿真分析。先设置一次性热压成型的有限元边界条件和仿...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲面玻璃边缘示意图
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-2-观，手感更好；在视觉上符合视网膜弧度，带来更好的视觉体验，另外玻璃屏触碰敏锐、有质感，给用户一种比较酷和爽的感觉。曲面玻璃一般整体不在同一平面上，通常有圆弧形、单边弯形、S形，弧面弯曲形，不规则曲面等。车辆上由于位置不固定，车内屏幕的形状也不规则，有长方形也有椭圆形的，有平面也有不规则曲面如图1-2所示。如此多优点的曲面屏幕玻璃对显示屏的发展起着至关重要的技术革新作用，市场前景更是得到高度认可[1]。如何高效地获得超平滑无损伤的曲面玻璃成为了玻璃热弯技术的重要研究课题，提高曲面玻璃的加工质量和成品率具有很重要的现实意义和市场价值。在盖板玻璃这块市场，康宁公司是一个有代表性的玻璃供应商，其生产的第六代耐磨、耐碎，高强度化学强化盖板玻璃得到了许多高端汽车厂商的青睐。对于让一块平板玻璃加工成艺术化的车载内饰玻璃也成为了行业重要的技术应用。图1-2车载曲面玻璃对于大规模生产曲面盖板玻璃来说，玻璃热弯成型方法是目前先进的技术。该方法通过模压高温玻璃半成品，制成相应的曲面玻璃，无需多一步的机械加工。相比传统的材料去除加工方法，热压成型加工工艺的产品生产率显著提高[2]。热压成型工艺属于精密成型，模具(如图1-3)是关键技术装备，依赖模具自身形状直接成形。在压制过程中，若模具温度过高，就会发生粘模，造成玻璃制品变形；若是模具温度过低，又会导致玻璃制品有冷纹。模具冷却速率过快或冷却水调节器设计不合理，就会造成玻璃制品温度分布不均，特别是玻璃制品厚度方向上存在相当大的温度梯度,玻璃制品由于内部热应力过大而在成形过程中炸裂[3]。对于开展曲面玻璃热弯的加工机理和玻璃热弯机的研制与工艺技术
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-3-的基础研究，掌握玻璃在热弯过程中的弯曲规律与受力变化，及预热、成型、缓冷、冷却四个工序对玻璃加工质量和效率的影响规律，帮助热弯机提供更合理的加工工艺参数，指导实际生产起到重要作用，对形成具有曲面玻璃热弯加工设备及工艺技术，提高我国曲面玻璃生产工艺水平，具有极大的科研和现实意义。对完善热弯加工技术理论体系，促进我国对该技术领域超越世界先进水平具有重要的科学意义[4]。图1-33D玻璃模具本文研究所采用的设备机型是某光电技术有限公司制造的ARD-CLRW-Ⅷ型(如图1-4)车载玻璃热弯机，该设备主要用于汽车仪表盘、中控屏、触控屏、保护片、导航玻璃、曲面电视面板等多种曲面玻璃的生产和加工。该设备操作工艺流程是：(1)将优质的平板玻璃放入指定模具中，放入推料机构一侧，打开进料仓门，模具从进料腔由拨叉推入预热工位；(2)在预热工位通过加热模块对模具及玻璃整体加热；(3)通过热弯机炉内拨叉结构将模具推到成型工位，成型工位为双电驱下压控制方式，通过加热管继续对模具进行加热同时开始模压(根据工艺要求预设好压力、温度、上模下降速度)；(4)拨叉将模具推至缓冷工位，通过控制中心降低加热功率(改变工艺参数)，实现模具的退火；(5)扒料机构将模具扒至出料仓，由出料推杆将模具推入冷却工位；(6)冷却工位气缸下降，水冷板对模具冷却降温；(7)模具冷却至室温后，将拨叉工件从模具中推出。采用热弯模压成型方法制造曲面玻璃具有如下优点：(1)较传统加工技术而言，效率高、成本低；(2)易实现曲面玻璃产品的自动化和规模生产；(3)可以一次性模压出多个曲面玻璃片；(4)模压成型的曲面玻璃形状精度高。因此，模压成型技术取代材料去除工艺成为曲面玻璃加工的大趋势。热弯机作为曲面
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D曲面玻璃热压加热工艺与数值模拟[J]. 徐雳,赛庆峰,吴石,申振东,白世超. 硬质合金. 2018(06)
[2]3D眼镜的非球面设计技术研究[J]. 李美萱,王美娇,李博. 黑龙江科学. 2018(20)
[3]玻璃精密模压成形的研究进展[J]. 龚峰,李康森,闫超. 光学精密工程. 2018(06)
[4]光学微透镜阵列模压成形研究进展与展望[J]. 周天丰,解加庆,梁志强,刘欣,刘晓华,王西彬. 中国光学. 2017(05)
[5]光学玻璃精密模压成形设备密封设计[J]. 李康森,张灿滨,王小权,龚峰. 精密成形工程. 2017(04)
[6]沥青混合料蠕变柔量与松弛模量的转换关系研究[J]. 严明星,王金昌. 公路交通技术. 2016(05)
[7]Ho3+/Yb3+共掺杂氟锗酸盐玻璃中红外光谱性质研究[J]. 钱国权,唐国武,钱奇,陈敢新. 光学学报. 2016(06)
[8]触摸屏手机用曲面玻璃[J]. 董胜敏,王承遇. 玻璃与搪瓷. 2015(03)
[9]汽车后挡风玻璃热弯成形及回弹过程研究[J]. 沙智华,罗胜,刘宇,秦宇. 机械设计与制造. 2014(10)
[10]非球面透镜模压成型仿真技术[J]. 张小兵,尹韶辉,朱科军,陈逢军,余剑武. 光学技术. 2013(03)
博士论文
[1]高强钠钙铝硅系浮法玻璃组成、结构及性能的研究[D]. 肖子凡.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]非球面玻璃透镜模压成型应力状态及成型形状的数值模拟与仿真[D]. 霍建杰.湖南大学 2011
本文编号：3396007
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲面玻璃边缘示意图
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-2-观，手感更好；在视觉上符合视网膜弧度，带来更好的视觉体验，另外玻璃屏触碰敏锐、有质感，给用户一种比较酷和爽的感觉。曲面玻璃一般整体不在同一平面上，通常有圆弧形、单边弯形、S形，弧面弯曲形，不规则曲面等。车辆上由于位置不固定，车内屏幕的形状也不规则，有长方形也有椭圆形的，有平面也有不规则曲面如图1-2所示。如此多优点的曲面屏幕玻璃对显示屏的发展起着至关重要的技术革新作用，市场前景更是得到高度认可[1]。如何高效地获得超平滑无损伤的曲面玻璃成为了玻璃热弯技术的重要研究课题，提高曲面玻璃的加工质量和成品率具有很重要的现实意义和市场价值。在盖板玻璃这块市场，康宁公司是一个有代表性的玻璃供应商，其生产的第六代耐磨、耐碎，高强度化学强化盖板玻璃得到了许多高端汽车厂商的青睐。对于让一块平板玻璃加工成艺术化的车载内饰玻璃也成为了行业重要的技术应用。图1-2车载曲面玻璃对于大规模生产曲面盖板玻璃来说，玻璃热弯成型方法是目前先进的技术。该方法通过模压高温玻璃半成品，制成相应的曲面玻璃，无需多一步的机械加工。相比传统的材料去除加工方法，热压成型加工工艺的产品生产率显著提高[2]。热压成型工艺属于精密成型，模具(如图1-3)是关键技术装备，依赖模具自身形状直接成形。在压制过程中，若模具温度过高，就会发生粘模，造成玻璃制品变形；若是模具温度过低，又会导致玻璃制品有冷纹。模具冷却速率过快或冷却水调节器设计不合理，就会造成玻璃制品温度分布不均，特别是玻璃制品厚度方向上存在相当大的温度梯度,玻璃制品由于内部热应力过大而在成形过程中炸裂[3]。对于开展曲面玻璃热弯的加工机理和玻璃热弯机的研制与工艺技术
哈尔滨理工大学工程硕士学位论文-3-的基础研究，掌握玻璃在热弯过程中的弯曲规律与受力变化，及预热、成型、缓冷、冷却四个工序对玻璃加工质量和效率的影响规律，帮助热弯机提供更合理的加工工艺参数，指导实际生产起到重要作用，对形成具有曲面玻璃热弯加工设备及工艺技术，提高我国曲面玻璃生产工艺水平，具有极大的科研和现实意义。对完善热弯加工技术理论体系，促进我国对该技术领域超越世界先进水平具有重要的科学意义[4]。图1-33D玻璃模具本文研究所采用的设备机型是某光电技术有限公司制造的ARD-CLRW-Ⅷ型(如图1-4)车载玻璃热弯机，该设备主要用于汽车仪表盘、中控屏、触控屏、保护片、导航玻璃、曲面电视面板等多种曲面玻璃的生产和加工。该设备操作工艺流程是：(1)将优质的平板玻璃放入指定模具中，放入推料机构一侧，打开进料仓门，模具从进料腔由拨叉推入预热工位；(2)在预热工位通过加热模块对模具及玻璃整体加热；(3)通过热弯机炉内拨叉结构将模具推到成型工位，成型工位为双电驱下压控制方式，通过加热管继续对模具进行加热同时开始模压(根据工艺要求预设好压力、温度、上模下降速度)；(4)拨叉将模具推至缓冷工位，通过控制中心降低加热功率(改变工艺参数)，实现模具的退火；(5)扒料机构将模具扒至出料仓，由出料推杆将模具推入冷却工位；(6)冷却工位气缸下降，水冷板对模具冷却降温；(7)模具冷却至室温后，将拨叉工件从模具中推出。采用热弯模压成型方法制造曲面玻璃具有如下优点：(1)较传统加工技术而言，效率高、成本低；(2)易实现曲面玻璃产品的自动化和规模生产；(3)可以一次性模压出多个曲面玻璃片；(4)模压成型的曲面玻璃形状精度高。因此，模压成型技术取代材料去除工艺成为曲面玻璃加工的大趋势。热弯机作为曲面
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D曲面玻璃热压加热工艺与数值模拟[J]. 徐雳,赛庆峰,吴石,申振东,白世超. 硬质合金. 2018(06)
[2]3D眼镜的非球面设计技术研究[J]. 李美萱,王美娇,李博. 黑龙江科学. 2018(20)
[3]玻璃精密模压成形的研究进展[J]. 龚峰,李康森,闫超. 光学精密工程. 2018(06)
[4]光学微透镜阵列模压成形研究进展与展望[J]. 周天丰,解加庆,梁志强,刘欣,刘晓华,王西彬. 中国光学. 2017(05)
[5]光学玻璃精密模压成形设备密封设计[J]. 李康森,张灿滨,王小权,龚峰. 精密成形工程. 2017(04)
[6]沥青混合料蠕变柔量与松弛模量的转换关系研究[J]. 严明星,王金昌. 公路交通技术. 2016(05)
[7]Ho3+/Yb3+共掺杂氟锗酸盐玻璃中红外光谱性质研究[J]. 钱国权,唐国武,钱奇,陈敢新. 光学学报. 2016(06)
[8]触摸屏手机用曲面玻璃[J]. 董胜敏,王承遇. 玻璃与搪瓷. 2015(03)
[9]汽车后挡风玻璃热弯成形及回弹过程研究[J]. 沙智华,罗胜,刘宇,秦宇. 机械设计与制造. 2014(10)
[10]非球面透镜模压成型仿真技术[J]. 张小兵,尹韶辉,朱科军,陈逢军,余剑武. 光学技术. 2013(03)
博士论文
[1]高强钠钙铝硅系浮法玻璃组成、结构及性能的研究[D]. 肖子凡.武汉理工大学 2014
硕士论文
[1]非球面玻璃透镜模压成型应力状态及成型形状的数值模拟与仿真[D]. 霍建杰.湖南大学 2011
本文编号：3396007
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