一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法技术

本发明专利技术属于玻璃弯度成型技术领域，具体地说，涉及一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法。本发明专利技术中，采用对有机板材进行拉力辅助成型，相比传统的仅通过加热使玻璃与模具贴合的工艺，可以在更低的温度下进行，保证了精确的玻璃弯曲度，也降低了较高的热弯温度对有机玻璃带来的光学及力学性能损失，同时可以加工大型的曲面有机玻璃，防止有机玻璃因面积较大造成加热不均出现光学畸变的现象。成加热不均出现光学畸变的现象。成加热不均出现光学畸变的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法


[0001]本专利技术属于玻璃弯度成型
，具体地说，涉及一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法。

技术介绍

[0002]有机板材是以有机化合物作为基体，并添加多种助剂在一定条件下进行聚合从而新形成的一种高分子有机材料。相比于传统无机材料，其具有质量较轻、强度较大等的优点，目前在高新能防护、透明材料等领域得到了广泛的使用。有机玻璃是以甲基丙烯酸酯为主要原料的透明有机板材，具有优良的光学、耐热、耐老化等优点，特别是其光学畸变及角位移很小，在任何气象条件下可以给驾驶员足够宽阔的视野，以保证驾驶员的安全。曲面有机玻璃具有较高的吻合度和光学要求，在成型过程中需要与模具紧紧贴合，进行热弯成型，才可以得到符合要求的曲面玻璃。目前常用的成型模具有实心模、空心模及条框模。
[0003]由于不同形状、厚度的有机玻璃所使用的模具不同，因此每次在进炉生产时都需要对热弯模具进行校检，同时对于一些曲率半径较大的产品，玻璃必须依靠外力才能贴合模具，过大的外力辅助会导致玻璃的炸裂。但是无论是用什么模具，经过定向拉伸的大型有机玻璃板材在高温下会产生热松弛，在热弯过程中会部分回缩，导致有机玻璃的强度大大降低。同时，传统的阴框成型过程中，上模延压会导致有机玻璃板材出现褶皱、堆积等问题，影响成型后板材的光学性能。已有的成型技术难以制造出复合要求的大型曲面有机玻璃产品，并且目前对于航空曲面有机玻璃的需求也大大增加，援救技术无法满足市场需求。因此，目前需要一种曲面有机玻璃加工装置的制作方法，以解决有机玻璃在热弯过程中易出现光学和力学性能损失的问题，使其达到航空风挡玻璃的性能要求。

技术实现思路

[0004]为解决在曲面有机玻璃制造过程中存在的问题，本专利技术提供了一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]1)运用CATIA软件对产品曲面进分析，建立三维模型，根据模型测算模具曲率及相对角度，同时根据三维数模展开图切割出对应形状的平板。根据测算出的模具曲率，通过卷弯成型，制作出成型模具。
[0007]2)将加热烘箱清洗干净，擦净成型模具，在模具表面涂抹一层硅油。
[0008]3)从已经进行定向拉伸的有机玻璃原料上，切割下与成型模具尺寸相配合的方料，再利用CATIA软件将产品的三维模型展开为平面图，将方料切割成铺平后的产品形状，并且在方料边缘要加上10
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15mm的余量。如果余量过大，容易造成有机玻璃的边缘弯曲，从而影响有机玻璃的吻合度。
[0009]4)在经过清洗后的有机玻璃方料上安装对夹夹板，检查无异常后将其放置在成型模具上，有机玻璃方料与成型模具的缝隙不能超过1mm，否则会影响有机玻璃的成型弧度。
夹板上挂好拉制钢丝绳后，对钢丝绳的两端进行调整使其均匀，并将有机玻璃方料的中心线对准模具中心线。
[0010]5)按夹紧按钮，将钢丝绳的拉力加到对应产品所需的值；按照产品成型温度曲线表调整好加热烘箱控制成型参数，启动加热烘箱，开始成型。根据不同曲面有机玻璃的厚度、曲率半径及尺寸大小，热弯成型的温度在120～160℃，升温速率在2～10℃/min。加热时，要及时观察烘箱内部情况，以免温度过高。
[0011]6)在有机玻璃方料两面与模具紧密贴合后，以5～10℃/min的降温速度降温至30～40℃；降温结束后在有机玻璃方料前后两段钻拉力孔，用压缩空气将玻璃碎屑清理干净，安装拉力夹具并用钢丝绳连接液压作动筒。
[0012]7)调整烘箱程序，启动烘箱进行第二次成型，成型温度在120～160℃，升温速率在2～10℃/min。
[0013]8)第二次升温至120～160℃，根据玻璃的贴合程度控制液压作动筒的拉力，使玻璃有效面积与模具全部贴合后保温定型90min，随后随炉冷却至室温。
[0014]9)打开烘箱，取下夹具，取出成型好的玻璃，即完成整个玻璃热弯成型过程。
[0015]综上所述，由于采用了上述加工方案，其有益效果在于：
[0016]1、本专利技术中，采用CATIA软件对产品曲面进分析，建立三维模型，并根据三维数模展开图切割出对应形状的平板，相比于阴框成型法，减少了有机板材的损耗；同时根据三维模型制成型模具，提升模具与设计图的符合程度，大幅提升了加工精度。
[0017]2、本专利技术中，采用对有机板材进行拉力辅助成型，相比传统的仅通过加热使玻璃与模具贴合的工艺，可以在更低的温度下进行，保证了精确的玻璃弯曲度，也降低了较高的热弯温度对有机玻璃带来的光学及力学性能损失，同时可以加工大型的曲面有机玻璃，防止有机玻璃因面积较大造成加热不均出现光学畸变的现象。
附图说明
[0018]图1为热弯成型工艺示意图。
[0019]标号说明：1.加热烘箱，2.有机玻璃，3.上部模具，4.下部模具，5.夹板，6.拉制钢丝绳，7.拉力夹具，8.钢丝绳，9.液压作动筒。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施实例对本专利技术做进一步说明。
[0021]实施例1：
[0022]一种厚度为8mm的曲面有机玻璃成型过程如下，示意图如图1所示：
[0023]1)将加热烘箱1清理干净，擦净上部模具3与下部模具4，并在模具内表面涂抹一层硅油，方便脱模。检查模具及加热烘箱1各处是否是正常。
[0024]2)将按照模拟软件切割好的、经过定向拉伸的有机玻璃2放置在上部模具3与下部模具4之间，在有机玻璃2的长边上安装上夹板5，在夹板5上固定好拉制钢丝绳6。
[0025]3)按夹紧按钮，将拉力加到80N，对有机玻璃2位置进行调整，保证有机玻璃2与模具周边的距离均匀。调整加热烘箱1程序，加热速率为5℃/min，加热温度为150℃，启动加热烘箱1，进行第一次成型。在加热烘箱1运行过程中，要及时观察加热烘箱1内部情况，及时调
整加热位置，避免加热烘箱1内温度过高。
[0026]4)在有机玻璃2两面与模具紧密贴合后，以5℃/min的降温速率降温至30℃；降温结束后在有机玻璃2前后两段钻拉力孔，用压缩空气将玻璃碎屑清理干净，在拉力孔上安装拉力夹具7并使用钢丝绳8与液压作动筒9连接。
[0027]5)调整加热烘箱1程序，加热速率为5℃/min，加热温度为120℃，启动加热烘箱1进行第二次成型。
[0028]6)第二次以5℃/min的升温速率升温至120℃，根据有机玻璃2的贴合程度调节液压作动筒9的拉力，使有机玻璃2有效面积与模具全部贴合后保温定型90min，随后随炉冷却至室温，降温速率为5℃/min，否则会导致热弯玻璃出现自爆现象。
[0029]7)打开烘箱，取下夹具，取出成型好的有机玻璃，即完成整个玻璃热弯成型过程。注意出炉落架的有机玻璃不能放在车间风口或风扇直吹处。
[0030]表1不同成型工艺的8mm曲面有机玻璃力学及光学性能
[0031]成型工艺拉伸强度/MPa韧性k因子/MN cm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空用大型曲面有机玻璃加工方法，其特征在于，具体步骤如下：1)运用CATIA软件对产品曲面进分析，建立三维模型，根据模型测算模具曲率及相对角度，同时根据三维数模展开图切割出对应形状的平板，根据测算出的模具曲率，通过卷弯成型，制作出成型模具；2)将加热烘箱清洗干净，擦净成型模具，在模具表面涂抹一层硅油；3)从已经进行定向拉伸的有机玻璃原料上，切割下与成型模具尺寸相配合的方料，再利用CATIA软件将产品的三维模型展开为平面图，将方料切割成铺平后的产品形状，并且在方料边缘留有余量；4)在经过清洗后的有机玻璃方料上安装对夹夹板，检查无异常后将其放置在成型模具上，夹板上挂好拉制钢丝绳后，对钢丝绳的两端进行调整使其均匀，并将有机玻璃方料的中心线对准模具中心线；5)按夹紧按钮，将钢丝绳的拉力加到对应产品所需的值；按照产品成型温度曲线表调整好加热烘箱控制成型参数，启动加热烘箱，开始成型；加热时，要及时观察烘箱内部情况，以免温度过高；6)在有机玻璃方料两面与模具紧密贴合后，降温；降温结束后在有机玻璃方料前后两段钻拉力孔，用压缩空气将玻璃碎屑清理干净，安装拉力夹具并用钢丝绳连接液压作动筒；7)调整烘箱程序，启动烘箱进行第二次成型；8)第二次升...

【专利技术属性】
技术研发人员：武子瑞，杨娟，王双，聂仪晶，孔椿，饶绍盛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：