工艺玻璃

3D超薄曲面玻璃热弯工艺优化及分析精品

发布时间:2022/5/27 14:33:55   

DOI:10./j.issn.-..03.

倪明堂,卢亚,于海深,等.3D超薄曲面玻璃热弯工艺优化及分析[J].机电工程技术,,50(03):97-.

基金项目:

广东省自然科学基金(编号:A)

广东省“珠江人才计划”本土创新科研团队项目(编号:BT01G)

广东省制造装备数字化重点实验室开放运行项目(编号:B)

作者简介:

倪明堂(-),男,安徽马鞍山人,硕士,高级工程师,研究领域为机器人与智能制造技术应用及产业化。

3D超薄曲面玻璃热弯工艺优化及分析*

倪明堂1,2,卢亚1,于海深3,方浩贤2,郭正元2

(1.广东华中科技大学工业技术研究院广东省制造装备数字化重点实验室,广东东莞;

2.广东省智能机器人研究院,广东东莞;

3.华中科技大学航空航天学院,武汉)

摘要:曲面屏手机因其使用舒适性好、屏幕面积利用率高,在智能手机市场的需求正在稳步增长。高精度超薄玻璃热弯工艺是曲面屏手机的生产线上非常重要的工序之一,然而玻璃热弯过程由于能耗高、合格率低,不符合环保理念。鉴于此,对超薄玻璃热弯工艺性能进行了全面分析。介绍了超薄玻璃热弯工艺,对玻璃热弯装置结构进行了描述,并阐述了玻璃热弯工艺原理及工艺参数。基于一系列玻璃热弯实验,揭示了热弯工艺参数对能量消耗和合格率的影响。基于实验数据,采用BP神经网络的遗传-量子粒子群复合算法进行建模,确定最优工艺参数,并验证其可靠性。研究结果有助于高精度超薄玻璃热弯工艺的高效运作,提高产品合格率和生产效率,同时实现绿色可持续制造。

关键词:热弯工艺;超薄玻璃;能量消耗;合格率

中图分类号:TP23文献标志码:A

文章编号:-()03--04

引言

从年起,曲面屏手机的概念就被手机研发人员提出,近几年随着现代制造工艺技术水平的提高,曲面屏手机正式进入大众视野。曲面屏手机采用圆角替代棱角,不仅提高了使用者持握的舒适性和手机防撞性能,符合人体工程学,还扩大了触摸屏的有效使用面积,并且曲面玻璃在强光条件下能降低反光,有利于消费者长期使用手机,减少脸部肌肉疲劳的程度[1-3]。

目前曲面屏手机材料主要以超薄玻璃为主,其光学性能介于蓝宝石和塑料之间,具有比较高的性价比。整块玻璃不在同一平面内,相关制造工艺更为复杂,曲面玻璃的制造工艺是以平板热弯工艺为基础发展而来,制造过程中主要包括原料计算机数字化控制精密机械加工、热弯成型、抛光、印刷和贴合等工序,其中热弯工艺是其中关键的环节之一[2-4],属于精密成型技术,相比材料机械加工去除具有明显优势,省时省力,很大程度上增加了曲面玻璃生产率[5]。但目前传统热弯工艺制造出的曲面玻璃合格率低,能量消耗大,相对平面屏而言,造成了较高的生产成本,热弯参数的选择对曲面玻璃的制造有很大影响,但我国对热弯工艺参数的选择不够精准,和国外的技术水平相比还有一定差距。

因此,针对玻璃热弯工艺存在的上述问题,本文对超薄玻璃热弯工艺性能进行了全面分析,首先描述超薄玻璃热弯原理,针对大批量曲面玻璃生产,介绍所采用的玻璃热弯装置及相关热弯工艺参数;其次基于一系列玻璃热弯实验,揭示热弯工艺参数对能量消耗和合格率的影响;最后,基于实验数据,采用BP神经网络的遗传算法-量子粒子群算法进行建模,以确定最优工艺参数,并通过实验加以验证,从而改进玻璃热弯工艺,以加快曲面玻璃的生产,同时实现绿色可持续制造。

结束语

本文针对高精度手机超薄玻璃热弯工艺性能进行了实验研究和优化,分析得到如下结论。

(1)实验研究发现,超薄玻璃上观察到的大部分缺陷(裂纹、气泡、水波纹)的形成主要归因于超薄玻璃的边缘、加工孔及缝隙处应力集中,尤其在热弯区域更为显著。

(2)加热温度和加压持续时间对超薄玻璃热弯过程中的能耗与合格率有特别显著的影响。具体而言,研究表明加热温度和能耗相关的主效应比为23.65%,而加压持续时间和合格率相关的主效应比达到52.48%。

(3)基于BPNN的遗传-量子粒子群复合算法优化过程,比较优化结果和实验结果,比能耗(SEC)降低约0.12%,合格率提高约66.67%,采用优化过的工艺参数组合能达到至少67.8%~75.21%的合格率,并实现不超过0.kW·h/pcs的比能耗,目标优化有助于获得更好的工艺参数组合,改善加工性能,提高玻璃热弯质量,满足绿色制造要求。

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