一種復雜曲面外殼及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，一種復雜曲面外殼及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著手機、可穿戴產(chǎn)品、人體工程學產(chǎn)品、移動電子等3C電子產(chǎn)品輕薄化、時尚化、實用化的產(chǎn)品需求，現(xiàn)有的電子產(chǎn)品外殼越來越多地使用玻璃材質(zhì)，并且手機、可穿戴產(chǎn)品、移動電子等產(chǎn)品外形越來越多的使用漸變、弧面、3D異形曲面等復雜外形的3D曲面玻璃屏幕或背板。

3C移動電子設(shè)備所使用的2D弧面或3D曲面玻璃一般采用玻璃高溫加熱后熱彎的工藝技術(shù)實現(xiàn)，已廣泛應(yīng)用于各類3C電子產(chǎn)品曲面屏幕的生產(chǎn)?，F(xiàn)有的曲面玻璃制備工藝的原理只是使玻璃高溫軟化后再簡單施壓塑形，屬于簡單的熱彎加工，只能制備簡單外凸的3D曲面玻璃，對于可穿戴或人體工程學等產(chǎn)品所需的弧形內(nèi)凹曲面及內(nèi)環(huán)形曲面等復雜外形3D曲面玻璃，因產(chǎn)品彎曲方向復雜、受力面多、缺乏受力支撐、內(nèi)凹倒扣等因素而無法現(xiàn)實；同時因3D環(huán)形內(nèi)凹玻璃的復雜結(jié)構(gòu)，內(nèi)凹面無法被常規(guī)工藝加工到，導致玻璃產(chǎn)品加工中的掃光、印刷等制造工藝無法實現(xiàn)，導致玻璃產(chǎn)品制造工藝的整體水平均停留在簡單的3D弧面加工階段，且現(xiàn)有的一系列配套制備工藝均無法從本質(zhì)上進行改變，使得玻璃材質(zhì)難以應(yīng)用于復雜玻璃外形產(chǎn)品，限制了玻璃制造工藝的應(yīng)用與發(fā)展；因此需要一種能滿足穿戴或人體工程學產(chǎn)品復雜內(nèi)凹結(jié)構(gòu)玻璃的制造工藝，同時能兼容現(xiàn)有玻璃掃光、印刷等配套工藝，量產(chǎn)性高，并具有制備工藝簡單、成型精度高、模具經(jīng)久耐用、經(jīng)濟實用、操作簡單、成品率高、適合大規(guī)模量產(chǎn)的復雜曲面玻璃制備方法，滿足可穿戴產(chǎn)品、人體工程學產(chǎn)品、移動電子等3C電子產(chǎn)品復雜3D內(nèi)凹結(jié)構(gòu)玻璃殼體結(jié)構(gòu)件輕薄時尚且實用化的發(fā)展趨勢。

以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應(yīng)當用于評價本申請的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種復雜曲面外殼及其制備方法，實現(xiàn)了玻璃、陶瓷和藍寶石等材質(zhì)的復雜3D曲面的電子產(chǎn)品外殼的制備工藝，不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，工藝適用性廣。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種復雜曲面外殼的制備方法，包括以下步驟：

S1：提供至少兩片板材，將至少兩片所述板材分別熱彎處理，形成能夠拼接成所述復雜曲面外殼的至少兩個曲面部件，其中至少兩片所述板材的材質(zhì)為玻璃、陶瓷和藍寶石中的一種或幾種；

S2：對至少兩個所述曲面部件分別進行表面加工處理；

S3：將至少兩個所述曲面部件拼接成所述復雜曲面外殼的形狀，再對拼接處進行熔接處理，形成所述復雜曲面外殼。

優(yōu)選地，所述板材的厚度為0.4～5.0mm。

優(yōu)選地，步驟S2中的表面加工處理包括掃光、印刷、移印工序。

優(yōu)選地，步驟S3中對拼接處進行熔接處理具體采用紅外線加熱熔接處理或電磁波加熱熔接處理。

優(yōu)選地，步驟S3在對拼接處進行熔接處理之后還包括：對熔接處理后形成的所述復雜曲面外殼進行表面修復處理。

優(yōu)選地，表面修復處理包括拋光、強化、鍍膜工序。

優(yōu)選地，步驟S3中將至少兩個所述曲面部件置于熔接模具中進行拼接，所述熔接模具包括整形模仁組件和側(cè)向擠壓組件，其中所述側(cè)向擠壓組件安裝在所述整形模仁組件內(nèi)部，所述整形模仁組件包括前模仁和后模仁，所述前模仁和所述后模仁的相對的面的結(jié)構(gòu)分別與所述復雜曲面外殼的上下表面結(jié)構(gòu)相對應(yīng)以壓緊所述復雜曲面外殼的上下表面，所述側(cè)向擠壓組件用于壓緊所述復雜曲面外殼的側(cè)面。

優(yōu)選地，在所述整形模仁組件和/或所述側(cè)向擠壓組件內(nèi)設(shè)有發(fā)熱體。

優(yōu)選地，所述熔接模具采用石墨材料，在將至少兩個所述曲面部件置于所述熔接模具中進行拼接之前，對所述熔接模具使用PVD真空鍍膜工藝，在所述熔接模具的各零件的表面形成均勻的碳化硅、碳化鎢、二氧化硅或三氧化二鋁膜層。

本發(fā)明還公開了一種復雜曲面外殼，是由上述的制備方法制得。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明公開了一種復雜曲面外殼及其制備方法，通過熱彎處理形成能夠拼接成復雜曲面外殼的多個曲面部件，先分別對多個曲面部件進行表面處理后，再將多個曲面部件拼接并熔接，即制備得到復雜曲面外殼，通過本發(fā)明的制備方法實現(xiàn)了復雜3D曲面的玻璃、陶瓷或藍寶石的成型，解決了現(xiàn)有在制備復雜玻璃、陶瓷或藍寶石外殼時出現(xiàn)的環(huán)形內(nèi)凹、大落差弧度、多向倒扣結(jié)構(gòu)等無法掃光、印刷的技術(shù)難題，該制備工藝具有工藝簡單、成型精度高、經(jīng)濟實用、操作簡單、成品率高、生產(chǎn)成本低且適合大規(guī)模量產(chǎn)等優(yōu)點，滿足了可穿戴產(chǎn)品、人體工程學產(chǎn)品、移動電子等3C電子產(chǎn)品的復雜3D內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的玻璃、陶瓷或藍寶石殼體結(jié)構(gòu)件輕薄時尚且實用化的發(fā)展趨勢。

在進一步的方案中，采用可多向施壓的熔接模具，在實現(xiàn)上下方向的熔接結(jié)構(gòu)件施壓的同時，還可同步實現(xiàn)側(cè)面方向施壓，滿足了對熱彎的曲面部件整形+熔接的工藝需求；其中在熔接模具的各個組件中可以設(shè)置發(fā)熱體，在熔接的過程中利用熱壓工藝輔助整形，解決了兩件或多件曲面部件之間因前工序的熱彎尺寸誤差導致的曲面部件之間熔接口不平齊的技術(shù)問題，實現(xiàn)了曲面部件之間的高品質(zhì)熔接，提升產(chǎn)品品質(zhì)的同時大幅提升工藝良率，進一步降低了生產(chǎn)成本；進一步使用抗氧化涂層工藝的熔接模具，提高了整形工序的穩(wěn)定性，避免了熱彎整形工序尺寸波動對熔接工藝的影響，減少了對曲面部件的損耗，提升了熔接工藝的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例的三片板材的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的實施例的熱彎后的三個曲面部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的實施例的熔接模具的展開結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的整形模仁組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖3中的側(cè)向擠壓組件和導向組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的實施例的熔接模具的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的實施例的熔接模具對曲面部件進行熔接時的俯視示意圖；

圖8是圖7中的A-A的截面示意圖。

具體實施方式

下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明的一個實施例公開了一種復雜曲面外殼的制備方法，具體的制備方法包括以下步驟：

S1：提供三片板材，將三片板材分別熱彎處理，形成能夠拼接成復雜曲面外殼的三個曲面部件，其中三片板材的材質(zhì)為玻璃、陶瓷和藍寶石中的一種或幾種；

其中提供的三片板材110、120、130為按照產(chǎn)品要求進行開料切割、倒邊、精雕、平模等工序加工完成的半成品，如圖1所示，板材的厚度為0.4～5.0mm，或者根據(jù)產(chǎn)品要求加工到需要的厚度，但產(chǎn)品厚度低于0.4mm時，產(chǎn)品的加工良率低且后續(xù)加工易變形或破碎，因此厚度需盡量為0.4mm或以上，以增加后工序的良率。

將三片板材分別進行熱壓加工得到能夠拼接成復雜曲面外殼的三個曲面部件11、12、13，如圖2所示，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)要求，精度需要達到0.05～0.30mm，其中每個不同結(jié)構(gòu)的曲面部件均通過對應(yīng)的多套石墨熱彎模具多次熱彎完成，其熱彎尺寸需嚴格控制，曲面部件的結(jié)構(gòu)不受限制，但熔接面或線需盡量設(shè)計簡單易拼合，方便后續(xù)加工。

S2：對三個曲面部件分別進行表面加工處理；

按照產(chǎn)品及工藝要求，對熱彎完成后的曲面部件進行掃光、印刷、移印等輔助工序加工；在產(chǎn)品未最終成型為復雜內(nèi)凹倒扣或環(huán)狀內(nèi)凹結(jié)構(gòu)前，通過對半成品的曲面部件預(yù)先加工的方式，解決復雜產(chǎn)品無法掃光、印刷、移印的問題，其中相關(guān)印刷、移印工序的油墨等原料，需要耐高溫原料。

S3：將三個曲面部件拼接成復雜曲面外殼的形狀，并對拼接處進行熔接處理，形成復雜曲面外殼；

其中將三個曲面部件進行熔接在熔接模具20中進行，結(jié)合圖3至圖8所示，熔接模具20包括整形模仁組件21、側(cè)向擠壓組件22和導向組件23，整形模仁組件21主要起固定三個曲面部件并對三個曲面部件的熔接面起整形作用；側(cè)向擠壓組件22起到對左右方向的曲面部件施加壓力作用，使各曲面部件之間能有效地熔接成一個整體，導向組件23主要起模仁組件21的前后模仁位置校準及合模導向作用。

整形模仁組件21包括前模仁211和后模仁212，前模仁211和后模仁212的相對的面(即面2111和面2121)的結(jié)構(gòu)分別與復雜曲面外殼的上下表面結(jié)構(gòu)相對應(yīng)以壓緊最終產(chǎn)品的上下表面，側(cè)向擠壓組件22安裝在整形模仁組件21內(nèi)，用于壓緊復雜曲面外殼的兩側(cè)面；在后模仁212上設(shè)有三個曲面部件的定位結(jié)構(gòu)及吸力固定系統(tǒng)(即在后模仁212上設(shè)有抽氣孔2122，抽氣孔2122連通后模仁212的上表面)，起到定位拼接的三個曲面部件并緊密地固定作用，提升模具的熔接品質(zhì)。

側(cè)向擠壓組件22包括側(cè)向滑塊221、壓塊222、楔緊塊223、斜導柱224和彈簧(圖中未示)，壓塊222安裝在側(cè)向滑塊221的兩端，側(cè)向滑塊221和壓塊222安裝在后模仁212內(nèi)，斜導柱224安裝在楔緊塊223上，楔緊塊223安裝在前模仁211內(nèi)，在側(cè)向滑塊221上設(shè)有和斜導柱224相匹配的斜凹槽2211，以可以使得楔緊塊223向側(cè)向滑塊221壓緊時側(cè)向滑塊221向內(nèi)壓緊復雜曲面外殼的兩側(cè)面；其中在側(cè)向滑塊221上設(shè)有彈簧安裝孔2212，彈簧安裝在彈簧安裝孔2212內(nèi)；另外，在側(cè)向滑塊221內(nèi)部還可以設(shè)置發(fā)熱棒，以提升整形與熔接效率。在側(cè)向擠壓組件22中，楔緊塊223為主要側(cè)向施壓結(jié)構(gòu)，通過模具的適配來調(diào)整側(cè)向擠壓力，也可制作不同尺寸的標準件，通過更換施壓面尺寸來調(diào)整擠壓力；斜導柱224主要起沿著斜凹槽2211的方向推動側(cè)向滑塊221前進后退的作用；彈簧是在開模的瞬間提供主要后推力，楔緊塊223則其最終的主要壓緊力。

導向組件23包括多根導柱231和相對應(yīng)的多根導套232，多根導柱231分別安裝在前模仁211上，多根導套232分別安裝在后模仁212上，以實現(xiàn)前模仁211和后模仁212的位置校準及合模導向。

其中整形模仁組件21中的前模仁211和后模仁212、以及側(cè)向擠壓組件22中的側(cè)向滑塊221采用石墨材料制成，并分別對前模仁211、后模仁212和側(cè)向滑塊221進行抗氧化涂層工藝處理，隔絕石墨零件與空氣的接觸，具體采用PVD真空鍍膜工藝，在高溫條件下對各個石墨零件進行處理，使用特種氣體釋放出硅和碳，硅和碳結(jié)合，從而將石墨零件包裹起來，形成SiC保護層，所形成的SiC牢牢的粘貼在石墨零件上，在石墨零件表面形成均勻的碳化硅膜層，封住石墨零件表面的氣孔并與空氣隔絕，起到對石墨零件抗氧化、耐磨、耐腐蝕、抗沖擊的作用；另外也可采用相同的工藝方法在石墨零件表面形成碳化鎢、二氧化硅或三氧化二鋁膜層等，也同樣起到對石墨零件抗氧化、耐磨、耐腐蝕、抗沖擊的作用。側(cè)向擠壓組件22中的其他零件也均需要耐高溫，以保證高溫下的穩(wěn)定性。

如圖6所示，將熔接模具20裝配好之后，結(jié)合圖7和圖8所示，將熔接模具20裝在熱彎機器上，并將預(yù)先熱彎成型好的三個曲面部件11、12、13按照產(chǎn)品及工藝要求置入熔接模具中進行熔接與整形加工。首先將預(yù)先熱彎成型好的三個曲面部件11、12、13在后模仁212的上表面2121上拼接成復雜曲面外殼的結(jié)構(gòu)，并通過抽氣裝置接入后模仁212底部的抽氣接口2123處，通過抽氣起到后模仁212表面負壓吸緊拼接好的曲面部件11、12、13的作用，防止因生產(chǎn)過程中場地、機器、合模時碰撞等因素產(chǎn)生的振動使產(chǎn)品移位，或者導致壓傷曲面部件或降低成型精度的問題；然后熔接模具20進行預(yù)合模，并通過紅外加熱裝置或者電磁波加熱裝置，單獨對三個曲面部件11、12、13的熔接線或熔接面部分進行加熱，使之熔接面熔融成可融合狀態(tài)，緩慢合緊模具，因側(cè)向擠壓組件21是斜向楔緊式結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的上下面先預(yù)壓受力，優(yōu)先對三個曲面部件11、12、13進行整形加工，使之熔接線或熔接面平整對齊，完成對三個曲面部件11、12、13的形狀及熔接面整形校正的加工；在熔接模具緩慢合模時側(cè)向擠壓力一直在緩慢施加，并在模具最終合模完成時，側(cè)向擠壓力最終施加到位，產(chǎn)品的熔接及側(cè)向施壓加工完成，保持加熱一定時間后停止加熱，產(chǎn)品熔接面完成熔接并最終降溫至穩(wěn)定狀態(tài)后，完成熔接加工。最后模具開模并停止后模仁212的吸氣狀態(tài)，取出最終產(chǎn)品完成熔接整形的復雜曲面外殼。

在一些實施例中，根據(jù)產(chǎn)品工藝要求對一體成型完的復雜曲面外殼進行后續(xù)的拋光、強化、鍍膜等工序加工，如產(chǎn)品的熔接線處因高溫熔接出現(xiàn)印刷面損傷，可通過局部重印修正，最終完成復雜曲面外殼的制造。

其中在上述實施例中，各個曲面部件可以采用不同的材質(zhì)，也可采用相同的材質(zhì)，即選用不同材料的板材進行熱彎，其中板材的材質(zhì)可以是玻璃、陶瓷或藍寶石，即通過本發(fā)明實施例可以實現(xiàn)玻璃+陶瓷、玻璃+藍寶石、陶瓷+藍寶石、玻璃+陶瓷+藍寶石之間的結(jié)合，滿足不同產(chǎn)品的需求。另外在其他實施例中，還可以通過上述制備方法制得波浪形、環(huán)形或者其他不規(guī)則弧形的復雜曲面外殼。

采用本發(fā)明實施例的復雜曲面外殼的制備方法，能滿足復雜3D曲面手機、可穿戴產(chǎn)品、人體工程學產(chǎn)品等復雜3D內(nèi)凹結(jié)構(gòu)玻璃的制造工藝，并能兼顧現(xiàn)有玻璃加工所需的掃光、印刷等玻璃配套工藝的復雜3D曲面玻璃外殼生產(chǎn)工藝及制備方法，具有制備工藝簡單、成型精度高、模具經(jīng)久耐用、經(jīng)濟實用、操作簡單、成品率高、其生產(chǎn)成本低且適合大規(guī)模量產(chǎn)的特點，滿足可穿戴產(chǎn)品、人體工程學產(chǎn)品、移動電子、3C電子產(chǎn)品等復雜3D內(nèi)凹結(jié)構(gòu)玻璃殼體結(jié)構(gòu)件輕薄時尚且實用化的發(fā)展趨勢；除此之外，還具有以下優(yōu)點：

1、實現(xiàn)了復雜3D曲面玻璃熱彎+熔接一體成型技術(shù)，不受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)限制，工藝適用性廣；

2、復雜的內(nèi)凹或內(nèi)環(huán)形式3D曲面玻璃結(jié)構(gòu)，滿足了可穿戴或人體工程學產(chǎn)品需求，實現(xiàn)了一體式玻璃外殼及其制造工藝；

3、在現(xiàn)實復雜玻璃外殼制造工藝的同時，解決了環(huán)形內(nèi)凹、大落差弧度、多向倒扣結(jié)構(gòu)無法掃光、印刷的技術(shù)難題；

4、實現(xiàn)了除玻璃材質(zhì)殼體外，還可根據(jù)產(chǎn)品功能要求，選擇玻璃、陶瓷、藍寶石材質(zhì)之間的組合，如玻璃+陶瓷，玻璃+藍寶石之間的結(jié)合，可滿足不同產(chǎn)品功能的需求；

5、可多向施壓的模具結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)上下方向熔接結(jié)構(gòu)件施壓的同時，還可同步實現(xiàn)左右方向施壓，實現(xiàn)了多結(jié)構(gòu)件多方向熔接的同時，滿足了熱彎整形+熔接工藝的需求；

6、使用抗氧化涂層工藝的熱彎整形模具，提高了整形工序的穩(wěn)定性，避免了關(guān)鍵的熱彎整形工序尺寸波動對熔接工藝的影響，減少了對玻璃熱彎結(jié)構(gòu)件的損耗，提升了熔接工藝的穩(wěn)定性；

7、熔接時利用熱壓工藝輔助整形，解決了兩件或多件熱彎結(jié)構(gòu)件之間因前工序的熱彎尺寸誤差，導致結(jié)構(gòu)件熔接口不平齊的技術(shù)問題，實現(xiàn)了復雜3D曲面結(jié)構(gòu)件之間的高品質(zhì)熔接，提升產(chǎn)品品質(zhì)的同時大幅提升工藝良率，進一步降低了生產(chǎn)成本；

8、工藝兼容性強，相關(guān)配套工序可直接使用現(xiàn)有的平面或弧面玻璃制造工藝，實現(xiàn)復雜異型3D曲面玻璃加工的同時，不用改變或添置新的配套加工設(shè)備，降低了生產(chǎn)投入的同時規(guī)避了新技術(shù)應(yīng)用風險。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。