非等厚曲面玻璃净成型工艺、模具、预制件及其设计方法
阅读说明：本技术 非等厚曲面玻璃净成型工艺、模具、预制件及其设计方法 (Non-uniform-thickness curved glass net forming process, mold, prefabricated part and design method thereof ) 是由 潘再勇 王健强 王乃帅 于 2021-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于玻璃加工技术领域,具体公开了一种非等厚曲面玻璃净成型工艺、模具、预制件及其设计方法,旨在提高制作非等厚曲面玻璃元件过程中对材料的利用率并降低加工成本。本发明提供的成型模具通过其成型腔,能够将软化的预制件成型为需要的非等厚曲面玻璃；其能够用于精密净成型工艺,配合精确设计的预制件,一次性制作成型非等厚曲面玻璃,提高了制作非等厚曲面玻璃过程中对材料的利用率、以及加工效率和良品率,并降低加工成本。本发明提供的成型工艺采用上述的成型模具和设计的预制件制作非等厚曲面玻璃,制作过程中通过除氧并有效控制成型工艺参数,不仅能够实现净成型并使得玻璃充型饱满,而且能够提高制作的非等厚曲面玻璃的表面质量。(The invention belongs to the technical field of glass processing, and particularly discloses a non-uniform-thickness curved glass net forming process, a mold, a prefabricated member and a design method thereof, aiming at improving the utilization rate of materials in the process of manufacturing non-uniform-thickness curved glass elements and reducing the processing cost. The forming mold provided by the invention can form the softened prefabricated member into the required non-uniform-thickness curved glass through the forming cavity of the forming mold; the method can be used for a precise net forming process, and matched with a precisely designed prefabricated part, the non-uniform-thickness curved glass can be manufactured and formed at one time, so that the utilization rate of materials, the processing efficiency and the yield of the non-uniform-thickness curved glass are improved, and the processing cost is reduced. The forming process provided by the invention adopts the forming mold and the designed prefabricated member to manufacture the non-uniform-thickness curved glass, and not only can realize net forming and make the glass fully filled, but also can improve the surface quality of the manufactured non-uniform-thickness curved glass by removing oxygen and effectively controlling the forming process parameters in the manufacturing process.)
技术领域
本发明属于玻璃加工技术领域，具体涉及一种非等厚曲面玻璃净成型工艺、模具、预制件及其设计方法。
背景技术
目前，非等厚曲面玻璃元件通常首先采用CNC机械整块加工，需要先挖出凹面和凸面，再进行抛光获得；用此工艺加工，材料利用率极低、耗时长、效率低、良率低、成本高，并存在表面粗糙度差和难抛光等问题。
曲面玻璃元件一种加工方式是采用热弯成型，即采用热压设备经预热、热弯、冷却及CNC机械切割余料、抛光等工艺加工成型获得。另一种加工方式是采用热弯+热吸组合成型，即在下模上设置真空吸附结构，首先进行热弯成型获得玻璃毛坯初步变形，再进行热吸成型获得曲面玻璃，冷却后再进行CNC机械切割余料、抛光等工艺加工，获得最终产品，例如：授权公告号为CN211311304U的中国实用新型就是采用这种方式加工。以上两种加工方式本质上都是热弯成型，成型压力小，但只能获得等厚曲面，而且冷却后还需要进行CNC机械切割余料、抛光等加工工序，玻璃余料多，工序多，从而导致成本高，效率也低，并且此成型工艺也无法获得非等厚曲面玻璃元件。
公开号为CN112759236A的中国发明专利申请，其中提到了一种非等厚曲面玻璃元件的成型方法，该成型方法在热弯法的基础上，将成型温度提高到玻璃软化点温度以上的温度范围：即成型温度为玻璃粘度在103.7Pa·s～106.6Pa·s时对应的温度，其特点就是玻璃粘度很低，具有较好的流动性，能较好地填充到模具的空隙中，得到不等厚曲面玻璃。但由于其成型温度很高，模具与玻璃相互作用，容易粘模，模具寿命低。模具材料其推荐用石墨材质，玻璃表面质量差，模具极易氧化等变质而引入杂质等，且此工艺还是需要后续的CNC机械加工切除预料和抛光处理。
发明内容
本发明提供了一种非等厚曲面玻璃净成型模具，旨在提高制作非等厚曲面玻璃元件过程中对材料的利用率并降低加工成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：非等厚曲面玻璃净成型模具，包括凸型模、凹型模、内模套和外模套；
所述凸型模的下部设有凸起，所述凸起包括连接部和设于连接部下侧的压型部，所述压型部包括压型面，所述压型面包括中间平面及两个分别设在中间平面左右两端的凸弧面，所述凸弧面与中间平面平滑过渡连接；
所述凹型模的上部设有凹槽，所述凹槽包括与凸起的连接部适配的槽口和设于槽口下侧的成型部，所述成型部包括与压型面的中间平面相对应的成型面及两个分别设在成型面左右两端的凹弧面；
该成型模具合模时，所述凹型模和凸型模分别嵌套入内模套的下部和上部，并通过内模套将凸型模的竖向中心与凹型模的竖向中心对心定位，且凸型模的凸起与凹型模的凹槽配合在一起围成一个用于成型非等厚曲面玻璃的成型腔；所述外模套嵌套设置在内模套外，用于限制凸型模的压下位置。
进一步的是，所述凸型模、凹型模和内模套均由碳化钨或钨镍合金制成，所述外模套由耐热不锈钢制成；所述凸型模的表面粗糙度为0～10nm，所述凹型模的表面粗糙度为0～10nm。
进一步的是，所述凸型模上处于凸起周侧的下表面部分为凸模下端面，所述凹型模上处于凹槽周侧的上表面部分为凹模上端面；该成型模具合模时，所述凸模下端面与凹模上端面之间的间隙为0.05～3mm，在水平高度上所述凹型模与凸型模的分模面比成型腔高出0.3～10mm，所述内模套与凸型模和凹型模的装配间隙均为0.001～0.01mm，所述外模套与内模套的装配间隙为1～4mm。
进一步的是，所述内模套上设有至少两个第一通孔，所述外模套上设有与第一通孔一一对应连通的第二通孔；所述第一通孔的直径为2～5mm，所述第二通孔的直径为2～6mm。
进一步的是，所述内模套包括至少两个直壁，任意相邻两直壁之间均通过弧形结构过渡连接；各弧形结构上均开设有一个第一通孔，各直壁上均开设有1～3个第一通孔。
本发明还提供了一种用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件的设计方法，根据上述的非等厚曲面玻璃净成型模具，按如下步骤设计预制件；
步骤一，根据需制作的非等厚曲面玻璃元件的体积及凹型模的凹槽的形状与尺寸设计出预制件初坯；
步骤二，根据“各方向材料流动同时到达最远端、各方向同步完成充型原则”，运用数值仿真软件优化预制件初坯的形状和尺寸，得到预制件一次优化坯；
步骤三，将凹型模的凹槽的水平左右方向设为水平X向，将凹型模的凹槽的水平前后方向设为水平Y向，运用三维设计软件再次优化预制件一次优化坯，得到预制件二次优化坯；并确保预制件二次优化坯对正放置在凹槽中时，在水平X向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽内壁之间最小间距处的间距≤0.08mm，在水平Y向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽内壁之间最小间距处的间距≤0.08mm；
步骤四，根据公式：预制件的质量M＝(V-A×(0.005～0.1))×ρ，计算出预制件的最终质量；上述公式中，V表示非等厚曲面玻璃净成型模具的成型腔的容积，A表示非等厚曲面玻璃元件四周边沿端面的面积，ρ表示非等厚曲面玻璃的材料密度；根据ρ和预制件的最终质量，再结合预制件二次优化坯的上表面或下表面的面积，计算出预制件的最终厚度，设计出预制件。
本发明还提供了一种用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件，由上述的用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件的设计方法设计出预制件的质量、形状和尺寸，并根据设计的质量、形状和尺寸取材并制作得到预制件。
本发明还提供了一种非等厚曲面玻璃净成型工艺，该工艺采用上述的非等厚曲面玻璃净成型模具，并采用上述的用于非等厚曲面玻璃净成型的预制件，按如下步骤成型非等厚曲面玻璃；
S1、装载：将预制件置于凹型模的凹槽的槽口处，并在不合模的状态下将凸型模嵌套入内模套的上部，最后装上外模套，完成装载；
S2、除氧：将装载好预制件的成型模具放入充满氮气的独立空间内，并用氮气对成型模具吹扫120～400s；
S3、预热：将装载好预制件的成型模具放入预热工位，进行预热处理；
S4、成型：将预热后的成型模具放在成型工位，将成型模具加热成型并对其内预制件依次进行热弯、模压和保压这三个阶段的处理，压制得到非等厚曲面玻璃；成型过程中，将成型温度控制在 为玻璃粘度为107.6泊时对应的温度；热弯阶段，将成型模具合模，压力控制在0.35～0.5Mpa，热弯时间为0.23t±20s；模压阶段，压力控制在0.65～0.85Mpa，模压时间为0.69t±20s；保压阶段，压力控制在0.3～0.4Mpa，保压时间为0.08t±10s；其中，时间t为120～400s；
S5、退火：对压制得到的非等厚曲面玻璃和成型模具进行退火处理；
S6、冷却：对退火后的非等厚曲面玻璃和成型模具进行冷却处理；
S7、卸载：将冷却后的非等厚曲面玻璃从成型模具中取出。
进一步的是，步骤S3中，对除氧后的成型模具和预制件进行N个阶段逐级升温预热，N为大于等于3的整数，每个阶段加热时间为120～400s；第1阶段的加热温度T1为Tg-100℃～Tg-10℃，Tg为玻璃的转变温度；第N阶段的加热温度TN与成型温度相差为0～20℃，其它阶段的加热温度为TN-1＝TN-2+(△T±40)℃，△T＝(TN-T1)/(N-1)。
进一步的是，步骤S5中，对压制得到的非等厚曲面玻璃和成型模具进行M个阶段逐级降温退火，M为大于等于3的整数，每个阶段退火时间均为120～400s；且M个阶段中，至少包括以下三个阶段，分别记为第Mi阶段、第Mj阶段和第Mk阶段；第Mi阶段的退火温度为Tg+5℃～Tg+30℃，压力控制在0.05～0.2Mpa；第Mj阶段的退火温度为 为玻璃粘度为1014.5泊时对应的温度，为玻璃粘度为1013泊时对应的温度，压力控制在0.05～0.2Mpa；第Mk阶段的退火温度为压力控制在0.01～0.1Mpa。
进一步的是，该工艺还包括步骤S8；
S8、精密退火：将取出的非等厚曲面玻璃送入精密退火设备进行精密退火处理。
本发明还提供了一种非等厚曲面玻璃，其由上述的非等厚曲面玻璃净成型工艺制得。
本发明的有益效果是：
(1)、本发明提供的成型模具通过配合在一起的凸型模和凹型模可围成用于成型非等厚曲面玻璃的成型腔，能够将软化的预制件成型为需要的非等厚曲面玻璃；同时，通过内模套能够将凸型模的竖向中心与凹型模的竖向中心对心定位，限制凸型模与凹型模水平方向的自由度，防止产生偏位，从而保证获得的非等厚曲面玻璃的上、下表面的面间中心偏为小于0.01mm；通过外模套能够在压型时控制凸型模的下行死点，从而精确控制非等厚曲面玻璃的厚度；因此该成型模具能够用于精密净成型工艺，配合精确设计的预制件，一次性制作成型非等厚曲面玻璃，提高了制作非等厚曲面玻璃过程中对材料的利用率、以及加工效率和良品率，并降低加工成本。
(2)、通过在内模套上开设第一通孔，并在外模套上开设第二通孔，能够在成型非等厚曲面玻璃过程中起到排气、散热和模具外惰性气体流入模具内进行保护等作用；通过控制模具的配合间隙及表面粗糙度等，可保证非等厚曲面玻璃能够一次性制作成型，并保证非等厚曲面玻璃的表面质量。
(3)、本发明提供的预制件的设计方法，通过精确设计预制件，可保证制得的预制件在成型过程中，能防止预制件偏位，能使预制件变形流动基本满足“各方向同步完成充型”，从而可以实现净成型。
(4)、本发明提供的成型工艺采用上述的成型模具制作非等厚曲面玻璃，制作过程中通过对成型模具和预制件除氧，可防止成型模具使用过程中因氧化等变质而引入杂质，保证了所制作的非等厚曲面玻璃的质量；而且，成型过程中通过分阶段压型，并合理控制各压型阶段的温度、压力和时间，不仅能够实现净成型并使得玻璃充型饱满，而且能够提高制作的非等厚曲面玻璃的表面质量。利用该成型工艺制作的非等厚曲面玻璃表面质量良好、尺寸精度合格，无需再用CNC进行机械加工切除余料和抛光等处理，对玻璃材料利用率基本可达到100％；克服了传统的机械加工的对玻璃材料利用率极低、耗时长、效率低、良率低、成本高、表面粗糙度差和难抛光等问题。而且，利用本发明提供的成型模具和工艺压制非等厚曲面玻璃过程中，成型温度较低，提高了成型模具的使用寿命，而且基本不会出现玻璃粘模现象。
(5)、制作过程中通过合理控制预热与退火工艺，保证了非等厚曲面玻璃不炸裂；保证了所制作非等厚曲面玻璃的加工效率和良品率，利于降低加工成本。
(6)、与现有技术相比，本发明提供的成型工艺热弯+模压+保压组合进行成型，其中热弯主要作用相当预成型，获得曲面，在热弯过程中也保证了排气，预制件的良好定位等；模压就是采用较大的力压预制件，使预制件材料沿周向流动，其厚度发生变化，制得非等厚曲面玻璃。
(7)、与现有技术相比，本发明提供的成型工艺能成型出非等厚曲面玻璃，但不提高成型温度，不增加预制件的质量，而且表面质量良好，不需要后续加工；原因：1)该其成型温度均低于玻璃自身软化点温度，与热弯成型温度差不多；且成型模具材料采用耐高温高强度合金，比如WC等，所以成型时能采用较大的压力使温度较低的玻璃变形流动；另外，为了降低玻璃流动阻力，还采用了提高模具型腔表面粗糙度到10nm以下；2)本发明提供了一种能够精密净成型非等厚曲面玻璃的成型模具以及一种用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件的设计方法，所设计出的预制件质量比产品质量略低，材料利用率可达100％；3)由于玻璃成型温度较低，模具成型腔表面粗糙度很高，尺寸精度高，预制件设计合理；在成型时的模压阶段，预制件的流动变形小，使得生产出来的产品表面质量良好，尺寸精度高，不需要后续再加工。
附图说明
图1是本发明中非等厚曲面玻璃净成型模具的三维爆炸图；
图2是本发明中非等厚曲面玻璃净成型模具的实施结构示意图；
图3是本发明中非等厚曲面玻璃净成型工艺的工艺原理图；
图4是实施例3所制作的非等厚异形手表盖的实施结构示意图；
图5是实施例2设计出的预制件的平面结构示意图；
图6是设计预制件过程中模压成型数值仿真分析图一；
图7是设计预制件过程中模压成型数值仿真分析图二；
图中标记为：凸型模100、凸起110、压型面111、阶梯面112、凸模下端面120、凹型模200、凹槽210、成型面211、凹模上端面220、内模套300、第一通孔310、外模套400、第二通孔410、预制件5、非等厚异形手表盖6、手表盖主体底面61、手表盖高侧壁62、手表盖低侧壁63。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
结合图1和图2所示，非等厚曲面玻璃净成型模具，包括凸型模100、凹型模200、内模套300和外模套400；
所述凸型模100的下部设有凸起110，所述凸起110包括连接部和设于连接部下侧的压型部，所述压型部包括压型面111，所述压型面111包括中间平面及两个分别设在中间平面左右两端的凸弧面，所述凸弧面与中间平面平滑过渡连接；
所述凹型模200的上部设有凹槽210，所述凹槽210包括与凸起110的连接部适配的槽口和设于槽口下侧的成型部，所述成型部包括与压型面111的中间平面相对应的成型面211及两个分别设在成型面211左右两端的凹弧面；
该成型模具合模时，所述凹型模200和凸型模100分别嵌套入内模套300的下部和上部，并通过内模套300将凸型模100的竖向中心与凹型模200的竖向中心对心定位，且凸型模100的凸起110与凹型模200的凹槽210配合在一起围成一个用于成型非等厚曲面玻璃的成型腔；所述外模套400嵌套设置在内模套300外，用于限制凸型模100的压下位置。
使用该成型模具生产非等厚曲面玻璃时，通常将其放入精密压机中，通过控制精密压机对成型模具及其内预制件加热，并通过控制精密压机对成型模具的升降温速率、压力、周期等工艺参数，将预制件净成型为非等厚曲面玻璃，整个生产过程对材料的利用率、加工效率和良品率均较高。净成型是指材料利用率为100％的成型，没有余料。
其中，凸型模100和凹型模200主要用于配合在一起，对放置于凹槽210中的预制件压型；凸型模100和凹型模200通常由耐高温合金制成，优选由碳化钨或钨镍合金制成；通过在凸型模100上设置凸起110，并在凹型模200上开设凹槽210，便于其配合形成与非等厚曲面玻璃外形一致的成型腔；为了提高制作的非等厚曲面玻璃的表面质量，压型完成之后不再进行表面抛光等机械加工处理，通常使凸起110和凹槽210的表面粗糙度均≤10nm，优选≤5nm。
具体的，所述凸型模100上处于凸起110周侧的下表面部分为凸模下端面120，所述凹型模200上处于凹槽210周侧的上表面部分为凹模上端面220；该成型模具合模时，所述凸模下端面120与凹模上端面220之间的间隙为0.05～3mm，如此可防止出现过限制，确保了压型质量；
优选的，该成型模具合模时，在水平高度上所述凹型模200与凸型模100的分模面比成型腔高出0.3～10mm。
内模套300主要用于将凸型模100的竖向中心与凹型模200的竖向中心对心定位，限制凸型模100与凹型模200水平方向的自由度，防止产生偏位，保证不颤动，并且一般将内模套300与凸型模100和凹型模200的装配间隙控制在0.001～0.01mm，从而可保证制得的非等厚曲面玻璃的上、下表面的面间中心偏为小于0.01mm；为了便于装配，通常对内模套300上下两端的棱角进行倒角。
外模套400主要用于在压型时控制凸型模100的下行死点，从而精确控制非等厚曲面玻璃的厚度；一般将外模套400与内模套300的装配间隙控制在1～4mm。
优选的，再如图1和图2所示，所述内模套300上设有至少两个第一通孔310，所述第一通孔310与凹型模200的上端相对应；所述第一通孔310至少为两个，并沿内模套300的周向均匀分布；所述外模套400上设有与第一通孔310一一对应连通的第二通孔410；所述第一通孔310的直径为2～5mm，所述第二通孔410的直径为2～6mm。通过在内模套300上开设第一通孔310，并在外模套400上开设第二通孔410，能够在成型非等厚曲面玻璃过程中起到排气、散热和模具外惰性气体流入模具内进行保护等作用。
在上述基础上，为了在除氧、预热、成型和退火冷却中便于除氧、排气、散热，将内模套300设为如下结构，即内模套300包括至少两个直壁，任意相邻两直壁之间均通过弧形结构过渡连接；各弧形结构上均开设有一个第一通孔310，各直壁上均开设有1～3个第一通孔310；第二通孔410的个数、位置与第一通孔310的个数、位置相对应。
本发明还提供了一种用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件的设计方法，以便精确、快速、有效地设计出压型所需非等厚曲面玻璃的预制件，该设计方法根据上述的非等厚曲面玻璃净成型模具，按如下步骤设计预制件；
步骤一，根据需制作的非等厚曲面玻璃元件的体积及凹型模200的凹槽210的形状与尺寸设计出预制件初坯；
步骤二，根据“各方向材料流动同时到达最远端、各方向同步完成充型原则”，运用数值仿真软件优化预制件初坯的形状和尺寸，得到预制件一次优化坯，如图6和图7所示；运用数值仿真软件对玻璃材料的流动充型过程进行仿真分析，具体为将预制件一次优化坯对正放置在凹型模200的凹槽210中，在模压成形过程中，预制件一次优化坯发生变形，玻璃材料向四周流动能够填充成型腔的最远处空间并同时到达最远端，则表明其满足“各方向材料流动同时到达最远端、各方向同步完成充型原则”；例如：预制件一次优化坯对正放置在凹型模200的凹槽210中，预制件一次优化坯上任意7个不同方向的点，在模压过程中，以上7个点将沿着这各自流动的方向流向并同时到达成型腔的最远端；
步骤三，将凹型模200的凹槽210的水平左右方向设为水平X向，将凹型模200的凹槽210的水平前后方向设为水平Y向，运用三维设计软件再次优化预制件一次优化坯，得到预制件二次优化坯；并确保预制件二次优化坯对正放置在凹槽210中时，在水平X向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽210内壁之间最小间距处的间距≤0.08mm，在水平Y向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽210内壁之间最小间距处的间距≤0.08mm；
步骤四，根据公式：预制件的质量M＝(V-A×(0.005～0.1))×ρ，计算出预制件的最终质量；上述公式中，V表示非等厚曲面玻璃净成型模具的成型腔的容积，A表示非等厚曲面玻璃元件四周边沿端面的面积，ρ表示非等厚曲面玻璃的材料密度；根据ρ和预制件的最终质量，再结合预制件二次优化坯的上表面或下表面的面积，计算出预制件的最终厚度，设计出预制件，参考如图5所示。预制件的最终厚度一般为0.7～3mm。
本发明还提供了一种用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件，其由上述的用于净成型非等厚曲面玻璃的预制件的设计方法设计出预制件的质量、形状和尺寸，并根据设计的质量、形状和尺寸取材并制作得到。通常制作得到的预制件5为平板结构，上、下表面棱角处倒角，四个角处为不等径过渡倒圆角，参考如图5所示。
为了提高制作的非等厚曲面玻璃的质量，优选将预制件的长、宽尺寸精度控制在±0.01mm，厚度尺寸精度控制在±0.008mm。
本发明还提供了一种非等厚曲面玻璃净成型工艺，该成型工艺采用上述的非等厚曲面玻璃净成型模具，并采用上述的用于非等厚曲面玻璃净成型的预制件，按如下步骤成型非等厚曲面玻璃，结合图3所示；
S1、装载：将预制件置于凹型模200的凹槽210的槽口处，并在不合模的状态下将凸型模100嵌套入内模套300的上部，最后装上外模套400，完成装载；
S2、除氧：将装载好预制件的成型模具放入充满氮气的独立空间内，并用氮气对成型模具吹扫120～400s；
S3、预热：将装载好预制件的成型模具放入预热工位，进行预热处理；
S4、成型：将预热后的成型模具放在成型工位，将成型模具加热成型并对其内预制件依次进行热弯、模压和保压这三个阶段的处理，压制得到非等厚曲面玻璃；热弯是把平面结构的预制件压弯，形成具有一定曲率的曲面玻璃件，但厚度不发生变化；模压是在热弯结束后，加载更大的压力，使具有一定曲率的曲面玻璃件的厚度发生变化，玻璃材料沿厚度法向进行流动，充满成型腔的整个空间，从而获得非等厚曲面玻璃；保压是在模压结束后，保持一定压力，使非等厚曲面玻璃定型；成型过程中，将成型温度控制在 为玻璃粘度为107.6泊时对应的温度；热弯阶段，将成型模具合模，压力控制在0.35～0.5Mpa，热弯时间为0.23t±20s；模压阶段，压力控制在0.65～0.85Mpa，模压时间为0.69t±20s；保压阶段，压力控制在0.3～0.4Mpa，保压时间为0.08t±10s；其中，时间t为120～400s；
S5、退火：对压制得到的非等厚曲面玻璃和成型模具进行退火处理；
S6、冷却：对退火后的非等厚曲面玻璃和成型模具进行冷却处理；
S7、卸载：将冷却后的非等厚曲面玻璃从成型模具中取出。
该成型工艺采用上述的成型模具和预制件制作非等厚曲面玻璃，通过对成型模具和预制件除氧，可防止成型模具使用过程中因氧化等变质而引入杂质，保证了所制作的非等厚曲面玻璃的质量；而且，成型过程中通过分阶段压型，并合理控制各压型阶段的温度、压力和时间，不仅能够使得玻璃充型饱满，而且能够提高制作的非等厚曲面玻璃的表面质量。利用该成型工艺制作的非等厚曲面玻璃表面质量良好、尺寸精度合格，无需再用CNC进行机械加工切除余料和抛光等处理，对玻璃材料利用率基本可达到100％；克服了传统的机械加工的对玻璃材料利用率极低、耗时长、效率低、良率低、成本高、表面粗糙度差和难抛光等问题。而且，利用本发明提供的成型模具和工艺压制非等厚曲面玻璃过程中，成型温度较低，提高了成型模具的使用寿命，而且不会出现玻璃粘模现象。
为了保证对成型模具和预制件预热均匀，确保预制件不发生炸裂，优选在步骤S3中，对除氧后的成型模具和预制件进行N个阶段逐级升温预热，N为大于等于3的整数，每个阶段加热时间为120～400s；第1阶段的加热温度T1为Tg-100℃～Tg-10℃，Tg为玻璃的转变温度；第N阶段的加热温度TN与成型温度相差为0～20℃，其它阶段的加热温度为TN-1＝TN-2+(△T±40)℃，△T＝(TN-T1)/(N-1)。
为了有效降低非等厚曲面玻璃的内应力，防止其炸裂，优选在步骤S5中，对压制得到的非等厚曲面玻璃和成型模具进行M个阶段逐级降温退火，M为大于等于3的整数，每个阶段退火时间均为120～400s；且M个阶段中，至少包括以下三个阶段，分别记为第Mi阶段、第Mj阶段和第Mk阶段；第Mi阶段的退火温度为Tg+5℃～Tg+30℃，压力控制在0.05～0.2Mpa；第Mj阶段的退火温度为 为玻璃粘度为1014.5泊时对应的温度，为玻璃粘度为1013泊时对应的温度，压力控制在0.05～0.2Mpa；第Mk阶段的退火温度为 压力控制在0.01～0.1Mpa。
考虑到在成型压机内冷却后的非等厚曲面玻璃一般应力还是较大，容易在后续的使用过程中炸裂，从而降低使用寿命。特别是一些对光学指标要求高的非等厚曲面玻璃，由于内部残余应力较大，影响其折射率和某些指标稳定性等，所以有必要运用精密退火设备对非等厚曲面玻璃进行精密退火，以获得残余应力更小，各种光学指标及其稳定性更优的非等厚曲面玻璃。
因此上述成型工艺通常还包括步骤S8；
S8、精密退火：将取出的非等厚曲面玻璃送入精密退火设备进行精密退火处理。精密退火时，一般把数千个非等厚曲面玻璃一起放入精密退火设备进行精密退火。
本发明还提供了一种非等厚曲面玻璃，其由上述的非等厚曲面玻璃净成型工艺制得。
实施例1
某非等厚曲面玻璃净成型模具，包括凸型模100、凹型模200、内模套300和外模套400；
凸型模100的下部设有凸起110，凸起110包括连接部和设于连接部下侧的压型部，压型部包括压型面111，压型面111包括中间平面及两个分别设在中间平面左右两端的凸弧面，凸弧面与中间平面平滑过渡连接；
凹型模200的上部设有凹槽210，凹槽210包括与凸起110的连接部适配的槽口和设于槽口下侧的成型部，成型部包括与压型面111的中间平面相对应的成型面211及两个分别设在成型面211左右两端的凹弧面，凹弧面的弧度大于凸弧面的弧度；
凸起110和凹槽210的表面粗糙度均≤8nm，并且均进行了镀膜处理；
内模套300包括四个直壁，任意相邻两直壁之间均通过弧形结构过渡连接；内模套300上设有第一通孔310，第一通孔310与凹型模200的上端相对应，第一通孔310的数量为8个，各弧形结构上均开设有一个第一通孔310，各直壁上均开设有1个第一通孔310；外模套400上设有第二通孔410，第二通孔410的数量与第一通孔310相等，并一一对应连通；第一通孔310和第二通孔410的直径均为2.8mm；
凸型模100、凹型模200和内模套300均由碳化钨制成，外模套400由耐热不锈钢制成；
内模套300与凸型模100和凹型模200的装配间隙控制在0.0065mm；外模套400与内模套300的装配间隙控制在2.5mm；
该成型模具合模时，凹型模200和凸型模100分别嵌套入内模套300的下部和上部，并通过内模套300将凸型模100的竖向中心与凹型模200的竖向中心对心定位，且凸型模100的凸起110与凹型模200的凹槽210配合在一起围成一个用于成型非等厚曲面玻璃的成型腔；外模套400嵌套设置在内模套300外，用于限制凸型模100的压下位置；在水平高度上凹型模200与凸型模100的分模面比成型腔高出1～4mm；凸模下端面120与凹模上端面220之间保持0.1mm的间隙。
实施例2
根据实施例1的非等厚曲面玻璃净成型模具，按如下步骤设计预制件；
步骤一，根据需制作的非等厚曲面玻璃元件的体积及凹型模200的凹槽210的形状与尺寸设计出预制件初坯；非等厚曲面玻璃元件为图4所示的非等厚异形手表盖6，预制件初坯为上、下表面倒角，厚度方向的4条棱边倒4个不等径过渡倒圆角；预制件初坯的长a＝43.30mm，宽b＝36.42mm，过渡圆角＝4-R9×9mm，倒角＝4×C0.1mm；
步骤二，根据“各方向材料流动同时到达最远端、各方向同步完成充型原则”，运用数值仿真软件polyflow优化预制件初坯，得到预制件一次优化坯；预制件一次优化坯的长a＝40.25mm，宽b＝36.67mm，过渡圆角＝4-R9.1×6.2mm；
步骤三，将凹型模200的凹槽210的水平左右方向设为水平X向，将凹型模200的凹槽210的水平前后方向设为水平Y向，运用三维设计软件solidworks再次优化预制件一次优化坯，得到预制件二次优化坯；并确保预制件二次优化坯对正放置在凹槽210中时，在水平X向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽210内壁的最小间距为0.03mm，在水平Y向上预制件二次优化坯的侧面与凹槽210内壁的最小间距为0.02mm；预制件二次优化坯的长a＝42.25mm，宽b＝36.75mm，过渡圆角＝4-R10×5.55mm；
步骤四，根据公式：预制件的质量M＝(V-A×(0.005～0.1))×ρ，计算出预制件的最终质量；根据ρ和预制件的最终质量，再结合预制件二次优化坯的上表面或下表面的面积，计算出预制件的最终厚度为1.120mm，设计出预制件5，如图5所示。
实施例3
利用本发明提供的非等厚曲面玻璃净成型工艺，制作非等厚异形手表盖6，过程如下：
S1、装载：将预制件置于凹型模200的凹槽210的槽口处，并在不合模的状态下将凸型模100嵌套入内模套300的上部，最后装上外模套400，完成装载；
S2、除氧：将装载好预制件的成型模具放入充满氮气的独立空间内，并用氮气对成型模具吹扫260s；
S3、预热：对除氧后的成型模具进行3个阶段逐级升温预热，第1阶段的加热温度为465℃，加热时间为260s；第2阶段的加热温度为540℃，加热时间为260s；第3阶段的加热温度为592℃，加热时间为260s；
S4、成型：将预热后的成型模具放在成型工位，将成型模具加热成型并对其内预制件依次进行热弯、模压和保压处理，压制得到非等厚异形手表盖6；成型过程中，将成型温度控制在595℃；热弯阶段，将成型模具合模，并将压力控制在0.41Mpa，热弯时间为50s；模压阶段，将成型模具合模，并将压力控制在0.81Mpa，模压时间为190s；保压阶段，将成型模具合模，并将压力控制在0.36Mpa，保压时间为20s；
S5、退火：对压制得到的非等厚异形手表盖6和成型模具进行3个阶段逐级降温退火，第1阶段的退火温度为505℃，压力控制在0.12Mpa，退火时间为260s；第2阶段的退火温度为481℃，压力控制在0.08Mpa，退火时间为260s；第3阶段的退火温度为400℃，压力控制在0.02Mpa，退火时间为260s；
S6、冷却：对退火后的非等厚异形手表盖6和成型模具分两个阶段进行冷却，第1阶段的冷却温度为200℃，冷却时间为260s；第2阶段的冷却温度为28℃，冷却时间为260s；
S7、卸载：将冷却后的非等厚异形手表盖6从成型模具中取出，如图4所示。
使用三坐标测量仪测量得到的非等厚异形手表盖6，手表盖主体底面61的中厚为1.060mm，手表盖高侧壁62的弧高为3.481mm，手表盖低侧壁63的弧高为1.270mm，外长为43.665mm，外宽为36.783mm，尺寸精度合格。外观检测整个非等厚异形手表盖6，其表面质量良好，玻璃无炸裂、无凹凸点、无缺角、无条纹。
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