ＤＯＩ：１０．１６５２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１９．０２．０２５
总第１９０期２０１９年第２期机械管理开发
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＴｏｔａｌ１９０Ｎｏ．２，２０１９
引言
随着液晶显示技术的发展，液晶显示器（ＬＣＤ）
以其小型化、色饱和度高、对比度清晰等优势迅速成为显示器的主流技术，被广泛应用于液晶电视、平板电脑、智能手机等电子产品［１］。随着行业的发展和消费理念的提升，消费者对智能电子产品的外观尤其人机交互窗口更为关注。ＴＰ盖板玻璃是构成液晶显示器的一个基本部件，作为人机交互窗口的最外层，其重要性不言而喻。ＴＰ盖板玻璃的前段制造工艺如图１所示。从ＴＰ盖板玻璃的前段制造工艺流程来看，切割分断是相当重要的一环。本文以９２０蓝膜玻璃切裂线中ＴＰ盖板玻璃的切割分断生产实践为背景，简述了带蓝膜的ＴＰ盖板玻璃在切割分断过程中的主要工艺环节及影响因素。
1
切割工艺
根据Ｇｒｉｆｆｉｔｈ理论，ＴＰ盖板玻璃属于脆性材料，其断裂有两个过程，一是微裂纹的产生；二是微裂纹的扩展。选用特定的刀轮，在一定的切割压力下，使刀轮在刀座的引导下在玻璃表面滚压出一道连续切割线（切槽），同时产生微裂纹，如图２所示。由切割产生的微裂纹可以分为纵向微裂纹和横向微裂纹，纵向微裂纹垂直于玻璃表面且沿刀轮轨迹方向，横向微裂纹多形成于玻璃表面且垂直于切割线。针对于ＴＰ玻璃的分断，纵向微裂纹的深度越大越好，越有利于玻璃的裂片分离；而横向微裂纹会产生玻璃屑，甚至崩边等缺陷，因此越小越好。
以０．７ｍｍ厚的ＴＰ玻璃为切割样本，采用０．４ｍ／ｓ的切割速度、１２０μｍ的下压量，选用两种角度的常用刀轮，分别在不同切割压力下进行切割，在显微镜下观察不同的１０片玻璃的切割线，取均值，采集数据如表１和表２所示：
由表１、表２数据可知，在一定范围内，有如下
结论：刀轮角度越小，切割深度越大，纵向微裂纹也增大；切割压力越大，切割深度越大，纵向微裂纹越
ＴＰ盖板玻璃的切割分断工艺研究
李海泉，王涛，李大伟
（中电科风华信息装备股份有限公司，山西太原
０３００２４）
摘要：阐述了ＴＰ盖板玻璃的切割分断机理，并研究了切割分断的工艺及其主要影响因素。通过９２０蓝膜玻璃切裂线的研制及生产应用，为客户解决了蓝膜玻璃自动化生产的难题。关键词：切割
分断工艺自动化
中图分类号：ＴＱ１７１．６＋８３
文献标识码：Ａ
文章编号：1003-773X （2019）02-0059-03
收稿日期：２０１９－０１－３１
作者简介：李海泉（１９８４—），男，硕士研究生，毕业于辽宁科技大学，工程师，主要从事于电子专用设备的研究。王涛（１９８７—），男，硕士研究生，毕业于北京科技大学，工程师，主要从事于电子专用设备的研究。李大伟（１９８８—），男，硕士研究生，毕业于北京科技大学，工程师，主要从事于电子专用设备的研究。
图１ＴＰ盖板玻璃生产工艺图
图２刀轮切割示意图
刀轮切割压力／Ｎ切割深度／ｍｍ
纵向微裂纹长度／μｍ横向微裂纹长度
／μｍ
７０．０６６８５０．１５８０．０７０１０００．２１９０．０７１１２００．２７１００．０７４１４００．３０１１０．０７６１６００．３３１２
０．０８１
１８０
０．４５
表１采用１１５°Ｖ型齿钻石刀轮
刀轮切割压力／Ｎ切割深度／ｍｍ纵向微裂纹长度／μｍ横向微裂纹长度
／μｍ
７０．０５９８３０．０７８０．０６５９２０．１５９０．０６８１０４０．１９１００．０７２１１５０．２２１１０．０７３１２５０．２８１２
０．０７７
１４０
０．３４
表２采用１２０°Ｖ型齿钻石刀轮
大板玻璃
（白玻）丝印蓝膜
切割
裂片（裂玻璃）
分断（断蓝膜）
磨边（ＣＮＣ）
清洗蓝膜分解玻璃钢化清洗ＴＰ盖板玻璃刀轮
玻璃
蓝膜横向微裂纹
纵向微裂纹
切割深度
机械分析与设计
深；横向微裂纹受刀轮角度和切割压力的影响不太明显，但整体也是呈随之增大的趋势；角度小的切割刀轮产生横向微裂纹的临界压力值相对较小。
由于切割深度可以由增大刀轮的下压量和增大切割压力来获得，因此在刀轮的选择上，应首先考虑刀轮角度对横向微裂纹的影响［２］。
当刀轮以稳定的速度、切割压力、切割深度在玻璃表面进行切割划线时，根据微裂纹理论可知，由于
施加的外力基本一样，那么微裂纹端部的应力也基本一致，并且微裂纹的曲率半径和纵向微裂纹的深度也基本一样。因此，理想的切割效果应该是玻璃断面上的纵向微裂纹末端连续，且处于同一条水平线上。
经过在客户现场的大量实验验证，切割０．７ｍｍ的ＴＰ盖板玻璃，选用１１５°的Ｖ型齿钻石刀轮，切割压力９Ｎ，切割深度１１０μｍ，较为合适。2裂片工艺
根据Ｇｒｉｆｆｉｔｈ理论，微裂纹端部的应力由其长度L 和端部曲率半径r 共同决定，具体关系如式（１）所示。
σｍ＝σ［１＋２（L r
）１
２
］．（１）式（１）中：σｍ是微裂纹端部的最大应力，σ是外界施压的应力。由公式（１）可知，当外力施加于脆性材料时，微裂纹的尖端应力将成倍数增加，并且随着外力的增大，微裂纹的长度L 也在增长，即微裂纹扩展。
由于玻璃在断裂前，表面已经有一条切割形成的切割线，根据Ｇｒｉｆｆｉｔｈ理论可知，玻璃的断裂实质是由于纵向微裂纹的重直扩展。因此，在玻璃切割线的背面垂直施加一个与切割线重合的压力，并且大小合适，那么玻璃就会沿着垂直裂缝（Ｍｅｄｉａｎｃｒａｃｋ）裂开，并且形成一个近似垂直于玻璃表面的光滑断面［３］。
ＴＰ玻璃是一种典型的脆性材料，其断裂前没有韧性变形，当纵向微裂纹拓展到一定深度后，就会迅速发生脆性断裂。将切割完的ＴＰ玻璃翻转１８０°，放置于平台上，配合视觉精准定位，使用材质相对玻璃较软的裂片刀，从玻璃的切割线背面垂直施加一定的压力，如图３所示，使玻璃厚度方向上的纵向微裂纹扩展到玻璃底部，使玻璃分离，从而实现裂片。
经过在客户现场的大量实验验证，对于０．７ｍｍ的ＴＰ盖板玻璃的裂片，选用０．０５ＭＰａ的裂片压力，较为合适。
3蓝膜分断工艺
ＴＰ盖板玻璃的切割背面有一种丝印蓝膜，这是一种柔性薄膜，主要在玻璃的加工流程中起保护玻
璃表面的作用。当对玻璃切割划线并完成裂片后，玻璃可裂开，但由于其背面的蓝膜还连在一起，从而导致裂片后的玻璃不能完全分离。因此，必须使这种蓝膜也断开才能实现玻璃的完全分断，才能保证分断后玻璃的自动化连线生产。
通过现场研究，发现蓝膜的伸缩性较差，很小的张力就能将其拉断。因此，采用传送中分断蓝膜的方案，将裂片后的ＴＰ盖板玻璃放置于伺服控制的传送皮带上，当玻璃传送到计算位置后，上压料机构下降轻轻压住玻璃，下顶刀缓慢上升，在玻璃裂片缝隙（Ｍｅｄｉａｎｃｒａｃｋ）处垂直向上施加一个顶力，在张力作用下拉断蓝膜，从而实现蓝膜的分断，分断结构原理如图４所示。
上压料机构由电气比例阀控制的低摩擦气缸驱动、导轨导向，实现动作，并采用气体背压回路控制方案，气体背压回路原理图如图５所示。选择气体背压回路，并使用低摩擦气缸，主要是为了保证气缸的高灵敏动作，即很小的压力就可以使气缸伸缩动作。下顶刀的升降也采用电气比例阀控制的低摩擦气缸驱动、导轨导向的驱动方式。电气比例阀和低摩擦气缸的技术参数如下页表３、表４所示。
经过在客户现场的大量实验验证，对于ＴＰ盖板玻璃的蓝膜分断，上压料机构选用，下顶刀机构采用０．２ＭＰａ的工作压力，顶程控制在２￣３．５ｍｍ范围内
图３裂片原理图
图４蓝膜分断原理图
图５背压回路原理图
裂片刀
玻璃
蓝膜柔性缓冲板裂片平台
上压块
缓冲海棉
下顶刀
传送皮带
玻璃
蓝膜
１３
５
２
１３
４φ６
φ６
２
２
φ６
２
１
１
３
３
φ６
２
２
３
３１
１
φ６
第３４卷
机械管理开发
ｊｘｇｌｋｆｂｊｂ＠１２６．ｃｏｍ
６０··
较为合适。蓝膜分断完成后，
玻璃被分成单粒产品，由皮带精确送至取料位，进行后续的自动插兰工艺，从而完成ＴＰ盖板玻璃的自动化切割分断连线生产。4结论
ＴＰ盖板玻璃切割工艺为客户解决了蓝膜玻璃切后手工裂片、断膜的问题，满足了客户生产所需。
随着时代技术的发展，客户对产品要求的提高，相信ＴＰ盖板玻璃的切割裂片工艺也将随着行业的
发展而不断创新，我们将持续致力于为客户提供更
加优良的切割分断工艺方案和设备。
参考文献
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（编辑：
苑化军）压力范围／ＭＰａ
０．００５￣０．５输出压力灵敏度／ＭＰａ
０．００１精度
±２％
表３电气比例阀参数
最高使用压力／ＭＰａ
０．５最低使用压力／ＭＰａ
０．００５
表４低摩擦气缸参数
Study on Cutting and Breaking Technology of TP Cover Glass
Li Haiquan,Wang Tao,Li Dawei
（CLP Fenghua Information Equipment Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）
Abst ract:ＴｈｅｃｕｔｔｉｎｇｂｒｅａｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＴＰｃｏｖｅｒｇｌａｓｓｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｉｔｓｍａｉｎ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ９２０ｂｌｕｅｆｉｌｍｇｌａｓｓｃｕｔｔｉｎｇｌｉｎｅ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂｌｕｅｆｉｌｍｇｌａｓｓｉｓｓｏｌｖｅｄｆｏｒｃｕｓｔｏｍｅｒｓ．Key words:ｃｕｔｔｉｎｇ；ｂｒｅａｋｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
分析，为机械设计人员在以后设计压头装配体和调
试人员在调试过程中提供了理论依据，对ＦＯＧ邦定机以后的设计具有重大意义。
参考文献
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（编辑：
王慧芳）Temp erature and Heat Transfer Analysis of FOG Pressure Head
Based on ANSYSWorkbench
Gu o Xiaoni
（CLP Fenghua Information equipment Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）
A bstract:ＦＯＧｂｏｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｉｓｔｈｅｋｅｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｍｏｄｕｌｅ．Ｉｔｉｓａｈｉｇｈ
ｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｈｉｃｈｉｎｔｅｇｒａｔｅｓＰＬＣｃｏｎｔｒｏｌ，ｏｐｔｉｃｓ，ｖｉｓｕａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙａｎｄｏｔｈｅｒｍｕｌｔｉ－ｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｈｅａｄｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｏｎｄｉｎｇ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｈｅａｄｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐｒｅｓｓｉｎｇ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｕｎｅｖｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｈｅａｄ，ｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｈｅａｄｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ．Ａｂｅｔｔｅｒｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｔｈｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｈｅａｄ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．
Key words:ＦＯＧｂｏｎｄｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ；ｈｅａｄ；ｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ
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