引言

自重法热弯成型技术广泛应用于制造现代飞机透明件（如风挡）。在这个过程中，首先将冷加工处理后的平板玻璃加热到一个合适的温度（超过玻璃化转变温度），然后使用精密模具将软化状态的玻璃成型，并自然冷却到环境温度，形成最终产品。为了使风挡玻璃保持良好的光学性能，重力热弯是目前唯一可采用的成型工艺。该技术效率高，成本效益高，尤其适用于生产大尺寸、大厚度、多曲率的异形玻璃成型。它还具有环境优势，非常适合小规模生产。然而，热成型过程中温度场不均匀性和退火冷却过程温度波动会导致结构松弛，导致最终产品形貌偏差。此外，由于热弯成型和冷却机理复杂，成型模具和工艺设计严重依赖试错法和传统经验，成本高、效率低。随着风挡玻璃的厚度越来越薄，几何形状越来越复杂，现有的加工方法已不能满足生产的实际需要。因此，对整个制造过程进行适当的虚拟原型设计，对于预测产品形状偏差和残余应力分布尤为重要。通过数值模拟，可以优化现有工艺和模具，实现经济高效的创新。

本文基于铝硅酸盐玻璃动态热粘弹性模型，采用有限元瞬态分析方法进行了单层大尺寸异形平板玻璃热弯成型的仿真分析，直观展示了加热过程中玻璃软化并贴合模具表面的现象。通过对成型过程温度分布、应力分布及位移分布的数值计算，揭示了不同成型温度及模具形状对最终产品形貌偏差的影响，并提出模具优化设计方案，显著提升了实际生产中产品形状的一致性和精确度。

该篇文章刊登在《建筑玻璃与工业玻璃》2025年第4期