第一節(jié) 國內(nèi)液晶顯示器金屬件產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài)

基于Pro/E的液晶顯示器支架的沖壓工藝：

模具是進(jìn)行成形加工的重要工藝裝備 用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度 高復(fù)雜性 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所無法比擬的 在眾多類型的模具設(shè)計(jì)中，鈑金沖壓模設(shè)計(jì)是最為靈活的設(shè)計(jì)種類，特別是計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)大大提高了設(shè)計(jì)效率，而且可以綜合評價(jià)模具設(shè)計(jì)質(zhì)量。
沖壓工藝方案:

首先 分析 零件的工藝特點(diǎn)，本產(chǎn)品為盒形件，材料為SECC，外形尺寸較小，厚度較小，僅為0.5mm。故沖裁力不需太大，沖孔凸模應(yīng)分散分布，彎曲凸模應(yīng)對稱，以保證模具的受力平均。有兩套方案待定。

1、沖孔-落料-彎曲

這套方案采用先沖孔再落料再彎曲的方法，工序簡單但每個(gè)工序模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，沖孔凸模相對集中不易卸料，落料一次性落下，易出現(xiàn)定位不準(zhǔn)確，最后再彎曲，對盒形件四周進(jìn)行一次性彎曲，工藝較復(fù)雜，但工序較短，共三道工序。

2、沖孔-落料-落料-彎曲-落料-彎曲-再落料

這套方案共有七個(gè)工序，對沖孔及落料在條帶中進(jìn)行分散處理，先沖小孔及定位孔，再對盒形件一側(cè)進(jìn)行落料，再將這一側(cè)進(jìn)行彎曲。

以此類推，落料和彎曲穿插進(jìn)行不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，落料分幾次落下，每次較有針對性，對整套模具來說凸模較分散，壓力中心靠近模具中心，延長了模具壽命。綜上所述，采用第二套方案。

第二節(jié) 國外液晶顯示器金屬件產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài)

一、美國

愛美可是全球最具權(quán)威的專業(yè)沖壓潤滑技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)（IRMCO）的中文名稱。

“開發(fā)先進(jìn)的潤滑技術(shù)，大幅度改善用戶金屬成型的生產(chǎn)過程和工作環(huán)境，提高產(chǎn)量，并為環(huán)保做出貢獻(xiàn)”是IRMCO唯一的驅(qū)動力。通過探討開發(fā)和富有創(chuàng)造性的激勵(lì)精神,IRMCO不斷推動 研究 的節(jié)奏和提高解決問題的能力。為此IRMCO研發(fā)機(jī)構(gòu)每年投入超過操作預(yù)算的25%的資金用于新品開發(fā)、環(huán)境改善、資源支持等系統(tǒng)建設(shè),在提高技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)并積極尋求對環(huán)境的改善與保護(hù)。IRMCO 是全球唯一擁有微毒檢測系統(tǒng)的沖壓潤滑劑生產(chǎn)公司。迄今為止，在全球沒有任何一家同類機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到象IRMCO一樣的排放標(biāo)準(zhǔn)。

二、日本

日本FDK公司與福島大學(xué)合作成功開發(fā)出了精度為10納米以下的金屬表面拋光技術(shù)，該技術(shù)主要利用含有鐵的特殊液體和磁性對金屬等表面進(jìn)行加工，除平面工件外，還可對凹凸型工件進(jìn)行拋光處理。主要服務(wù)物件為光學(xué)零部件企業(yè)和模具企業(yè)。

這種特殊的液體被稱為磁束（KURASUTA），是含有直徑1微米的鐵球體和直徑10納米的氧化鐵的油性混合液體，利用永磁磁鐵施加磁性形成微小的棒狀固體作為刷子，從而對拋光工件進(jìn)行研磨加工。目前FDK公司已經(jīng)向市場投放可加工直徑為3厘米以下工件的小型拋光機(jī)，未來擬向市場投放十幾厘米的大型設(shè)備。

第三節(jié) 近年國內(nèi)外液晶顯示器金屬件 技術(shù)工藝 研發(fā)成果回顧

1、立體光造型（SLA）技術(shù)

SLA技術(shù)又稱光固化快速成形技術(shù)，其原理是計(jì)算機(jī)控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層（約十分之幾毫米）產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層。工作臺下移一個(gè)層厚的距離，以便固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂，進(jìn)行下一層的掃描加工，如此反復(fù)，直到整個(gè)原型制造完畢。由于光聚合反應(yīng)是基于光的作用而不是基于熱的作用，故在工作時(shí)只需功率較低的激光源。此外，因?yàn)闆]有熱擴(kuò)散，加上鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠很好地控制，能保證聚合反應(yīng)不發(fā)生在激光點(diǎn)之外，因而加工精度高，表面質(zhì)量好，原材料的利用率接近100%，能制造形狀復(fù)雜、精細(xì)的零件，效率高。對于尺寸較大的零件，則可采用先分塊成形然后粘接的方法進(jìn)行制作。

美國、日本、德國、比利時(shí)等都投入了大量的人力、物力 研究 該技術(shù)，并不斷有新產(chǎn)品問世。我國西安交通大學(xué)也研制成功了立體光造型機(jī)LPS600A。目前，全世界有10多家工廠生產(chǎn)該產(chǎn)品。

2、選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)

SLS技術(shù)與SLA技術(shù)很相似，只是用粉末原料取代了液態(tài)光聚合物，并以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料。該技術(shù)具有原材料選擇廣泛、多余材料易于清理、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于原型及功能零件的制造。在成形過程中，激光工作參數(shù)以及粉末的特性和燒結(jié)氣氛是影響燒結(jié)成形質(zhì)量的重要參數(shù)。

3、激光熔覆成形（LCF）技術(shù)

LCF技術(shù)的工作原理與其他快速成形技術(shù)基本相同，也是通過對工作臺數(shù)控，實(shí)現(xiàn)激光束對粉末的掃描、熔覆，最終成形出所需形狀的零件。 研究 結(jié)果表明：零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸出功率、光斑大小、光強(qiáng)分布、掃描速度、掃描間隔、掃描方式、送粉裝置、送粉量及粉末顆粒的大小等因素均對成形零件的精度和強(qiáng)度有影響。

與其它快速成形技術(shù)的區(qū)別在于，激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件，其強(qiáng)度達(dá)到甚至超過常規(guī)鑄造或鍛造方法生產(chǎn)的零件，因而具有良好的應(yīng)用前景。

4、激光近形（LENS）技術(shù)

LENS技術(shù)是將SLS技術(shù)和LCF技術(shù)相結(jié)合，并保持了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。選用的金屬粉末有三種形式：1）單一金屬；2）金屬加低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑；3）金屬加有機(jī)粘結(jié)劑。由于采用的是鋪粉方式，所以不管使用哪種形式的粉末，激光燒結(jié)后的金屬的密度較低、多孔隙、強(qiáng)度較低。要提高燒結(jié)零件強(qiáng)度，必須進(jìn)行后處理，如浸滲樹脂、低熔點(diǎn)金屬，或進(jìn)行熱等靜壓處理。但這些后處理會改變金屬零件的精度。

5、激光薄片疊層制造（LOM）技術(shù)

LOM技術(shù)是一種常用來制作模具的新型快速成形技術(shù)。其原理是先用大功率激光束切割金屬薄片，然后將多層薄片疊加，并使其形狀逐漸發(fā)生變化，最終獲得所需原型的立體幾何形狀。

LOM技術(shù)制作沖模，其成本約比傳統(tǒng)方法節(jié)約1/2，生產(chǎn)周期大大縮短。用來制作復(fù)合模、薄料模、級進(jìn)模等，經(jīng)濟(jì)效益也甚為顯著。該技術(shù)在國外已經(jīng)得到了廣泛的使用。

6、激光誘發(fā)熱應(yīng)力成形（LF）技術(shù)

LF技術(shù)的原理是基于金屬熱脹冷縮的特性，即對材料進(jìn)行不均勻加熱，產(chǎn)生預(yù)定的塑性變形。該技術(shù)具有下列特點(diǎn)：1）無模具成形：生產(chǎn)周期短、柔性大，特別適合單件小批量或大型工件的生產(chǎn)；2）無外力成形：材料變形的根源在于其內(nèi)部的熱應(yīng)力；3）非接觸式成形：成形精度高、無工模具磨損，可用于精密件的制造；4）熱態(tài)累積成形：能夠成形常溫下的難變形材料或高硬化指數(shù)金屬，而且能夠產(chǎn)生自冷硬化效果，使變形區(qū)材料的組織與性能得以改善。

德國學(xué)者M(jìn).Geiger及F.Vollertsen等在激光成形與其他加工方法的復(fù)合化加工等方面進(jìn)行了大量 研究 ，目前該技術(shù)已有成功應(yīng)用。

第四節(jié) 未來液晶顯示器金屬件國內(nèi)外 技術(shù)工藝 研發(fā)趨勢 分析

1、材料

材料是快速成形技術(shù)的核心，任何一類快速成形機(jī)都是針對特定種類或特定形態(tài)的材料而 研究 開發(fā)出來的，液態(tài)光敏樹脂用SLA，紙用LOM，絲狀材料用FDM，粉末狀材料用SLS，現(xiàn)又在開發(fā)一種新的激光快速成形機(jī)，用的是氣態(tài)材料——一種活性氣體，這種活性氣體在激光作用下發(fā)生分解，在工作臺上沉積出一層層陶瓷或金屬形成工件。

另外，目前人們對激光快速成形技術(shù)最大的期望，在于直接形成人們所需要的不同材質(zhì)的成形件，如塑料件、金屬件等。即使是間接翻制，也要解決適當(dāng)?shù)牟牧虾凸に噯栴}。材料的廉價(jià)化也是個(gè) 研究 重點(diǎn)。

2、設(shè)備

設(shè)備不僅包含硬件，即激光快速成形機(jī)本身，而且包含相應(yīng)的軟件，如何直接對三維CAD軟件進(jìn)行切片，避免STL格式文件這一近似處理環(huán)節(jié)，其目的是提高成形機(jī)的成形精度和成形效率。
 
第五節(jié) 液晶顯示器金屬件產(chǎn)品同類替代 技術(shù)工藝 發(fā)展

國外SLM設(shè)備售價(jià)大概在500~700萬元，這并不包括后續(xù)的材料使用費(fèi)等。國內(nèi)的科研院所或者企業(yè)一般承擔(dān)不了如此高的成本，SLM設(shè)備需要專業(yè)人士操作，操作人員需要對其技術(shù)原理深入的了解也是限制設(shè)備應(yīng)用的一個(gè)重要因素。SLM設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較為昂貴，包括保護(hù)氣體、從原廠商購買成型材料等。但巨大的市場價(jià)值，使得國內(nèi)很多高校與科研機(jī)構(gòu)開始涉足SLM技術(shù)的 研究 。但目前國內(nèi)SLM技術(shù)的發(fā)展與推廣還存在一些問題。主要是該技術(shù)系統(tǒng)集成度高，需要綜合材料、光學(xué)、軟件、數(shù)控、機(jī)械等多門類人才共同研發(fā)。設(shè)備研發(fā)周期長，技術(shù)難度大，導(dǎo)致設(shè)備昂貴，而應(yīng)用領(lǐng)域相對還較狹窄。國內(nèi)配套部件的穩(wěn)定性還不到國外的水平，目前也還只能制作一些尺寸較小的工件。在配套材料的研發(fā)上也缺少成熟的理論支撐。只有研發(fā)出高可靠性和高技術(shù)指標(biāo)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SLM設(shè)備，同時(shí)擁有配套的工藝路線，才能在我國較大范圍推廣這項(xiàng)技術(shù)。

華南理工大學(xué)激光加工實(shí)驗(yàn)室將在SLM技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，繼續(xù)推進(jìn)SLM設(shè)備的升級：（1）設(shè)計(jì)與制造第3代SLM成型設(shè)備，根據(jù)市場需求進(jìn)行設(shè)備的系列化研發(fā)，使得設(shè)備緊湊，更為人性化。（2）努力將Dimetal系列設(shè)備推向市場。（3）改進(jìn)設(shè)備的機(jī)械與控制穩(wěn)定性，完善相關(guān)軟件，開發(fā)多種材料成熟工藝，并持續(xù)尋找SLM技術(shù)的市場應(yīng)用。
 

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