国内外液晶显示器金属件产品技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内液晶显示器金属件产品 技术工艺 研发动态

基于Pro/E的液晶显示器支架的冲压工艺：

模具是进行成形加工的重要工艺装备 用模具成型的制件所表现出来的高精度 高复杂性 高一致性 高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所无法比拟的 在众多类型的模具设计中，钣金冲压模设计是最为灵活的设计种类，特别是计算机辅助模具设计大大提高了设计效率，而且可以综合评价模具设计质量。
冲压工艺方案:

首先 分析 零件的工艺特点，本产品为盒形件，材料为SECC，外形尺寸较小，厚度较小，仅为0.5mm。故冲裁力不需太大，冲孔凸模应分散分布，弯曲凸模应对称，以保证模具的受力平均。有两套方案待定。

1、冲孔-落料-弯曲

这套方案采用先冲孔再落料再弯曲的方法，工序简单但每个工序模具结构较复杂，冲孔凸模相对集中不易卸料，落料一次性落下，易出现定位不准确，最后再弯曲，对盒形件四周进行一次性弯曲，工艺较复杂，但工序较短，共三道工序。

2、冲孔-落料-落料-弯曲-落料-弯曲-再落料

这套方案共有七个工序，对冲孔及落料在条带中进行分散处理，先冲小孔及定位孔，再对盒形件一侧进行落料，再将这一侧进行弯曲。

以此类推，落料和弯曲穿插进行不易产生应力集中，落料分几次落下，每次较有针对性，对整套模具来说凸模较分散，压力中心靠近模具中心，延长了模具寿命。综上所述，采用第二套方案。

第二节 国外液晶显示器金属件产品 技术工艺 研发动态

一、美国

爱美可是全球最具权威的专业冲压润滑技术和产品研发机构（IRMCO）的中文名称。

“开发先进的润滑技术，大幅度改善用户金属成型的生产过程和工作环境，提高产量，并为环保做出贡献”是IRMCO唯一的驱动力。通过探讨开发和富有创造性的激励精神,IRMCO不断推动 研究 的节奏和提高解决问题的能力。为此IRMCO研发机构每年投入超过操作预算的25%的资金用于新品开发、环境改善、资源支持等系统建设,在提高技术与产品质量的同时并积极寻求对环境的改善与保护。IRMCO 是全球唯一拥有微毒检测系统的冲压润滑剂生产公司。迄今为止，在全球没有任何一家同类机构能够达到象IRMCO一样的排放标准。

二、日本

日本FDK公司与福岛大学合作成功开发出了精度为10纳米以下的金属表面抛光技术，该技术主要利用含有铁的特殊液体和磁性对金属等表面进行加工，除平面工件外，还可对凹凸型工件进行抛光处理。主要服务物件为光学零部件企业和模具企业。

这种特殊的液体被称为磁束（KURASUTA），是含有直径1微米的铁球体和直径10纳米的氧化铁的油性混合液体，利用永磁磁铁施加磁性形成微小的棒状固体作为刷子，从而对抛光工件进行研磨加工。目前FDK公司已经向市场投放可加工直径为3厘米以下工件的小型抛光机，未来拟向市场投放十几厘米的大型设备。

第三节 近年国内外液晶显示器金属件 技术工艺 研发成果回顾

1、立体光造型（SLA）技术

SLA技术又称光固化快速成形技术，其原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层（约十分之几毫米）产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。工作台下移一个层厚的距离，以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，进行下一层的扫描加工，如此反复，直到整个原型制造完毕。由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用，故在工作时只需功率较低的激光源。此外，因为没有热扩散，加上链式反应能够很好地控制，能保证聚合反应不发生在激光点之外，因而加工精度高，表面质量好，原材料的利用率接近100%，能制造形状复杂、精细的零件，效率高。对于尺寸较大的零件，则可采用先分块成形然后粘接的方法进行制作。

美国、日本、德国、比利时等都投入了大量的人力、物力 研究 该技术，并不断有新产品问世。我国西安交通大学也研制成功了立体光造型机LPS600A。目前，全世界有10多家工厂生产该产品。

2、选择性激光烧结（SLS）技术

SLS技术与SLA技术很相似，只是用粉末原料取代了液态光聚合物，并以一定的扫描速度和能量作用于粉末材料。该技术具有原材料选择广泛、多余材料易于清理、应用范围广等优点，适用于原型及功能零件的制造。在成形过程中，激光工作参数以及粉末的特性和烧结气氛是影响烧结成形质量的重要参数。

3、激光熔覆成形（LCF）技术

LCF技术的工作原理与其他快速成形技术基本相同，也是通过对工作台数控，实现激光束对粉末的扫描、熔覆，最终成形出所需形状的零件。 研究 结果表明：零件切片方式、激光熔覆层厚度、激光器输出功率、光斑大小、光强分布、扫描速度、扫描间隔、扫描方式、送粉装置、送粉量及粉末颗粒的大小等因素均对成形零件的精度和强度有影响。

与其它快速成形技术的区别在于，激光熔覆成形能制成非常致密的金属零件，其强度达到甚至超过常规铸造或锻造方法生产的零件，因而具有良好的应用前景。

4、激光近形（LENS）技术

LENS技术是将SLS技术和LCF技术相结合，并保持了这两种技术的优点。选用的金属粉末有三种形式：1）单一金属；2）金属加低熔点金属粘结剂；3）金属加有机粘结剂。由于采用的是铺粉方式，所以不管使用哪种形式的粉末，激光烧结后的金属的密度较低、多孔隙、强度较低。要提高烧结零件强度，必须进行后处理，如浸渗树脂、低熔点金属，或进行热等静压处理。但这些后处理会改变金属零件的精度。

5、激光薄片叠层制造（LOM）技术

LOM技术是一种常用来制作模具的新型快速成形技术。其原理是先用大功率激光束切割金属薄片，然后将多层薄片叠加，并使其形状逐渐发生变化，最终获得所需原型的立体几何形状。

LOM技术制作冲模，其成本约比传统方法节约1/2，生产周期大大缩短。用来制作复合模、薄料模、级进模等，经济效益也甚为显著。该技术在国外已经得到了广泛的使用。

6、激光诱发热应力成形（LF）技术

LF技术的原理是基于金属热胀冷缩的特性，即对材料进行不均匀加热，产生预定的塑性变形。该技术具有下列特点：1）无模具成形：生产周期短、柔性大，特别适合单件小批量或大型工件的生产；2）无外力成形：材料变形的根源在于其内部的热应力；3）非接触式成形：成形精度高、无工模具磨损，可用于精密件的制造；4）热态累积成形：能够成形常温下的难变形材料或高硬化指数金属，而且能够产生自冷硬化效果，使变形区材料的组织与性能得以改善。

德国学者M.Geiger及F.Vollertsen等在激光成形与其他加工方法的复合化加工等方面进行了大量 研究 ，目前该技术已有成功应用。

第四节 未来液晶显示器金属件国内外 技术工艺 研发趋势 分析

1、材料

材料是快速成形技术的核心，任何一类快速成形机都是针对特定种类或特定形态的材料而 研究 开发出来的，液态光敏树脂用SLA，纸用LOM，丝状材料用FDM，粉末状材料用SLS，现又在开发一种新的激光快速成形机，用的是气态材料——一种活性气体，这种活性气体在激光作用下发生分解，在工作台上沉积出一层层陶瓷或金属形成工件。

另外，目前人们对激光快速成形技术最大的期望，在于直接形成人们所需要的不同材质的成形件，如塑料件、金属件等。即使是间接翻制，也要解决适当的材料和工艺问题。材料的廉价化也是个 研究 重点。

2、设备

设备不仅包含硬件，即激光快速成形机本身，而且包含相应的软件，如何直接对三维CAD软件进行切片，避免STL格式文件这一近似处理环节，其目的是提高成形机的成形精度和成形效率。
 
第五节 液晶显示器金属件产品同类替代 技术工艺 发展

国外SLM设备售价大概在500~700万元，这并不包括后续的材料使用费等。国内的科研院所或者企业一般承担不了如此高的成本，SLM设备需要专业人士操作，操作人员需要对其技术原理深入的了解也是限制设备应用的一个重要因素。SLM设备维护费用较为昂贵，包括保护气体、从原厂商购买成型材料等。但巨大的市场价值，使得国内很多高校与科研机构开始涉足SLM技术的 研究 。但目前国内SLM技术的发展与推广还存在一些问题。主要是该技术系统集成度高，需要综合材料、光学、软件、数控、机械等多门类人才共同研发。设备研发周期长，技术难度大，导致设备昂贵，而应用领域相对还较狭窄。国内配套部件的稳定性还不到国外的水平，目前也还只能制作一些尺寸较小的工件。在配套材料的研发上也缺少成熟的理论支撑。只有研发出高可靠性和高技术指标、具有自主知识产权的SLM设备，同时拥有配套的工艺路线，才能在我国较大范围推广这项技术。

华南理工大学激光加工实验室将在SLM技术方面不断创新，继续推进SLM设备的升级：（1）设计与制造第3代SLM成型设备，根据市场需求进行设备的系列化研发，使得设备紧凑，更为人性化。（2）努力将Dimetal系列设备推向市场。（3）改进设备的机械与控制稳定性，完善相关软件，开发多种材料成熟工艺，并持续寻找SLM技术的市场应用。
 

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