导光板模具微结构阵列孔加工与检测研究

导光板模具是加工导光板的核心部件,微结构阵列孔的加工精度对导光板模具至关重要。通过精密撞点机床在导光板模具钢上加工微结构阵列孔和在白光干涉仪下检测微结构阵列孔的孔径和圆心距,分析检测数据找出影响导光板模具微结构阵列孔的加工精度的因素。利用激光干涉仪的线性测长模块验证精密撞点机床的定位和重复定位对微结构阵列孔的中心距的影响,利用激光干涉仪的动态测量模块验证微振动对导光板模具加工的影响。通过实验,找出影响导光板模具微结构阵列孔的加工精度因素并提出提高加工精度的方法。     

微特征结构对导光板翘曲变形的影响

为研究不同微特征结构对导光板翘曲变形的影响,以导光板翘曲变形为质量目标,利用Moldflow MPI5,首次仿真研究了尺寸规格为11×3×0.8的导光板上5种不同微特征结构阵列(V型凹槽阵列、U型凸槽阵列、金字塔阵列、圆环阵列以及微透镜阵列)在不同工艺参数下对导光板翘曲变形的影响。仿真结果表明,微凸点微结构阵列影响最大,微圆凸点阵列导光板最大翘曲量为0.039 7 mm, 圆环微结构阵列影响最小,相同工艺参数下圆环微结构阵列导光板最小翘曲量为0.028 2 mm,两者相差最大达40.78%,而且凹结构微特征阵列对导光板翘曲量的影响幅度总是小于凸结构微特征阵列。结论认为,在导光板设计阶段就应考虑不同微结构特征对导光板注射成型翘曲变形的影响并优先选用圆环等凹结构微特征阵列,以减少导光板注射成型的翘曲量。     

导光板注射成型设备发展现状

目前，世界上先进的精密注塑技术主要集中在德国、日本、美国及其它一些欧洲国家。国外研究开发导光板注射成型装备已经有几年的时间。日本超高速注射成型系统的开发较单，导光板注射成型相关技术的整体水平和发展一直处于国际领先状态。[第一段]     

注射成型工艺参数对微结构零件复制度的影响

为改善微结构零件的复制度,以具有广泛应用前景的精细微结构零件——微透镜阵列为案例,将制品成型重量作为制品复制度的量化衡量指标,运用单因素实验方法实验研究了注射成型工艺参数（熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间）对微结构零件制品重量的影响规律。实验结果表明,增加熔体温度和模具温度能使保压压力更有效地通过浇注系统传递到微型腔,增加制品重量;成型重量大的制品,微结构的填充要好于重量轻的制品,微结构零件复制度与成型重量存在对应关系。制品重量可初步评价微结构零件的复制度,研究各工艺参数对制品重量的影响规律对提高微结构零件的复制度有重要意义。     

注射模工艺参数对塑件翘曲量的影响及优化

利用Moldflow分析软件,采用数值模拟的方法分析了料温、模具温度、注射时间、冷却时间和保压压力等工艺参数的变化对塑件产品翘曲的影响趋势及其原因。结果表明:对所选参数,保压压力对塑件翘曲的影响最为显著,且保压压力取注射压力的95%左右可使产品的翘曲量达到较小的程度;产品翘曲量随料温升高,注射时间减短而减小;冷却时间对翘曲量的影响甚微;模具温度对翘曲影响较为复杂。根据分析结果,优化了塑件的成型工艺参数,使得翘曲量进一步减小。     

微拱形阵列导光板快速热压成型与微光学应用

微透镜阵列热压精密成型需要时间保温,生产效率较低。因此,提出在模芯加热表面的微沟槽阵列上对聚合物导光板进行热压,使工件热变形的微米尺度表面层流入微沟槽空间内,快速形成微拱形透镜阵列,而保证工件主体不变形。目的是实现高效率和低能耗的微光学透镜阵列热压成型加工。首先,针对导光板表面的微阵列结构和尺寸分析其微光学性能;然后,使用微磨削技术在模芯表面加工出高精度和光滑的微沟槽阵列结构;最后,研究微拱形阵列的快速精密成型工艺及微光学应用。微光学分析显示,微阵列的高度和分布密度对出光面的光照度影响较大。热压工艺实验结果表明,采用深度为104μm和角度为121°的微沟槽阵列模芯,在12 MPa的压力和110℃的温度下,可以在3s内将高度为50μm的3D微拱形阵列导光板快速精密热压成型。本文方法制作的87mm×84mm的导光板,与市面具有2D点阵且高度为8.2μm的丝网印刷导光板相比,光照度提高了21%,光照均匀度提高了27%。本文研究将促进微光学精准设计和制造在LED照明产业的应用。     

金属微结构阵列的电铸成型

在分析微细电铸的电场与流场特性的基础上,深入研究了铸层厚度的不均匀现象及搅拌方式和电流密度对微细电铸质量的影响.由于高深宽比胶膜的存在,单一搅拌对电铸区域的影响只集中在微区的入口部分,扩散过程成为金属沉积的限制性因素;随着胶膜深宽比的增大,电场等势线弯曲的程度加大,导致电铸微区内金属离子传输能力不均匀.实验表明:微细电铸过程中,搅拌速度提高并不能改善金属沉积的传质条件,辅助超声的复合搅拌在相同条件下能提高金属沉积速度,减少铸层缺陷;最佳电流密度不宜超过0.9～1.0 A/dm2.基于该项技术,实现了高分辨率、侧壁陡直金属微结构的电铸成型.     

基于边缘检测清晰度评价函数的导光板翘曲度检测

针对现有导光板翘曲度塞尺间隙测量法精度低、要求高等不足,采用一种单CCD摄像机图像清晰度评价方法对导光板翘曲度进行测量的方法。该方法基于摄像机检测装置,将检测纸和导光板分别置于检测平台表面,手动调节X轴、Y轴传动组定位、手动调节Z轴传动组调焦,分别获取导光板中间底面和表面不同边缘检测清晰度评价函数的图像清晰度峰值,比较不同算子在不同环境下的检测性能并作实际测量研究。结果表明测量方法示值误差小、重复性较好,能够满足接触线在线、非接触检测的需求。     

中小尺寸超薄导光板的射出压缩成型技术

介绍可应用于超薄导光板生产的射出压缩成型技术,能有效提高超薄导光板的品质,降低成型周期、成本和交货期,具有品质与成本上明显的市场竞争优势.     

工艺参数对平板微小器件注塑翘曲的影响

对显著影响平板微小器件注塑成型的翘曲现象进行了研究.为了减少翘曲量,以带十字微沟槽的微流控芯片的基片为研究对象,研究了注塑工艺涉及的工艺参数.从注塑残余应力角度分析了翘曲变形的产生机理与演化过程.然后,以数值仿真和工艺实验为手段,建立了平板微小器件翘曲的测量方法.设计加工了基于硅型芯的注塑模具,以翘曲测量方法为基础,利用正交试验获得了最优注塑工艺参数.最后,通过极差分析法定量分析工艺参数对翘曲的影响.实验显示,通过工艺优化获得的最小翘曲量为141 μm,工艺参数对翘曲的影响由大到小依次为:保压时间、模具温度、保压压力、熔体温度、冷却时间.该研究成果为平板微小器件注塑工艺提供了参考依据.     

基于Moldflow对突变壁厚塑件的注塑成型优化方案的研究

利用Mold flow/MPI技术对摩托车外壳进行CAE注塑模拟分析,预测了成型过程中的填充流动情况,并对型腔的填充时间、压力分布、锁模力大小等进行计算分析,掌握了翘曲变形产生的原因。根据注塑模拟分析结果优化了浇口、冷却系统设计方案和成型工艺参数,使模具设计更趋合理。优化后的成型方案用于实际生产,缩短了试模周期。     

薄壁注塑件翘曲的正交分析及优化

分析了注塑制件翘曲的原因,采用著名的CAE软件Moldnow与正交试验方法,对不同工艺条件下的注塑成型过程进行模拟分析并对正交实验数据进行极差分析,确定注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间、熔体温度、模具温度以及冷却液温度等注塑成型工艺参数对制件翘曲变形的影响程度,得出最优的注塑成型工艺参数组合,并以一薄壁导光板对该工艺组合方案进行模拟验证与实际注塑实验验证。     

压缩机出口处导流板的模拟与改进

针对压缩机出口处导流板内流场的不均匀性,提出了几种导流板改进的方法来削弱漩涡的影响,提高均匀性。改进的方法为:添加短导流板、改变导流板的几何安装角、切割导流板以及降低导流板的弯曲度。借助Fluent软件对导流板改进前后的流动进行数值模拟,结果表明:降低导流板弯曲度或添加一半的导流板,均对漩涡削弱明显,效果好,其余方法的效果较差。     

用注射分析对悬浮填料结构优化

悬浮填料的结构对其挂膜性能影响较大,设计时需要重点考虑其结构优化.在现有悬浮填料结构的基础上进行改进,设计三种新型填料结构,采用注射分析软件对这些悬浮填料的注塑性能进行模拟计算,了解塑胶熔体在填料模腔中的流动状况,得到这些填料结构上各点的注塑时间、塑胶压力、温度和塑胶流动状况等数据,并根据这些数据比较它们之间的注塑优劣,数据显示,加筋多面空心球结构注射性能比较好.     

智能注射成形中工艺参数的多目标自学习优化

注射成形工艺参数是保障产品质量的关键因素。传统试错法严重依赖工艺人员的试模经验,随着注射成形工艺广泛应用于电子、航空航天等国家战略领域,产品的高端化对工艺参数智能化设置水平提出更高的要求。由于成形产品存在多方面的质量要求,且不同质量指标间可能相互制约,因此亟需一种工艺参数多目标智能优化方法,以获得不同优化目标间的帕累托最优。已有学者利用智能优化方法,如非支配排序遗传算法等,对多目标优化问题进行求解,但是此类方法需大量样本数据对质量-参数关系进行建模,存在试验次数多、且对不同材料及模具的适应性较差等问题。为解决上述问题,提出一种注射成形工艺参数多目标自学习优化方法,在优化过程中实时计算并更新各个工艺参数的梯度,并由不同质量指标的多梯度下降算法对多个目标函数进行优化,在优化过程中实现各工艺参数对产品质量影响程度的自主学习,省去了采集大量数据来建立多个质量模型的过程,实现了注射成形工艺参数的高效智能优化。在基准测试函数实验中,所提方法的优化结果与理论解的相对误差小于2%。同时数值仿真与注射成形实验结果表明,所提方法能高效获得多个优化目标的帕累托最优。     

基于BP-NSGA的注塑参数多目标智能优化设计

为获得成型性能最优的注塑参数设计方案,提出了基于BP神经网络和非支配排序遗传算法的注塑参数多目标优化方法。将注塑模结构尺寸参数和注塑工艺参数作为待优化的设计变量,建立了以高质量、低成本、高效率为优化目标的注塑参数优化设计模型。基于非支配排序遗传算法获取给定参数范围内的所有Pareto最优解,并通过建立多输入和多输出的BP神经网络来快速获得非支配排序遗传算法优化进程中所有个体的适应度值。开发了基于BP神经网络与非支配排序遗传算法集成的注塑参数智能优化设计系统,并通过鼠标注塑参数设计实例,验证了其适用性和有效性。     

气体辅助注射成型数值模拟技术研究概述与展望

在介绍气体辅助注射成型数值模拟技术及其重要性的基础上,对气体辅助注射成型数值模拟技术的国内外研究现状进行了概述,并且对气体辅助注射成型数值模拟技术研究发展方向进行了展望。     

气体辅助注射成型技术研究综述

介绍了气体辅助注射成型技术的工作原理,气辅成型的组成系统及关键技术。讨论了气体辅助注射成型技术的特点。