一种MT_PC插芯的研磨夹具设计_蒲江.pdf

第 2 期2023 年 4 月机电元件ELECTOMECHANICAL COMPONENTSVol.43 No.2Apr.2023收稿日期:2022 10 21研 究 与 设 计一种 MT/PC 插芯的研磨夹具设计蒲江，羊衍富(四川华丰科技股份有限公司，四川绵阳，621000)摘要:介绍一种 MT/PC 插芯端面研磨夹具，并对夹具整体结构特点及锁紧组件设计进行介绍。研磨夹具包含研磨盘主体、锁紧组件、尾柄螺钉，对其中关键的锁紧组件与 MT 插芯的配合极限位置进行模拟设计，计算出满足方便插芯装夹的活动间隙，并将设计加工后的夹具进行测试验证。关键词:MT/PC 插芯;研磨夹具;极限位置;测试验证Doi:10 3969/j issn 1000 6133 2023 02 003中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000 6133(2023)02 0015 03Design of a Grinding Fixture for MT/PC InsertPU Jiang，YANG Yan fu(Sichuan Huafeng Technology Co，Ltd，Mianyang，Sichuan，621000)Abstract:This paper introduces a kind of grinding fixture for MT/PC ferrule，and introduces the overallstructure characteristics and the design of locking component The grinding fixture includes the main body of grind-ing plate，locking component and tail shank screw Simulation design is carried out on the matching limit positionbetween the key locking component and MT ferrule，and the movable clearance meeting the convenience of insertingferrule is calculated，and the designed and processed fixture is tested and verifiedKeywords:MT/PC ferrule;grinding fixture;limit position;test and verification1引言近年来，随着物联网技术、人工智能和大数据分析技术深入的蓬勃发展及 5G 技术商用的兴起，光通讯领域也进入到快车时代，同时对光纤连接的可靠性也提出更高要求。MT 插芯是无源器件中高密度、低损耗的代表，其插芯数已从常用的 12 芯扩展到 24/48芯，为此相应的研磨设备和安装夹具也需进一步优化，提升 MT 插芯研磨装夹的可靠性和便捷性。针对该问题，作者以所在单位的研磨机为例，参考现有研磨结构，介绍一种 MT/PC 插芯的研磨夹具，并对关键部位进行设计。2研磨夹具设计目标及作用效果1)研磨夹具适用于现有设备型号 XINZE 12H，结构如图 1。2)能一次研磨 8 个及以上 MT 插芯。3)研磨后的插芯端面倾斜角度满足规范要求，X0 2，Y 021。4)MT 插芯装夹在研磨夹具中受力均匀。5)MT 插芯装配、拆卸时方便快捷。3研磨夹具整体结构组成该研磨夹具包含研磨盘主体、锁紧组件和尾柄螺钉;锁紧组件由锁紧块、球头螺钉和安装板。锁紧组件安装在研磨盘主体上，可实现 10 个 MT 插芯同时研磨，尾柄螺钉安装在研磨盘主体的尾柄上，通过旋转尾柄螺钉将研磨盘固定在研磨机的转架上。研磨机通过气压控制压力顶针的移动距离从而对研磨盘施加研磨压力。研磨夹具整体结构如图 2 所示。图 1研磨机结构图 2研磨夹具结构示意图研磨盘主体外形结构的确定:使用游标卡尺获得研磨机的底盘内径和转架上压力顶针外套杆外径及长度，从而可确定研磨盘主体盘体外径的最大尺寸和盘体尾柄的配合内孔及深度尺寸。盘体其他结构特征可自行设计，根据其运用环境和实用性还需注意如下几点:1)研磨盘主体的 MT 插芯孔应尽量均匀对称分布，以确保在研磨时各个插芯端面受力均匀。作者结合实际研磨机的装配条件，考虑到在尾柄螺钉下方员工操作不便，故以研磨盘尾柄上的螺钉孔轴为中心线，将 MT 插芯孔对称布局，其结构如图 3 所示。2)选用合适的粗糙度和垂直度。MT 插芯的装夹质量是研磨效果除研磨参数外最重要的影响因子，即MT 插芯装夹后的端面倾角和高度一致性。因此，需在整个盘体上下表面选择合适的粗糙度。另外，也需严格管控尾柄孔和 MT 插芯孔与盘体底面的垂直度。3)清角处理。MT 插芯孔可优先选用慢走丝加工，并对进行清角处理，方便 MT 插芯的插入。4)位置标记。使用激光打标机对每个 MT 插芯孔进行位置编号，并标记研磨夹具主体的夹具名称和编号，方便后续生产使用、记录和追踪。图 3研磨盘主体结构示意图4锁紧组件的设计锁紧组件是研磨夹具上固定 MT 插芯的重要部件，是研磨的最基本的保证，在设计前需要优先考虑其工作方式和大致的结构方案，设计时可按极限位置进行分析，并确定其组件具体外形及尺寸。4 1锁紧组件的配合尺寸设计图4 所示为锁紧组件的理论工作状态位置。此时，锁紧块分别在水平和竖直方向施加压力，把 MT 插芯压紧在研磨夹具主体上。根据设计目标要求，要使 MT 插芯均匀受力，球头螺钉施加力应成斜向下 45最佳，即水平分力与竖直分力大小相等。此时，最大活动间隙为L1 和 L2，且其关系满足 L2L1/2;L4 为锁紧块凸起面到 MT 插芯端面的距离，L5 为 MT 插芯到其光缆距离，应满足 L4 L5，L1/2 L4。当要取出 MT 插芯时，锁紧块随球头螺钉后退到最大极限位置，此刻 MT 插芯插活动间隙最大，相应的尺寸变化为:L1*=0，L2*0，L4*0，L4*为 MT 插芯端面到锁紧块凸起面的距离。图 4锁紧组件的理论工作位置61机 电 元 件2023 年图 5锁紧组件爆炸图4 2锁紧组件的零件结构球头螺钉是锁紧组件中主动力施加和卸载的介质，为保证分力均匀，螺钉一端设置为球形，与之配合的锁紧块设置为通槽形，球头螺钉可从任意一端放入。锁紧块的 MT 压紧侧设有凸沿结构;安装板设有螺钉固定孔和边槽，可供固定于研磨盘主体上。球头螺钉装入安装板后，再装入锁紧块，最后回旋球头螺钉，就可使球头螺钉、安装板和锁紧块装配在一起。球头螺钉、安装板和锁紧块的详细结构如图 5 所示。5测试验证根据 3D 模型转化为加工图纸，外协加工后，装配得到图 6 所示的研磨夹具。为验证研磨夹具的性能，装入未研磨的多模 MT 插芯 10pcs，设置研磨参数，研磨后对端面、端面3D 参数、插损进行检测，得到表1 所示的结果。图 6研磨夹具的加工实物表 1研磨检测结果样品号端面检测(按 IEC 标准，200 倍放大)3D 检测(按 IEC 标准，3D 干涉仪检测)插损检测(按 IL0 35dB)1符合CoreDip 不符合，其他均满足符合2符合CoreDip 不符合，其他均满足符合3不符合/4不符合/5符合CoreDip、纤芯高度不符合，其他均满足符合6符合CoreDip、纤芯高度不符合，其他均满足符合7符合CoreDip 不符合，其他均满足符合8不符合/9不符合/10符合CoreDip、纤芯高度不符合，其他均满足符合图样端面不符合图样(样品号 3)端面符合图样(样品号 1)CoreDip 不符合图样(样品号 1)CoreDip、纤芯高度不符合图样(样品号 6)(下转第 38 页)71第 2 期蒲江等:一种 MT/PC 插芯的研磨夹具设计4结论本文针对公司脱落连接器锁紧结构易磨损的拉杆、衬套、锁紧套三种零件，根据零件形状、材料的不同，提出了三种不同的局部硬化热处理工艺，满足了设计局部硬化的要求，有效解决了锁紧结构卡死的问题，提高了产品的可靠性能。具体结论如下:1)针对 9Cr18 材料中空衬套零件，在气氛保护工装中，高频局部感应加热，保温时间结束后，工件在气氛保护工装内，对其水冷淬火，再进行深冷处理，低温回火。零件局部淬火硬度值达到 60 64 HC，满足零件局部硬化大于 60 HC 的要求;2)9Cr18 材料变截面拉杆零件，采用盐浴局部感应加热，热电偶进行监测控温，保温时间结束后，立即油冷淬火后进行深冷处理，低温回火。零件局部淬火达到 60 64 HC 硬度，满足零件局部硬化大于 60HC 的设计要求;3)对 9Cr18、4Cr13、Cr12MoV 材料的锁紧套采用局部气体氮化方法，非氮化部位采用镀铜保护。使用部位的氮化层，硬度值可达到 64 HC 以上的硬化效果，氮化硬化层深度达到 0 1 0 20 mm，满足锁紧套工件内腔局部硬化的设计要求。同等工艺条件下，4Cr13 材料更易氮化。参考文献:1 樊东黎 热处理工程师手册 M 北京:机械工业出版社，2011(上接第 17 页)图 7插损测试结果(样品号 1)根据测试结果来看，一次工艺流程端面研磨成功率为 60%;在端面符合标准的情况下进行 3D 检测，得到 X/Y 的测量角度均小于 0 2，这表明夹具的设计和装配初步符合预期;对插芯的每个通道进行插损检测，发现 CoreDip(纤芯凹陷量)、纤芯高度不符合的通道，其插损与其他 3D 参数符合的通道测试值基本保持同一水准如图 7 所示，即 CoreDip、纤芯高度对插损影响极小，但还需后期大量实验验证;对于检测的6pcs端面 3D 参数不符合要求这一现象，其与研磨工艺参数设置息息相关，仍需要不断尝试寻求最佳研磨参数。6结束语笔者以所在单位的研磨机为基础，介绍了一种可配套使用的 MT/PC 插芯端面研磨夹具，包括其整体结构特点和锁紧组件的结构设计，并对所设计的夹具加工完成初步测试验证。由于受限于资源，本次测试验证数量有限，不排除有偶然或外界因素影响，为此需在工作中积累测试数据，并对数据结果进行分析，从而为研磨夹具的优化设计提供支撑。参考文献:1 工业和信息化部 光纤活动连接器:第五部分 MPO型:YD/T 1272 5 2009 S 北京:北京邮电大学出版社，200983机 电 元 件2023 年