1.770mmm/0.1155mm光光纤连接接器陶瓷瓷插芯注射模具具设计工程技术术才学院院 022机械设设计制造造及其自自动化 廖震宇宇学号：22002211110188【摘要】光纤连连接器陶陶瓷插芯芯作为光光纤连接接器的主主要部分分是光通通信网络络的一个个重要成成分。目目前光纤纤连接器器陶瓷插插芯使用用的是陶陶瓷粉末末注射成成型（CCeraamicc Innjecctioon MMolddingg, CCIM）的的成型方方法，陶陶瓷插芯芯的外部部直径和和内孔直直径是1.770mmm和0.1155mm，公公差均为为0.003mmm，同轴轴度要求求小于等等于0.02mmm。光光纤连接接器陶瓷瓷插芯生生产技术术几乎被被美日等等发达国国家垄断断，大部部分陶瓷瓷插芯毛毛坯由这这些国家家进口，其其模具设设计在国国内更是是个空白白。本文文根据光光纤连接接器陶瓷瓷插芯的的结构特特点，分分析了其其结构工工艺和探探讨了模模具设计计的关键键技术及及难点，并并提出多多个模具具设计方方案；分分别使用用UG中中的MOOLDWWIZAARD模模块和PPro/ENGGINEEER中中的Prro/MMOLDDESIIGN模模块进行行光纤连连接器陶陶瓷插芯芯的模具具设计；提出了了氧化锆锆粉末注注射喂料料的流动动特性和和粘结剂剂、润滑滑剂及其其他添加加剂的配配方。【关键词词】光纤连连接器陶陶瓷插芯芯；陶瓷瓷粉末注注射成型型；UGG；Proo/ENNGINNEERR；MSCC.PaatraanThe Injjecttionn Mooldiing Desiign of Ferrrulle【Absstraact】Thee feerruule whiich aree thhe kkey parrts forr oppticcal connnecctorrs aas ddeveelopp arre aa keey ccompponeent forr oppticcal commmunnicaatioon nnetwworkk . Thee fiieldd off innforrmattionn teechnnoloogys iinduustrriess haas ggreaatlyy chhangged aand devveloopedd soo drramaaticcallly.UUse Cerramiic IInjeectiion Molldinng tto fformm thhe fferrrulee.Thhe fferrrulees outtsidde ddiammeteer iis 11.7000.03mmm aand innner diaametter is00.111500.033mm.Thee feerruules cconccenttriccityy iss beeloww 0.02mmm.TThe ferrrulless teechnniquue aalmoost iscoontrrollled by thee Jaapannandd thhe UUnitted Staatess.Annd tthe molldinng ddesiignss arre bblannk iin tthe dommesttic.Acccorddingg too thhe sstruuctuurall chharaacteerissticcs oof tthe ferrrulle,tthe mannufaactuurabbiliity of thee moold strructturee waas aanallyzeed aand thee keey ttechhniqque andd diiffiicullt oof tthe molldinng ddesiign werre sstuddiedd.UGG MOOLDWWIZAARD andd Prro/MMOLDDESIIGN is beiing useed moore andd moore entterpprisse tto ddesiign molld sstruuctuure.【Keyy Woordss】Ferrrulee, Ceerammic Injjecttionn Mooldiing, UGG, PPro/ENGGINEEER, MSSC.PPatrran教师点评评：光纤纤连接器器陶瓷插插芯是光光通信网网络的一一个重要要部件，是陶瓷粉末注射成型（Ceramic Injection Molding, CIM）的产品。陶瓷插芯的生产技术被美日等发达国家垄断，陶瓷插芯毛坯全部由国外进口，注射成型模具设计在国内是个空白。该同学根据光纤连接器陶瓷插芯的结构特点，分析了其结构工艺特征和探讨了模具设计的关键技术难点；努力钻研模具设计技术、规范和方法，在现场实际调研的基础上，并提出多个模具设计方案；分别使用UG中的MOLDWIZARD模块和Pro/ENGINEER中的Pro/MOLDESIGN模块进行光纤连接器陶瓷插芯的模具设计和注射成型模拟；在毕业设计过程中，积极进取，努力工作，表现较强的独立工作能力和文字表达能力。（点评教师：李积彬，教授）一. 前前言1.1 光纤连连接器陶陶瓷插芯芯的主要要用途及及制造工工艺光纤连接接器是光光纤通信信系统中中不可缺缺少的无无源器件件，主要要用于实实现系统统中设备备间、设设备与仪仪表间、设设备与光光纤间以以及光纤纤与光纤纤间的非非永久性性两个端端面精密密地对接接起来，使使发射光光纤输出出的光能能量最大大限度地地耦合到到接收光光纤中。大多数的光纤连接器由三部分组成：两个配合插头（插芯）和一个耦合套筒。两个插芯装进两根光纤尾端；耦合套筒起对准的作用，套筒多配有金属或非金属法兰，以便于连接器的安装固定。根据预测，该产品的成长期到2010年左右，以后需求将稳定。但是目前国际上只有美日等发达国家有技术生产氧化锆插芯和套筒，其毛坯生产技术在国内还是空白。 陶瓷瓷插芯（如如图1）毛毛坯由于于内含一一个0.1mmm的小孔孔，且对对尺寸同同心度的的要求都都很高，因因此只有有通过陶陶瓷末粉粉末注射射成型(Cerramiic IInjeectiion Molldinng)的的技术才才有可能能。 陶陶瓷插芯芯制作工工艺分两两部分，即即毛坯制制作和精精密机械械加工，首首先用经经过特殊殊处理的的采用钇钇稳定的的纳米氧氧化锆粉粉体原料料，造粒粒后在专专用的模模具中注注射成型型，然后后经高温温烧结成成毛坯，第第二部分分则是将将毛坯经经一系列列精密研研磨加工工，达到到亚微米米级的加加工精度度，从而而得到刚刚性好，精精度高的的陶瓷插插芯产品品。1.2 陶瓷注注射成型型技术图1：陶瓷插芯图陶瓷粉末末注射成成型技术术（Ceerammic Injjecttionn Mooldiing,CIMM）是近近代粉末末注射成成型技术术的一个个分支，它它源于220世纪纪20年年代的一一种热压压铸成型型技术。该该技术通通过加入入一定量量的聚合合物及添添加剂组组元,赋赋予金属属粉末、陶陶瓷粉末末跟聚合合物相似似的流动动性，采采用注射射成型技技术根据据需要制制成各种种形状的的材料制制品，可可以对工工艺过程程进行精精确的控控制；特特别是对对于尺寸寸精度高高、复杂杂形状陶陶瓷制品品的大批批量生产产来说，陶陶瓷的注注射成形形（CIIM）更更有着显显著的优优势，它它可一次次性成形形复杂形形状制品品，产品品尺寸精精度高，无无需机械械加工或或只需微微量加工工，易于于实现生生产自动动化且产产品性能能优异1。二.光纤纤连接器器陶瓷插插芯注射射模具设设计2.1 光纤连连接器陶陶瓷插芯芯尺寸和和材料的的选择2.1.1 光光纤连接接器陶瓷瓷插芯尺尺寸1光纤纤连接器器陶瓷插插芯零件件图（如如图2）2光纤纤连接器器陶瓷插插芯尺寸寸，如表表1所示示。图2：光纤连接器陶瓷插芯零件图表1：陶陶瓷插芯芯尺寸SMMM外圆直径径（mmm）1.77 00.033内孔直径径（mmm）0.1115 0.030.1127 +0.0033/-00.0002同轴度（mmm） 0.02长度（mmm）8.0 00.32.1.2 光光纤连接接器陶瓷瓷插芯的的材料及及其配方方光纤连接接器用插插芯现在在使用陶陶瓷注射射成型技技术进行行大批量量的生产产，而所所使用的的陶瓷材材料就是是氧化锆锆。在各各种金属属氧化物物陶瓷材材料中，氧氧化锆的的高温热热稳定性性、隔热热性能最最好，最最适宜做做陶瓷涂涂层和高高温耐火火制品；以氧化化锆为主主要原料料的锆英英石基陶陶瓷颜料料，是高高级釉料料的重要要成分；氧化锆锆的热导导率在常常见的陶陶瓷材料料中最低低，而热热膨胀系系数又与与金属材材料较为为接近，成成为重要要的结构构陶瓷材材料；特特殊的晶晶体结构构，使之之成为重重要的电电子材料料；氧化化锆的相相变增韧韧等特性性，成为为塑性陶陶瓷材料料的宠儿儿；良好好的机械械性能和和热物理理性能，使使它能够够成为金金属基复复合材料料中性能能优异的的增强相相。所以光纤纤连接器器陶瓷插插芯材料料采用钇钇稳定的的纳米氧氧化锆粉粉体原料料（Y- PSSZ），粘粘结剂配配方如表表2所示示。 表2：氧化锆锆标准泥泥浆组成成2组成配方种类份数陶瓷粉末钇稳定的纳米氧化锆微粉100分散剂胺盐0.25增塑剂甘油0.2分散介质水至77.5%泥浆黏合剂丙烯酸共聚物乳液3固含量44黏度0.25pas2.2 型腔数数目的确确定为了使模模具与注注射机的的生产能能力匹配配，提高高生产率率和经济济性，并并保证制制件精度度，加上上制件的的体积和和质量都都比较小小，所以以要使用用一模多多腔的方方式。根根据注射射机的最最大注射射量确定定型腔数数目，其其计算公公式为：n=（0.8GW2）/WW1 =（00.8120071.4544）/11.411=177.4，（查注塑成型及模具设计P77式7-4）n取6，采采用圆形形排列一一模六腔腔的方式式。2.3 注射机机的选择择由型腔的的数目，初初定注塑塑模一次次成型的的氧化锆锆质量（制制件和流流道凝料料质量之之和）为为72.8611克和总总体积1121443.5513立立方毫米米。 根根据注塑塑模一次次成型氧氧化锆质质量和总总体积，选选择注塑塑机型号号为XSS-ZSS-222。其该该注射机机的规格格和性能能如表33。表3：注注射机的的规格和和性能型号额定注射射量螺杆直径径注射压力力注射行程程XS-ZZS-22220cmm320mmm115mmpa130mmm锁模力最大成型型面积模板最大大行程模具最大大厚度模具最小小厚度250kkN90 ccm2160mmm180mmm60mmm喷嘴圆弧弧半径喷嘴直径径注射方式式合模方式式拉杆空间间12mmm2mm双柱塞液压-机机械235mmm2.4 镶针设设计方案案1方案案1此方案设设计的镶镶针其结结构相当当于悬臂臂梁。如如图3所所示：图4：镶针设计方案2图3：镶针设计方案12方案案2此方案设设计的镶镶针其结结构相当当于简支支梁。如如图4所所示：3两个个方案的的比较和和方