延长杆的加工与检验
【摘要】延长杆全称“knee extension stem”，此产品是我在强生（苏州）医疗器材有限公司中接触最多的产品，此产品属于膝关节三类植入件中的一件，因此，该零件的精度要求非常高，工艺流程十分严谨，检验流程也会很细致。在数控加工过程中，该零件的生产是在国外进口的德玛吉森精机生产，此产品虽然看起来单调，不过其中的要求十分苛刻，加工此零件过程中需要时刻注意外观，查看刀具的好坏。检验时，会用到一些特定的量具来保证尺寸外观等的要求。本论文的主要内容包括，零件图纸的分析，数控机床的选择，加工工艺的分析，检验。论文所述综合本人所学知识的运用。
目录
延长杆的加工与检验 0
引言 1
一、零件图纸的分析 2
二、延长杆的数控加工设备 2
三、延长杆的加工工艺 3
（一）毛坯的分析 3
（二）加工内容的分析 3
（三）夹具的分析 4
（四）刀具的分析 4
（五）加工工艺的分析 5
（六）加工工序的分析 6
四、延长杆的检验 8
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
伴随着我国医疗行业的迅猛发展，作为医疗行业的基础，机床行业在医疗领域有着不可或缺的地位。亦可说，医疗器械已逐渐成为我国机床工具行业的市场热点。而随着这一现象，也就导致了一些高质量的医疗器材的需求广阔增加。机床不断应用到各个领域，加快了各个行业的发展，同时也给人民的生活带来了很大的方便快速发展，并为企业带来利益。
医疗行业对于机床的应用主要体现在外科植入体和假肢的加工上。选择knee extension stem 的加工与检验为我的毕业设计是其中包括了很多学校所学知识的运用，同时更好的巩固与强化所学知识的记忆，同时也让我明白了社会与学校中所学的区别。
本论文主要内容包括：零件图的分析、数控机床的选择、工艺的设计、零件加工工艺的分析、零件的检验等。通过这一系列的操作，来完成knee extension stem生产。此产品为人体植入件，因而尺寸要求十分苛刻。本课题来源于强生（苏州）医疗器械有限公司。
一、零件图纸的分析
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
延长杆每份图纸（如图11）都有不同的产品号，此次我们生产的产品号为866421。此产品为轴类零件，主要由半球头、圆弧面、8条槽口、退刀槽、螺纹等组成。本零件是配合件的后端件，最重要和另一件产品Titray产品上的螺纹配合，植入人体骨骼中，所以，外螺纹的尺寸Φ8.2042尺寸十分重要。当然，对于人体植入件而言，所有的尺寸都很重要。
从图纸中可以看出， 我们需要加工的尺寸有半径为10.389的半球、半径为4.826的圆弧面、半径为5.080的圆弧面、半径为16.510的圆弧面、退刀槽、螺纹小径为6.477、大径为8.2042、这些尺寸的公差范围都是上偏差0.127，下偏差为0.127。此外图上还有很多尺寸如8条槽、螺纹到肩部的距离19.482、肩部的长度9.525、总长等。这些尺寸都精确到小数点后三位。
图11延长杆图纸
所以该零件的加工还是较为复杂的，加工精度要求较高。一般的普通车床卡盘装夹工件较为繁琐，耗时间。并且普通车床的刀架装夹的车刀只有四把，加工时若需要其他刀具加工还需要停机换刀。所以若采用普通机床加工无疑是不太理想的。我应该考虑加工更为方便的数控机床。
二、延长杆的数控加工设备
数控机床需具备刀尖圆弧半径补偿功能、恒线速度切削功能、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序、单色显示的CRT、程序储存和编辑等功能。它还需要配备有刀库和机械手，这样与与一般的数控车床相比，操作更加快捷流畅，自动选择和使用刀具的数量大大增加。考虑到该产品在加工槽时要用到铣刀，因此，选择加工设备时，选择配备有动力刀具功能（刀架上可以使用回转刀具，如铣刀和钻头）的设备；而且8条槽口的加工，需要转动不同的角度进行加工，所以考虑到这点，我们在选择时，最好选择的设备有C轴位置控制功能（有很高的角度定位分辨率，一般为0.001°，能使主轴和卡盘按进给脉冲作任意低速的回转，这样可实现Z、X、C轴三坐标轴两联动控制）。因此，综合考虑，我们采用车铣复合式一体机床，更加高效率，高质量的进行加工。
根据分析我们选用Mori Seiki NL 1500(万能型车削中心)数控设备（如图21所示）符合我们加工的需求，NL系列为高刚性和高精度数控车床，拥有业内首台应用内置电机和齿形带驱动的刀塔，创新的尾座结构、超强车削性能、更高精度和更大功率、数控尾座、12刀位的刀塔、行架式机械手规格。机床参数为：Y轴行程为100+/50mm、X/Z轴行程为260/590（Typ 500）mm、车削最大长度为515mm、棒料最大直径为52mm，最小直径为34**mm、标配卡盘尺寸6/8inch、刀位数量为12。
图21 Mori Seiki NL 1500(万能型车削中心)
三、延长杆的加工工艺
（一）毛坯的分析
延长杆材料为Φ28的CoCrMo棒料，该材料为合金，是一种能耐磨损和耐腐蚀的钴基合金，具有耐疲劳性好和抗拉强度高的优点，因此它适合应用在需要寿命长且不会骨折或应力疲劳处，例如髋关节处的人工关节，对于将植入物深深埋入股骨骨髓导管中这个困难且昂贵的手术而言，这个优点是很重要的。选用长度为920mm是根据生产操作要求需要，也是因为企业生产需要高质量，高效率生产的需求。
（二）加工内容的分析
加工内容有，半径为10.389的半球，半球头部的公差为（+0.127/0.127）、圆弧面4.826的公差为（+0.127/0.127）、圆弧面5.080的公差为（+0.127/0.127）、Φ24.003的外圆长度为76.2。圆弧面16.510的公差为（+0.127/0.127）、8条槽：槽相对最底部的距离为20.777公差为（+0.127/0.127）、锥度为90°±60°，倒圆角0.508公差为（+0.127/0.127），槽的半径中心位置为20.57加减0.38。倒角0.762±0.127X45°±1°、退刀槽宽度0.787公差为（+0.127/0.127）、螺纹小径小径Φ6.477（+0.127/0.127），大径Φ8.2042（+0.0381/0.0381）。螺纹到肩部的距离为19.482公差为（+0.127/0.127）、肩部长度9.525公差为（+0.127/0.127）、总长95.682、粗糙度为Ra1.6。
（三）夹具的分析
使用万能型车削中心，采用液压卡盘装夹，一次完成头部及外圆粗加工—精加工，8条槽的粗加工—精加工。切断后（保证总长），掉头安装完保护套后用液压卡盘装夹，完成外圆，退刀槽，螺纹等的粗精加工。如表31所示。
表31 装夹列表
目录
延长杆的加工与检验 0
引言 1
一、零件图纸的分析 2
二、延长杆的数控加工设备 2
三、延长杆的加工工艺 3
（一）毛坯的分析 3
（二）加工内容的分析 3
（三）夹具的分析 4
（四）刀具的分析 4
（五）加工工艺的分析 5
（六）加工工序的分析 6
四、延长杆的检验 8
总结 12
参考文献 13
谢辞 14
引言
伴随着我国医疗行业的迅猛发展，作为医疗行业的基础，机床行业在医疗领域有着不可或缺的地位。亦可说，医疗器械已逐渐成为我国机床工具行业的市场热点。而随着这一现象，也就导致了一些高质量的医疗器材的需求广阔增加。机床不断应用到各个领域，加快了各个行业的发展，同时也给人民的生活带来了很大的方便快速发展，并为企业带来利益。
医疗行业对于机床的应用主要体现在外科植入体和假肢的加工上。选择knee extension stem 的加工与检验为我的毕业设计是其中包括了很多学校所学知识的运用，同时更好的巩固与强化所学知识的记忆，同时也让我明白了社会与学校中所学的区别。
本论文主要内容包括：零件图的分析、数控机床的选择、工艺的设计、零件加工工艺的分析、零件的检验等。通过这一系列的操作，来完成knee extension stem生产。此产品为人体植入件，因而尺寸要求十分苛刻。本课题来源于强生（苏州）医疗器械有限公司。
一、零件图纸的分析
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
延长杆每份图纸（如图11）都有不同的产品号，此次我们生产的产品号为866421。此产品为轴类零件，主要由半球头、圆弧面、8条槽口、退刀槽、螺纹等组成。本零件是配合件的后端件，最重要和另一件产品Titray产品上的螺纹配合，植入人体骨骼中，所以，外螺纹的尺寸Φ8.2042尺寸十分重要。当然，对于人体植入件而言，所有的尺寸都很重要。
从图纸中可以看出， 我们需要加工的尺寸有半径为10.389的半球、半径为4.826的圆弧面、半径为5.080的圆弧面、半径为16.510的圆弧面、退刀槽、螺纹小径为6.477、大径为8.2042、这些尺寸的公差范围都是上偏差0.127，下偏差为0.127。此外图上还有很多尺寸如8条槽、螺纹到肩部的距离19.482、肩部的长度9.525、总长等。这些尺寸都精确到小数点后三位。
图11延长杆图纸
所以该零件的加工还是较为复杂的，加工精度要求较高。一般的普通车床卡盘装夹工件较为繁琐，耗时间。并且普通车床的刀架装夹的车刀只有四把，加工时若需要其他刀具加工还需要停机换刀。所以若采用普通机床加工无疑是不太理想的。我应该考虑加工更为方便的数控机床。
二、延长杆的数控加工设备
数控机床需具备刀尖圆弧半径补偿功能、恒线速度切削功能、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序、单色显示的CRT、程序储存和编辑等功能。它还需要配备有刀库和机械手，这样与与一般的数控车床相比，操作更加快捷流畅，自动选择和使用刀具的数量大大增加。考虑到该产品在加工槽时要用到铣刀，因此，选择加工设备时，选择配备有动力刀具功能（刀架上可以使用回转刀具，如铣刀和钻头）的设备；而且8条槽口的加工，需要转动不同的角度进行加工，所以考虑到这点，我们在选择时，最好选择的设备有C轴位置控制功能（有很高的角度定位分辨率，一般为0.001°，能使主轴和卡盘按进给脉冲作任意低速的回转，这样可实现Z、X、C轴三坐标轴两联动控制）。因此，综合考虑，我们采用车铣复合式一体机床，更加高效率，高质量的进行加工。
根据分析我们选用Mori Seiki NL 1500(万能型车削中心)数控设备（如图21所示）符合我们加工的需求，NL系列为高刚性和高精度数控车床，拥有业内首台应用内置电机和齿形带驱动的刀塔，创新的尾座结构、超强车削性能、更高精度和更大功率、数控尾座、12刀位的刀塔、行架式机械手规格。机床参数为：Y轴行程为100+/50mm、X/Z轴行程为260/590（Typ 500）mm、车削最大长度为515mm、棒料最大直径为52mm，最小直径为34**mm、标配卡盘尺寸6/8inch、刀位数量为12。
图21 Mori Seiki NL 1500(万能型车削中心)
三、延长杆的加工工艺
（一）毛坯的分析
延长杆材料为Φ28的CoCrMo棒料，该材料为合金，是一种能耐磨损和耐腐蚀的钴基合金，具有耐疲劳性好和抗拉强度高的优点，因此它适合应用在需要寿命长且不会骨折或应力疲劳处，例如髋关节处的人工关节，对于将植入物深深埋入股骨骨髓导管中这个困难且昂贵的手术而言，这个优点是很重要的。选用长度为920mm是根据生产操作要求需要，也是因为企业生产需要高质量，高效率生产的需求。
（二）加工内容的分析
加工内容有，半径为10.389的半球，半球头部的公差为（+0.127/0.127）、圆弧面4.826的公差为（+0.127/0.127）、圆弧面5.080的公差为（+0.127/0.127）、Φ24.003的外圆长度为76.2。圆弧面16.510的公差为（+0.127/0.127）、8条槽：槽相对最底部的距离为20.777公差为（+0.127/0.127）、锥度为90°±60°，倒圆角0.508公差为（+0.127/0.127），槽的半径中心位置为20.57加减0.38。倒角0.762±0.127X45°±1°、退刀槽宽度0.787公差为（+0.127/0.127）、螺纹小径小径Φ6.477（+0.127/0.127），大径Φ8.2042（+0.0381/0.0381）。螺纹到肩部的距离为19.482公差为（+0.127/0.127）、肩部长度9.525公差为（+0.127/0.127）、总长95.682、粗糙度为Ra1.6。
（三）夹具的分析
使用万能型车削中心，采用液压卡盘装夹，一次完成头部及外圆粗加工—精加工，8条槽的粗加工—精加工。切断后（保证总长），掉头安装完保护套后用液压卡盘装夹，完成外圆，退刀槽，螺纹等的粗精加工。如表31所示。
表31 装夹列表
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