全髁连接杆工艺分析及数控编程(附件)【字数：5294】
以全髁连接杆作为研究对象，首先对全髁连接杆的结构外形做了一些简单介绍，其次用NX UG软件对全髁连接杆进行三维建模，建立全髁连接杆的三维模型，然后分析全髁连接杆的加工工艺，其中包括毛坯的选择，加工所需要的机械设备、加工中所要用的夹具以及加工工件所要用的刀具，使用NX软件创建全髁连接杆的加工工序并进行仿真加工分析，最后使用所选加工设备完成全髁连接杆的实际加工。
目录
引言 1
一、全髁连接杆零件介绍 1
（一）全髁连接杆的应用场合 1
（二）全髁连接杆的加工要求 1
二、全髁连接杆的加工工艺分析 2
（一）工件材料及毛坯的选用 2
（二）加工设备的选用 2
（三）夹具的选用 3
（四）刀具的选用 3
（五）加工工艺过程 4
（六）加工工序的确定 5
三、全髁连接杆的三维建模 9
（一）三维建模的步骤 9
（二）三维建模的具体过程 9
四、全髁连接杆的数控仿真加工 13
（一）创建几何体 13
（二）创建刀具 14
（三）车削端面及外圆 14
（四）铣削零件 15
（五）刀具轨迹仿真 16
总 结 18
参考文献 19
谢 辞 20
附录 21
引言
当一个人的膝关节出现一些不太容易治愈的问题时，我们可以安装一个假体“全髁连接杆”。全髁连接杆是人工膝关节假体股骨组件的一个所必要的部件，它可以保护人体膝关节。由于全髁连接杆时安装在人体内的，所以需要零件具有良好的塑性，热强性，同时还要有良好的韧性，工件质量对全髁连接杆的使用寿命有着重要的影响。本论文选用的全髁连接杆属于回转体零件，外形规则，且对各个表面的粗糙度要求较高，所以在加工时需要选用保护套夹住外圆面再进行加工，因此研究其数控编程和仿真加工是重要事项。
本文主要以平全髁连接杆为研究对象，结合实际加工，对全髁连接杆进行进一步的加工分析。第一步先分析平移全髁连接杆的零件图纸，读出零件的加工要求，再根据零件加工要求选用合适的毛坯材料，使用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的加工设备和刀具，其次对全髁连接杆建立三维模型，最后再使用NX软件对其进行数控编程和仿真加工。
一、全髁连接杆零件介绍
（一）全髁连接杆的应用场合
本文分析的对象为全髁连接杆，这是一种假体领域的人工关节股骨，用来改善髌骨关节面匹配以及人体下肢力线的匹配，同时在前髁的滑车沟与人体股骨界面之间设置有强度增加部件增加了滑车沟的厚度，进而保证前髁的强度，使其形状和结构更加适合患者，降低膝前痛的发病率。全髁连接杆的三维建模图如图11和图12所示。
图11 全髁连接杆 图12 全髁连接杆
（二）全髁连接杆的加工要求
图13为全髁连接杆的零件图，根据零件图可知，全髁连接件属于回转类零件，零件材料采用TC4，零件总长为56mm，最大的直径为Φ20.5mm，最小直径为Φ14.8mm。右端小直径有一个2°52′的角度要求，内孔也有一个2°53′的角度要求，外圆和内孔粗糙度都是Ra0.8μm，斜边都需要0.5的倒斜角。
图 13 全髁连接杆零件图
二、全髁连接杆的加工工艺分析
（一）工件材料及毛坯的选用
全髁连接杆零件外形比较规则，属于回转体类零件，台阶直径相差的不算太大，材料为TC4，这种材料属于（a+b）型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。该零件最大直径为Φ20mm，长度为56mm。由此可以确定毛坯直径为Φ25mm，长度为80mm。毛坯如21所示。
图21 毛坯
（二）加工设备的选用
全髁连接杆属回转体类零件，形状比较简单，但是外圆轮廓公差都比较小，所以选用数控车床比较合适。该零件的最大直径为Φ20mm，最大长度为56mm，因此，在加工外轮廓时我们可以选用CK6140数控车床，机床图片如图22所示。CK6140数控车床是一种精度高、效率快的自动化机床，机床具有方形刀塔，而且可以加工的种类比较多，比如直线圆柱、圆弧和各种螺纹等复杂工件，并且还具有直线插补、圆弧插补等各种补偿功能，不仅加工精度高，操作灵活便捷，而且机床本身精度高，刚性大，所以被广泛应用于各种行业。
另外，全髁连接杆的外圆需要两个边，在另一面有孔，孔的底端还有一个u形槽，由于数控车床不太好加工u形槽，所以在加工另一面时我们可以选用数控加工中心来进行加工，如图23所示。这种机床X轴行程为1000mm，Y轴行程为480mm，Z轴行程为600mm，转速范围在808000之间，切削进给为110000mm/min。
图22 CK6140数控机床 图 23 数控加工中心
（三）夹具的选用
全髁连接杆整体外形基本为一个圆柱形，每一个尺寸相差都不算太大，在加工外圆时在数控车床上可以选择三爪卡盘来进行装夹。三爪卡盘大多用于装夹外形规则的中、小型工件，而且使用三爪卡盘装夹还可以提高生产效率，降低生产成本。
在加工中心上加工全髁连接杆的反面时，由于全髁连接杆是一个回转体类零件，并且各个外圆尺寸的公差较小，为了使其外观不会产生一些较为明显的夹痕，所以不建议直接用三爪卡盘进行装夹，可以采用三爪卡盘夹持开口套进行装夹，使其能够均匀夹紧全髁连接杆后再加工外圆、孔和槽。
目录
引言 1
一、全髁连接杆零件介绍 1
（一）全髁连接杆的应用场合 1
（二）全髁连接杆的加工要求 1
二、全髁连接杆的加工工艺分析 2
（一）工件材料及毛坯的选用 2
（二）加工设备的选用 2
（三）夹具的选用 3
（四）刀具的选用 3
（五）加工工艺过程 4
（六）加工工序的确定 5
三、全髁连接杆的三维建模 9
（一）三维建模的步骤 9
（二）三维建模的具体过程 9
四、全髁连接杆的数控仿真加工 13
（一）创建几何体 13
（二）创建刀具 14
（三）车削端面及外圆 14
（四）铣削零件 15
（五）刀具轨迹仿真 16
总 结 18
参考文献 19
谢 辞 20
附录 21
引言
当一个人的膝关节出现一些不太容易治愈的问题时，我们可以安装一个假体“全髁连接杆”。全髁连接杆是人工膝关节假体股骨组件的一个所必要的部件，它可以保护人体膝关节。由于全髁连接杆时安装在人体内的，所以需要零件具有良好的塑性，热强性，同时还要有良好的韧性，工件质量对全髁连接杆的使用寿命有着重要的影响。本论文选用的全髁连接杆属于回转体零件，外形规则，且对各个表面的粗糙度要求较高，所以在加工时需要选用保护套夹住外圆面再进行加工，因此研究其数控编程和仿真加工是重要事项。
本文主要以平全髁连接杆为研究对象，结合实际加工，对全髁连接杆进行进一步的加工分析。第一步先分析平移全髁连接杆的零件图纸，读出零件的加工要求，再根据零件加工要求选用合适的毛坯材料，使用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
的加工设备和刀具，其次对全髁连接杆建立三维模型，最后再使用NX软件对其进行数控编程和仿真加工。
一、全髁连接杆零件介绍
（一）全髁连接杆的应用场合
本文分析的对象为全髁连接杆，这是一种假体领域的人工关节股骨，用来改善髌骨关节面匹配以及人体下肢力线的匹配，同时在前髁的滑车沟与人体股骨界面之间设置有强度增加部件增加了滑车沟的厚度，进而保证前髁的强度，使其形状和结构更加适合患者，降低膝前痛的发病率。全髁连接杆的三维建模图如图11和图12所示。
图11 全髁连接杆 图12 全髁连接杆
（二）全髁连接杆的加工要求
图13为全髁连接杆的零件图，根据零件图可知，全髁连接件属于回转类零件，零件材料采用TC4，零件总长为56mm，最大的直径为Φ20.5mm，最小直径为Φ14.8mm。右端小直径有一个2°52′的角度要求，内孔也有一个2°53′的角度要求，外圆和内孔粗糙度都是Ra0.8μm，斜边都需要0.5的倒斜角。
图 13 全髁连接杆零件图
二、全髁连接杆的加工工艺分析
（一）工件材料及毛坯的选用
全髁连接杆零件外形比较规则，属于回转体类零件，台阶直径相差的不算太大，材料为TC4，这种材料属于（a+b）型钛合金，具有良好的综合力学机械性能。该零件最大直径为Φ20mm，长度为56mm。由此可以确定毛坯直径为Φ25mm，长度为80mm。毛坯如21所示。
图21 毛坯
（二）加工设备的选用
全髁连接杆属回转体类零件，形状比较简单，但是外圆轮廓公差都比较小，所以选用数控车床比较合适。该零件的最大直径为Φ20mm，最大长度为56mm，因此，在加工外轮廓时我们可以选用CK6140数控车床，机床图片如图22所示。CK6140数控车床是一种精度高、效率快的自动化机床，机床具有方形刀塔，而且可以加工的种类比较多，比如直线圆柱、圆弧和各种螺纹等复杂工件，并且还具有直线插补、圆弧插补等各种补偿功能，不仅加工精度高，操作灵活便捷，而且机床本身精度高，刚性大，所以被广泛应用于各种行业。
另外，全髁连接杆的外圆需要两个边，在另一面有孔，孔的底端还有一个u形槽，由于数控车床不太好加工u形槽，所以在加工另一面时我们可以选用数控加工中心来进行加工，如图23所示。这种机床X轴行程为1000mm，Y轴行程为480mm，Z轴行程为600mm，转速范围在808000之间，切削进给为110000mm/min。
图22 CK6140数控机床 图 23 数控加工中心
（三）夹具的选用
全髁连接杆整体外形基本为一个圆柱形，每一个尺寸相差都不算太大，在加工外圆时在数控车床上可以选择三爪卡盘来进行装夹。三爪卡盘大多用于装夹外形规则的中、小型工件，而且使用三爪卡盘装夹还可以提高生产效率，降低生产成本。
在加工中心上加工全髁连接杆的反面时，由于全髁连接杆是一个回转体类零件，并且各个外圆尺寸的公差较小，为了使其外观不会产生一些较为明显的夹痕，所以不建议直接用三爪卡盘进行装夹，可以采用三爪卡盘夹持开口套进行装夹，使其能够均匀夹紧全髁连接杆后再加工外圆、孔和槽。
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