膝盖弯曲866024零件的数控编程及CNC加工
目 录
引言 1
一、膝盖弯曲零件的零件图分析 2
（一）零件图分析 2
（二）结构形状分析 2
二、膝盖弯曲零件的加工工艺分析 2
（一）工件材料分析 2
（二）工艺路线分析 4
（三）加工设备的选用 4
（四）夹具的选用 6
（五）刀具的分析与选用 7
三、膝盖弯曲零件的建模和自动编程 8
（一）膝盖弯曲零件建模（CAD） 8
（二）膝盖弯曲零件的加工过程 9
（三）VERICUT仿真加工 14
四、加工中出现的问题及解决方案 16
五．总结 16
参考文献 18
谢辞 19
附录 20
引言
现如今，人民生活水平不断提高，相应的对医疗技术及设施有着更高的要求。目前已能用机械零件代替人体骨骼结构。本文选择了一种膝盖弯曲零件作为研究对象，它由苏州强生公司生产制造，研究过程主要利用UG软件，选用的三维建模软件是NX6.0，在仿真阶段将其与CAM配合使用，将大体程序调试完成，然后通过VERICUT完成仿真过程，最终得到相关参考意见。
课题调研的第一步是简单描述了该零件的主要构造；第二步是对其加工制造工艺进行了描述，例如恰当选择刀具、夹具、材料、切削用量、加工装置等内容；第三步是对它的建模与加工制造步骤进行了描述，例如VERICUT软件的仿真、质检及数控加工等工作；第四步是对加工过程中存在的缺陷与不足进行针对性地改进与完善。
在加工该系统零件时，选用的设备需要满足特定的要求，选用恰当的机床加工该零件，保证零件尺寸的精准度以及工艺的正确可靠，所以此次选用的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
加工设备是森精机TC-710加工中心，它的精度非常高，能够满足加工要求。
一、膝盖弯曲零件的零件图分析
（一）零件图分析
膝盖弯曲零件具体二维及三维图可见图1-1，根据图纸可知，该零件存在±0.127mm的上、下偏差。将表面粗糙度定为1.6um，曲面线轮廓度定为0.102mm。
（二）形状结构分析
根据图1-1可知，该零件的加工面有两个，但是人体骨骼装置的加工面有三个，依次为上、中、下面。倒角是1的内倒角与14.681mm直径的圆柱共同构成了上面，5.004mm半径的四个圆弧凹槽共同构成了中面，斜倒角与曲面共同构成了下面。
因为要在体间按照人造骨骼，因为安装表面间的密封性一定要非常好，由于装配时要利用柱塞，所以内壁一定要非常光洁，不允许存在划痕。
二、膝盖弯曲零件的加工工艺分析
（一）工件材料分析
选择聚乙烯作为该零件的加工材料，选择78.2mm×52.8mm×73mm大小的毛坯件，经过铣削等步骤得到零件。
聚乙烯具有下列特性：
1.耐腐蚀性
在浓硫酸的浓度是90%的环境中，聚乙烯的正常工作寿命是50年。
2.刚度、硬度和机械强度大
聚乙烯能够作为高频电绝缘材料应用，也能制成容器或管道，在医疗器械、雷达等领域应用频率极高。
3.不溶于水
聚乙烯具有极低的吸水性，即便是在醋酸、甲苯等化学物质中，它溶解的条件是温度超过70℃。如果聚乙烯的状态是微粒状的，那么在15℃至40℃的区间内，温度改变会使它凝固或融化，温度减小时即凝固，将热量释放；温度增加时即融化，将热量吸收。而且由于它具备绝缘性、耐潮湿性及极低的吸水性，所以医疗器械、建筑等行业广泛应用该材料。
4.安全性好
Polyethylene是该材料的英文全称，通常称之为PE，它的本质是热塑性树脂材料，是由乙烯聚合形成的。PE没有毒性和臭味，在医疗、食品包装、建筑等领域均能应用。
图1-1 膝盖弯曲零件的工程图
（二）工艺路线分析
①加工上表面的方式。因为事先确定1.8um为全部外表面的粗糙度，因此粗铣工艺即可满足要求。
（三）加工设备的选用
此次零件加工只使用了MORI SEIKI型数控钻铣中心一台设备。下面对该中心的特性进行详细介绍：
1. MORI SEIKI型数控钻铣中心
图2-1与2-2显示了此次课题用到的加工设备，为HEI530系统，TC-710型号，零件加工时需要车铣混合工艺时通常使用该设备。
该加工中心的性价比非常高，日本生产制造了其中的核心部件，它的主轴转速、X/Z轴快速移动速度、定位精度分别是10000r/min、48000mm/s、2mm。表2-3显示了该机床的详细参数。
图2-1 MORI SEIKI型数控钻铣中心
图2-2 MORI SEIKI型数控钻铣中心的操作面板
容量
X轴
520
Y轴
720
Z轴
360（190-360）
工作台上部到主轴断面的距离
160-490
工作台
工作重量
260
作业面积
860x430
主轴
转速
110-11000
主轴端
8/25锥度、NO.30
进给速度
切削进给速度
1-31000
快进速度
50
刀具
刀具收放
15把
换刀方式
刀塔式
选择刀具方式
随机
电动机
主轴电动机
5.6/3.8
精度
单位定向精度
本次加工全部采用专用夹具，将工件夹紧的过程是利用开启夹紧设备完成的，图2-4-1、2-4-2显示了详细的夹具工作台外形。三个工件能同时被此夹具装夹，同一时间加工的面有三个，在加工过程中，夹具一定要始终保持牢固、可靠地夹紧。
工步
内容
刀具
规格
主轴转速
进给量
5
精加工曲面
TO6
D3R1
4000
1000
引言 1
一、膝盖弯曲零件的零件图分析 2
（一）零件图分析 2
（二）结构形状分析 2
二、膝盖弯曲零件的加工工艺分析 2
（一）工件材料分析 2
（二）工艺路线分析 4
（三）加工设备的选用 4
（四）夹具的选用 6
（五）刀具的分析与选用 7
三、膝盖弯曲零件的建模和自动编程 8
（一）膝盖弯曲零件建模（CAD） 8
（二）膝盖弯曲零件的加工过程 9
（三）VERICUT仿真加工 14
四、加工中出现的问题及解决方案 16
五．总结 16
参考文献 18
谢辞 19
附录 20
引言
现如今，人民生活水平不断提高，相应的对医疗技术及设施有着更高的要求。目前已能用机械零件代替人体骨骼结构。本文选择了一种膝盖弯曲零件作为研究对象，它由苏州强生公司生产制造，研究过程主要利用UG软件，选用的三维建模软件是NX6.0，在仿真阶段将其与CAM配合使用，将大体程序调试完成，然后通过VERICUT完成仿真过程，最终得到相关参考意见。
课题调研的第一步是简单描述了该零件的主要构造；第二步是对其加工制造工艺进行了描述，例如恰当选择刀具、夹具、材料、切削用量、加工装置等内容；第三步是对它的建模与加工制造步骤进行了描述，例如VERICUT软件的仿真、质检及数控加工等工作；第四步是对加工过程中存在的缺陷与不足进行针对性地改进与完善。
在加工该系统零件时，选用的设备需要满足特定的要求，选用恰当的机床加工该零件，保证零件尺寸的精准度以及工艺的正确可靠，所以此次选用的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
加工设备是森精机TC-710加工中心，它的精度非常高，能够满足加工要求。
一、膝盖弯曲零件的零件图分析
（一）零件图分析
膝盖弯曲零件具体二维及三维图可见图1-1，根据图纸可知，该零件存在±0.127mm的上、下偏差。将表面粗糙度定为1.6um，曲面线轮廓度定为0.102mm。
（二）形状结构分析
根据图1-1可知，该零件的加工面有两个，但是人体骨骼装置的加工面有三个，依次为上、中、下面。倒角是1的内倒角与14.681mm直径的圆柱共同构成了上面，5.004mm半径的四个圆弧凹槽共同构成了中面，斜倒角与曲面共同构成了下面。
因为要在体间按照人造骨骼，因为安装表面间的密封性一定要非常好，由于装配时要利用柱塞，所以内壁一定要非常光洁，不允许存在划痕。
二、膝盖弯曲零件的加工工艺分析
（一）工件材料分析
选择聚乙烯作为该零件的加工材料，选择78.2mm×52.8mm×73mm大小的毛坯件，经过铣削等步骤得到零件。
聚乙烯具有下列特性：
1.耐腐蚀性
在浓硫酸的浓度是90%的环境中，聚乙烯的正常工作寿命是50年。
2.刚度、硬度和机械强度大
聚乙烯能够作为高频电绝缘材料应用，也能制成容器或管道，在医疗器械、雷达等领域应用频率极高。
3.不溶于水
聚乙烯具有极低的吸水性，即便是在醋酸、甲苯等化学物质中，它溶解的条件是温度超过70℃。如果聚乙烯的状态是微粒状的，那么在15℃至40℃的区间内，温度改变会使它凝固或融化，温度减小时即凝固，将热量释放；温度增加时即融化，将热量吸收。而且由于它具备绝缘性、耐潮湿性及极低的吸水性，所以医疗器械、建筑等行业广泛应用该材料。
4.安全性好
Polyethylene是该材料的英文全称，通常称之为PE，它的本质是热塑性树脂材料，是由乙烯聚合形成的。PE没有毒性和臭味，在医疗、食品包装、建筑等领域均能应用。
图1-1 膝盖弯曲零件的工程图
（二）工艺路线分析
①加工上表面的方式。因为事先确定1.8um为全部外表面的粗糙度，因此粗铣工艺即可满足要求。
（三）加工设备的选用
此次零件加工只使用了MORI SEIKI型数控钻铣中心一台设备。下面对该中心的特性进行详细介绍：
1. MORI SEIKI型数控钻铣中心
图2-1与2-2显示了此次课题用到的加工设备，为HEI530系统，TC-710型号，零件加工时需要车铣混合工艺时通常使用该设备。
该加工中心的性价比非常高，日本生产制造了其中的核心部件，它的主轴转速、X/Z轴快速移动速度、定位精度分别是10000r/min、48000mm/s、2mm。表2-3显示了该机床的详细参数。
图2-1 MORI SEIKI型数控钻铣中心
图2-2 MORI SEIKI型数控钻铣中心的操作面板
容量
X轴
520
Y轴
720
Z轴
360（190-360）
工作台上部到主轴断面的距离
160-490
工作台
工作重量
260
作业面积
860x430
主轴
转速
110-11000
主轴端
8/25锥度、NO.30
进给速度
切削进给速度
1-31000
快进速度
50
刀具
刀具收放
15把
换刀方式
刀塔式
选择刀具方式
随机
电动机
主轴电动机
5.6/3.8
精度
单位定向精度
本次加工全部采用专用夹具，将工件夹紧的过程是利用开启夹紧设备完成的，图2-4-1、2-4-2显示了详细的夹具工作台外形。三个工件能同时被此夹具装夹，同一时间加工的面有三个，在加工过程中，夹具一定要始终保持牢固、可靠地夹紧。
工步
内容
刀具
规格
主轴转速
进给量
5
精加工曲面
TO6
D3R1
4000
1000
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