胫骨托的三维设计与数控加工分析
目录
引言 1
一、使用UG软件进行胫骨托的建模 2
（一）建模思路 2
（二）胫骨托的建模 2
二、胫骨托加工的数控设备 25
（一）CNC加工内容与实物图 25
（二）数控机床的选择和特点 26
（三）CNC铣削注意事项 27
三、胫骨托的夹具与装夹方法 27
（一）零件装夹的概念 27
（二）装夹方法 28
（三）夹具的选择 28
（四）装夹顺序 29
四、刀具的选择和更换 29
（一）刀具的材料及性能 29
（二）刀具的选用 30
（三）刀具的更换 30
五、胫骨托加工工艺流程的分析 32
（一）产品加工工艺流程 32
（二）CNC的加工工艺流程 32
（三）CNC的首件的加工过程 34
（四）CNC铣削中遇到的问题 37
致谢 40
参考文献 41
引言
随着社会高速发展，医疗水平的提高，老年化人口的渐渐提高，骨科手术技术的提高，使医疗器械行业的发展有了一个新的里程。数控技术在医疗行业也是不可缺少的，数控技术是采用数字化控制的方法对某一加工过程实现手动和自动控制的技术。计算机的数字控制也使机械制造行业发生了翻天覆地的变化，它使机械行业的加工产品越来越精确，同时也解放了生产力。数控技术的发展同样也带动了各行各业的发展，比如说与其相关的软件行业也展现出蓬勃的发展力。数控加工仿真系统的出现使数控技术更上了一层楼，仿真软件是基于虚拟现实的仿真软件。它可以提升传统产业层次、挖掘其潜力。我认为未来数控技术一定有更好 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的发展。
胫骨托零件加工操作的目的是为了巩固学校所学的知识，选择胫骨托零件作为我的毕业设计是因为其包含我在学校学的很多知识，使我能够将学校所学的知识应用于社会中，使我能够将2年所学的知识融会贯通，同时也让我明白在学校的实习与在公司的实习有什么区别。
在学校中我选择的专业是数控技术，因此我所写的毕业论文也与数控技术有关。我所写的胫骨托零件的原材料是钛，是由浇注而成。零件属于植入件，对于质量要求非常高，加工时需要注意外观。本课题来源于强生（苏州）医疗器械有限公司。
一、使用UG软件进行胫骨托的建模
（一）建模思路
胫骨托是由底座、球面、内槽、非螺纹孔、圆柱、螺纹孔、肋板、型腔、燕尾槽、斜角与圆角等特征操作图标组成，通过应用UG NX软件功能创建胫骨托模型。根据胫骨托的零件图进行建模，胫骨托的图纸如图1-1所示。
图1-1 胫骨托零件图纸
（二）胫骨托的建模
1.创建一个新文件
点击打开6．0NX软件，选择“文件”-“新建”选项，弹出对话框。点击“模型”选项，单位设置为毫米，修改文件名与保存路径，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。选择基准坐标系“x-z”面，单击创建草图。以坐标系原点为（0，0）点，画出胫骨托TOP面的草图，并使其完全约束，如图1-2所示。
图1-2 创建TOP面草图
2.拉伸草图
在工具栏中选择，拉伸开始距离0，结束距离6.604，如图1-3所示。
图1-3 TOP面的拉伸
3.创建Bottom面杆子轴线草图
在工具栏中选择，在坐标系“y-z”面创建草图，如图1-4所示。
图1-4 创建轴线草图
4.创建基准平面
点击基准平面，在轴线顶端创建一个与其相垂直的平面，如图1-5所示。
图1-5 创建基准平面
5.创建Bottom面杆子草图并拉伸
在所创建的基准平面上创建草图，如图1-6所示，点击草图进行拉伸，开始值为0，结束值为直至下一个，布尔求和，并且从起始限制拔模-1度，如图1-7所示。
图1-6 创建杆子草图
图1-7 拉伸杆子草图
6.创建另一个基准平面
创建在与上一个平面成90度的基准平面，点击确定，如图1-8所示。
图1-8 创建侧边基准平面
7.肋板草图的创建
点击基准平面进行肋板草图的创建，如图1-9所示。
图1-9 创建肋板草图
8.拉伸肋板草图
选择草图，点击拉伸指令选择对称值，对称值为1.3，如图1-10所示。
图1-10 拉伸肋板
9.镜像肋板并且求和
选择插入指令并点击关联复制，点击镜像体命令，选择对象与镜像平面点击确定，如图1-11所示；点击求和命令，选择3个对象，如图1-12所示。
图1-11 镜像肋板
图1-12 求和
10.创建另一个肋板草图
点击草图命令，在“y-z”面上创建草图，如图1-13所示。
图1-13 创建草图
11.拉伸前端肋板草图
在工具栏中选择拉伸指令，选择如图所示曲线，拉伸对称值为1.2，布尔求和，如图1-14所示。
图1-14 拉伸草图
12.创建TOP面内轮廓草图
在工具栏中选择草图指令，画下图所示草图，完全约束后，如图1-15所示。
图1-15 创建内轮廓草图
13.拉伸草图
在工具栏中选择拉伸指令，选择草图，输入拉伸值为3.374，布尔求差，如图1-16所示。
图1-16 拉伸内轮廓
14.创建TOP面简单孔
在工具栏中选择孔图标，选择点为原点，方向为垂直于面，直径为6.604，深度10.947，尖角为118度，如图1-17所示。
图1-17 简单孔的创建
15.建立TOP面内槽草图
在工具栏中选择草图命令，画出如下草图，使其完全约束，如图1-18所示。
图1-30 缝合
20.镜像球面并修剪体
点击插入，选择关联复制-镜像特征命令，选择如图4个曲面，选择Y-Z平面点击确定，如图1-31所示；点击修剪体命令，选择体与修剪边，如图1-32、1-33所示。
图1-31 镜像球面
图1-32 修剪左边
图1-34 投影轮廓曲线
图1-35 创建Bottom面草图
从胫骨托图纸分析可知，此零件的加工尺寸要求和技术要求相对较难，尺寸内容、形位公差与技术要求也比较多。为了节省加工成本，提高产品质量，采用公司的现有设备。森精机NH4000DCG的加工设备如图2-1所示。它具有很人性化的人机界面，操作简单，满足加工精度，它适用于胫骨托零件的加工生产。机床参数如表2-1所示。
引言 1
一、使用UG软件进行胫骨托的建模 2
（一）建模思路 2
（二）胫骨托的建模 2
二、胫骨托加工的数控设备 25
（一）CNC加工内容与实物图 25
（二）数控机床的选择和特点 26
（三）CNC铣削注意事项 27
三、胫骨托的夹具与装夹方法 27
（一）零件装夹的概念 27
（二）装夹方法 28
（三）夹具的选择 28
（四）装夹顺序 29
四、刀具的选择和更换 29
（一）刀具的材料及性能 29
（二）刀具的选用 30
（三）刀具的更换 30
五、胫骨托加工工艺流程的分析 32
（一）产品加工工艺流程 32
（二）CNC的加工工艺流程 32
（三）CNC的首件的加工过程 34
（四）CNC铣削中遇到的问题 37
致谢 40
参考文献 41
引言
随着社会高速发展，医疗水平的提高，老年化人口的渐渐提高，骨科手术技术的提高，使医疗器械行业的发展有了一个新的里程。数控技术在医疗行业也是不可缺少的，数控技术是采用数字化控制的方法对某一加工过程实现手动和自动控制的技术。计算机的数字控制也使机械制造行业发生了翻天覆地的变化，它使机械行业的加工产品越来越精确，同时也解放了生产力。数控技术的发展同样也带动了各行各业的发展，比如说与其相关的软件行业也展现出蓬勃的发展力。数控加工仿真系统的出现使数控技术更上了一层楼，仿真软件是基于虚拟现实的仿真软件。它可以提升传统产业层次、挖掘其潜力。我认为未来数控技术一定有更好 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的发展。
胫骨托零件加工操作的目的是为了巩固学校所学的知识，选择胫骨托零件作为我的毕业设计是因为其包含我在学校学的很多知识，使我能够将学校所学的知识应用于社会中，使我能够将2年所学的知识融会贯通，同时也让我明白在学校的实习与在公司的实习有什么区别。
在学校中我选择的专业是数控技术，因此我所写的毕业论文也与数控技术有关。我所写的胫骨托零件的原材料是钛，是由浇注而成。零件属于植入件，对于质量要求非常高，加工时需要注意外观。本课题来源于强生（苏州）医疗器械有限公司。
一、使用UG软件进行胫骨托的建模
（一）建模思路
胫骨托是由底座、球面、内槽、非螺纹孔、圆柱、螺纹孔、肋板、型腔、燕尾槽、斜角与圆角等特征操作图标组成，通过应用UG NX软件功能创建胫骨托模型。根据胫骨托的零件图进行建模，胫骨托的图纸如图1-1所示。
图1-1 胫骨托零件图纸
（二）胫骨托的建模
1.创建一个新文件
点击打开6．0NX软件，选择“文件”-“新建”选项，弹出对话框。点击“模型”选项，单位设置为毫米，修改文件名与保存路径，完成后单击“确定”按钮进入建模模式。选择基准坐标系“x-z”面，单击创建草图。以坐标系原点为（0，0）点，画出胫骨托TOP面的草图，并使其完全约束，如图1-2所示。
图1-2 创建TOP面草图
2.拉伸草图
在工具栏中选择，拉伸开始距离0，结束距离6.604，如图1-3所示。
图1-3 TOP面的拉伸
3.创建Bottom面杆子轴线草图
在工具栏中选择，在坐标系“y-z”面创建草图，如图1-4所示。
图1-4 创建轴线草图
4.创建基准平面
点击基准平面，在轴线顶端创建一个与其相垂直的平面，如图1-5所示。
图1-5 创建基准平面
5.创建Bottom面杆子草图并拉伸
在所创建的基准平面上创建草图，如图1-6所示，点击草图进行拉伸，开始值为0，结束值为直至下一个，布尔求和，并且从起始限制拔模-1度，如图1-7所示。
图1-6 创建杆子草图
图1-7 拉伸杆子草图
6.创建另一个基准平面
创建在与上一个平面成90度的基准平面，点击确定，如图1-8所示。
图1-8 创建侧边基准平面
7.肋板草图的创建
点击基准平面进行肋板草图的创建，如图1-9所示。
图1-9 创建肋板草图
8.拉伸肋板草图
选择草图，点击拉伸指令选择对称值，对称值为1.3，如图1-10所示。
图1-10 拉伸肋板
9.镜像肋板并且求和
选择插入指令并点击关联复制，点击镜像体命令，选择对象与镜像平面点击确定，如图1-11所示；点击求和命令，选择3个对象，如图1-12所示。
图1-11 镜像肋板
图1-12 求和
10.创建另一个肋板草图
点击草图命令，在“y-z”面上创建草图，如图1-13所示。
图1-13 创建草图
11.拉伸前端肋板草图
在工具栏中选择拉伸指令，选择如图所示曲线，拉伸对称值为1.2，布尔求和，如图1-14所示。
图1-14 拉伸草图
12.创建TOP面内轮廓草图
在工具栏中选择草图指令，画下图所示草图，完全约束后，如图1-15所示。
图1-15 创建内轮廓草图
13.拉伸草图
在工具栏中选择拉伸指令，选择草图，输入拉伸值为3.374，布尔求差，如图1-16所示。
图1-16 拉伸内轮廓
14.创建TOP面简单孔
在工具栏中选择孔图标，选择点为原点，方向为垂直于面，直径为6.604，深度10.947，尖角为118度，如图1-17所示。
图1-17 简单孔的创建
15.建立TOP面内槽草图
在工具栏中选择草图命令，画出如下草图，使其完全约束，如图1-18所示。
图1-30 缝合
20.镜像球面并修剪体
点击插入，选择关联复制-镜像特征命令，选择如图4个曲面，选择Y-Z平面点击确定，如图1-31所示；点击修剪体命令，选择体与修剪边，如图1-32、1-33所示。
图1-31 镜像球面
图1-32 修剪左边
图1-34 投影轮廓曲线
图1-35 创建Bottom面草图
从胫骨托图纸分析可知，此零件的加工尺寸要求和技术要求相对较难，尺寸内容、形位公差与技术要求也比较多。为了节省加工成本，提高产品质量，采用公司的现有设备。森精机NH4000DCG的加工设备如图2-1所示。它具有很人性化的人机界面，操作简单，满足加工精度，它适用于胫骨托零件的加工生产。机床参数如表2-1所示。
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