人体髀骨零件的CAM加工研究
人体髀骨零件的CAM加工研究[20200123164910]
【摘要】
人造骨骼模型的个体化制造与加工是医疗康复工程中的一个热点问题,人造骨骼模型制作的好坏直接影响到医学治疗的质量。由于人造骨骼模型具有形状复杂和不规则性的特点,所以说人造骨骼的制造加工是一个有待解决的问题.本课题对人体髀骨零件进行工艺分析,包括机床的选择、夹具的选择、刀具的选择，运用UG软件完成对人体骨骼模型的建模、编程和仿真制造加工，并对全文的研究工作和取得的成果进行了总结。
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关键字:】人体髀骨零件；CAM编程；工艺分析
引言 1
一、 髀骨产品的零件图 2
(一)零件图 2
（二）技术要求 3
二、工艺分析 3
（一）毛坯的选择 3
（二）工装选择 3
（三）夹具的选择及零件装夹要求 4
（四）刀具的选择 6
三、运用CAD/CAM建模和编程 7
（一）CAD建模 7
（二）CAM编程 8
（三）后处理程序 16
四、产品的实例加工 17
五、总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
随着社会的不断发展，在社会上也出现了很多意外，而这些意外也让许多人失去自由行走的能力。人造骨骼的出现，让那些因为意外而残疾的人看到了做个正常人的希望。人造骨骼， 就是用人造骨来代替人体内已经被破坏的骨质结构，从而恢复人体正常关节，使人能够正常的行走和生活，所以人体骨骼的加工制造是一个值得人们深入研究的的课题。
本课题是一个人体髀骨的数控加工，由于人体髀骨具有形状复杂和不规则的特点，所以人体髀骨的数控加工是一个有待完善的问题。人体髀骨的形状要求和精度要求都非常高，所以机床的选择是一个关键，它一定要能够保证产品的形状要求和尺寸要求，所以我选用了森精机NZ2000加工中心来完成人体髀骨的加工。森精机NZ2000加工中心是一个车铣复合加工中心，它既能完成车削的多种工序，又能完成铣、钻、镗、攻丝等工艺的多种工序，工件经过一次装夹就能完成大部分或全部加工工序，从而达到减少机床和夹具，避免了工序间的搬运和储存带来的误差，提高工件加工精度，缩短加工周，从而提高了生产效率，森精机NZ2000加工中心适用于复杂零件的加工生产。
本论文对人体髀骨进行了工艺分析，通过UG软件对人体髀骨进行三维建模、编程以及仿真加工，也对刀具和夹具进行分析和选择。
一、髀骨产品的零件图
(一)零件图
髀骨零件来自强生（苏州）医疗器材有限公司，零件图如图1-1所示。
图1-1髀骨零件图
（二）技术要求
1.材料为缩醛共聚物。
2.应选用硬质合金刀，注意各个工序所选用的刀具（有的工序需要成型刀）。
3.装夹应固定，防止产生不必要的误差。
4.角度30.00+/-0.05的上下偏差为正负0.05度。
5.角度70.00+/-1.00的上下偏差为正负1.00度。
5.尺寸28.22+/-0.40的上下偏差为正负0,40mm。
6.尺寸19.82+/-0.075的上下偏差为正负0.075mm。
7.尺寸D45.00+/-0.20的上下偏差为正负0.20mm。
8.尺寸D28.20+/-0.10的上下偏差为正负0.10mm。
9.孔D0.8的位置精度，相对于基准B的位置公差为0.50mm。
10.孔D2.5的位置精度，相对于基准A和B的位置公差为0.05mm。
11.车外轮廓时，注意尺寸半球SR22.5的位置相对于基准B的公差为0.40mm。
12.未住倒角0.3mm。
二、工艺分析
（一）毛坯的选择
根据零件图的工艺分析，工件是一个回转体零件，需要车削加工，所以要选一个 棒料毛坯d70x50mm，材料为缩醛共聚物。
（二）工装选择
1、工件采用“森精机NZ 2000”进行加工，机床如图2-1所示。
图2-1 森精机NZ 2000机床
2.“森精机NZ 2000”机床参数。如表2-1所示
最大加工直径?200mm
最大加工长度 260 mm
棒材操作能力65 mm
各 轴 移 动量 X轴210mm
Z轴 300/810mm
Y轴110mm
B轴(第2主轴)920mm
主轴最高转速 5,000 r/min
旋转刀具最高转速 6,000 [12,000] r/min
快 速 进 给X轴30m/min
Z轴50m/min
Y轴20(Y1, Y3), 16(Y2)m/min
B轴(第2主轴)50m/min
主轴电机(30分/连续)25/22 [25/22 高扭矩规格] kW
旋转刀具电机7.5/5.5 kW
表2-1 机床参数
（三）夹具的选择及零件装夹要求
1.零件装夹要求
（1）零件装夹的概念
1）零件在开始加工之前，最初要使零件在机床上或夹具中占有正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的零件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程中保持正确的位置，还需将零件压紧夹劳，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。
2)零件的装夹不仅仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。
(2)零件装夹的方式
1)直接找正装夹
这种方法是使用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正零件位置的装夹方法。
2)划线找正装夹
这种方法的原理是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将零件装上机床，按照划好的线找正零件在机床上的装夹位置。
这种装夹方法有生产率低，精度低的显著缺点，且对工人的技术要求非常高，一般用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。
专用夹具装夹
夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使零件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需要找正就能保证零件的装夹定位精度，用夹具装夹具有生产率高，定位精度高的特点，但需要设计、制造专用夹具。这种方法被广泛用于成批及大批量生产。
（3）定位基准的选择
1）零件的定位应遵循六点定位原则。
2）进行多工位加工时，定位基准的选择应该考虑能完成尽可能多的加工内容，即便于各个表面都能被加工的定位方式。
3）当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度，确保加工精度。
4）编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系。
（4)零件的夹紧
在考虑夹紧方案时，应保证夹紧可靠，并尽量减少夹紧变形。
【摘要】
人造骨骼模型的个体化制造与加工是医疗康复工程中的一个热点问题,人造骨骼模型制作的好坏直接影响到医学治疗的质量。由于人造骨骼模型具有形状复杂和不规则性的特点,所以说人造骨骼的制造加工是一个有待解决的问题.本课题对人体髀骨零件进行工艺分析,包括机床的选择、夹具的选择、刀具的选择，运用UG软件完成对人体骨骼模型的建模、编程和仿真制造加工，并对全文的研究工作和取得的成果进行了总结。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】人体髀骨零件；CAM编程；工艺分析
引言 1
一、 髀骨产品的零件图 2
(一)零件图 2
（二）技术要求 3
二、工艺分析 3
（一）毛坯的选择 3
（二）工装选择 3
（三）夹具的选择及零件装夹要求 4
（四）刀具的选择 6
三、运用CAD/CAM建模和编程 7
（一）CAD建模 7
（二）CAM编程 8
（三）后处理程序 16
四、产品的实例加工 17
五、总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
随着社会的不断发展，在社会上也出现了很多意外，而这些意外也让许多人失去自由行走的能力。人造骨骼的出现，让那些因为意外而残疾的人看到了做个正常人的希望。人造骨骼， 就是用人造骨来代替人体内已经被破坏的骨质结构，从而恢复人体正常关节，使人能够正常的行走和生活，所以人体骨骼的加工制造是一个值得人们深入研究的的课题。
本课题是一个人体髀骨的数控加工，由于人体髀骨具有形状复杂和不规则的特点，所以人体髀骨的数控加工是一个有待完善的问题。人体髀骨的形状要求和精度要求都非常高，所以机床的选择是一个关键，它一定要能够保证产品的形状要求和尺寸要求，所以我选用了森精机NZ2000加工中心来完成人体髀骨的加工。森精机NZ2000加工中心是一个车铣复合加工中心，它既能完成车削的多种工序，又能完成铣、钻、镗、攻丝等工艺的多种工序，工件经过一次装夹就能完成大部分或全部加工工序，从而达到减少机床和夹具，避免了工序间的搬运和储存带来的误差，提高工件加工精度，缩短加工周，从而提高了生产效率，森精机NZ2000加工中心适用于复杂零件的加工生产。
本论文对人体髀骨进行了工艺分析，通过UG软件对人体髀骨进行三维建模、编程以及仿真加工，也对刀具和夹具进行分析和选择。
一、髀骨产品的零件图
(一)零件图
髀骨零件来自强生（苏州）医疗器材有限公司，零件图如图1-1所示。
图1-1髀骨零件图
（二）技术要求
1.材料为缩醛共聚物。
2.应选用硬质合金刀，注意各个工序所选用的刀具（有的工序需要成型刀）。
3.装夹应固定，防止产生不必要的误差。
4.角度30.00+/-0.05的上下偏差为正负0.05度。
5.角度70.00+/-1.00的上下偏差为正负1.00度。
5.尺寸28.22+/-0.40的上下偏差为正负0,40mm。
6.尺寸19.82+/-0.075的上下偏差为正负0.075mm。
7.尺寸D45.00+/-0.20的上下偏差为正负0.20mm。
8.尺寸D28.20+/-0.10的上下偏差为正负0.10mm。
9.孔D0.8的位置精度，相对于基准B的位置公差为0.50mm。
10.孔D2.5的位置精度，相对于基准A和B的位置公差为0.05mm。
11.车外轮廓时，注意尺寸半球SR22.5的位置相对于基准B的公差为0.40mm。
12.未住倒角0.3mm。
二、工艺分析
（一）毛坯的选择
根据零件图的工艺分析，工件是一个回转体零件，需要车削加工，所以要选一个 棒料毛坯d70x50mm，材料为缩醛共聚物。
（二）工装选择
1、工件采用“森精机NZ 2000”进行加工，机床如图2-1所示。
图2-1 森精机NZ 2000机床
2.“森精机NZ 2000”机床参数。如表2-1所示
最大加工直径?200mm
最大加工长度 260 mm
棒材操作能力65 mm
各 轴 移 动量 X轴210mm
Z轴 300/810mm
Y轴110mm
B轴(第2主轴)920mm
主轴最高转速 5,000 r/min
旋转刀具最高转速 6,000 [12,000] r/min
快 速 进 给X轴30m/min
Z轴50m/min
Y轴20(Y1, Y3), 16(Y2)m/min
B轴(第2主轴)50m/min
主轴电机(30分/连续)25/22 [25/22 高扭矩规格] kW
旋转刀具电机7.5/5.5 kW
表2-1 机床参数
（三）夹具的选择及零件装夹要求
1.零件装夹要求
（1）零件装夹的概念
1）零件在开始加工之前，最初要使零件在机床上或夹具中占有正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的零件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程中保持正确的位置，还需将零件压紧夹劳，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。
2)零件的装夹不仅仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。
(2)零件装夹的方式
1)直接找正装夹
这种方法是使用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正零件位置的装夹方法。
2)划线找正装夹
这种方法的原理是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将零件装上机床，按照划好的线找正零件在机床上的装夹位置。
这种装夹方法有生产率低，精度低的显著缺点，且对工人的技术要求非常高，一般用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。
专用夹具装夹
夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使零件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需要找正就能保证零件的装夹定位精度，用夹具装夹具有生产率高，定位精度高的特点，但需要设计、制造专用夹具。这种方法被广泛用于成批及大批量生产。
（3）定位基准的选择
1）零件的定位应遵循六点定位原则。
2）进行多工位加工时，定位基准的选择应该考虑能完成尽可能多的加工内容，即便于各个表面都能被加工的定位方式。
3）当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度，确保加工精度。
4）编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系。
（4)零件的夹紧
在考虑夹紧方案时，应保证夹紧可靠，并尽量减少夹紧变形。
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