人造软骨产品的加工工艺分析(附件)【字数：4767】
随着中国人口老龄化的加剧，人们对身体健康的关注度也在不断上升。由于常年的辛苦劳作，中国人的膝关节不可避免的受到了各种伤害，进而发展成各类疾病，其中比较常见的病症就是半月板磨损。对于半月板严重磨损一般会选择人造软骨进行关节置换。本文就是针对一款人造半月板产品进行分析。主要对产品的三维模型与二维图纸进行分析。针对产品的主要要求和加工难点设计合理的加工工艺路线，开发出能够稳定生产的加工工艺。
目 录
引 言 1
一、产品分析 2
（一）图样分析 2
（二）毛坯的选择 3
二、工艺分析 5
（一）工艺分析设计 5
（二）机床的选用 7
（三）刀具的选用 9
三、加工编程 9
（一）夹持槽编程 9
（二）卡和面编程 10
（三）反面编程 12
四、产品加工 14
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
附录 20
引 言
随着中国人口老龄化的加剧，人们对身体健康的关注度也在不断上升。由于常年的辛苦劳作，中国人的膝关节不可避免的受到了各种伤害，进而发展成各类疾病，其中比较常见的病症就是半月板磨损。对于半月板严重磨损一般会选择人造软骨进行关节置换。本文就是针对一款人造半月板产品进行分析。主要对产品的三维模型与二维图纸进行分析。针对产品的主要要求和加工难点设计合理的加工工艺路线，开发出能够稳定生产的加工工艺。
一、产品分析
（一）图样分析
产品的工程图如图11所示，三维模型如图12所示：
图11 工程图
图12 三维模型
本文中研究的产品主要是由正面和反面两部分特征组成的。产品图纸主要由主视图、俯视图、仰视图和几个半剖视图组成。从图中可以看出产品的最大长度尺寸为81.168mm。最大宽度为53.234mm。产品总高为31.3mm。从特征上看，产品的反面主要由卡和特征组成，卡和特征主要用来将产品与其他的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
配套产品进行连接，保证产品不会发生脱落的情况。产品正面主要由关节滑道和立柱组成。关节滑道可以保证股骨髁在关节软骨上能够平顺的运行，实现关节的弯曲动作。立柱主要起到限位的作用。防止股骨发生弯曲错位的情况。
由于需要实现与其他产品的配合，所以对卡和特征上的尺寸要求比较严格。比较重要的尺寸特征有38.89±0.05。这个尺寸是两个卡扣特征之间的距离，通过控制这个尺寸的公差可以保证衬垫和其他部件之间的装配能够满足使用要求。既不让产品之间卡和太紧，导致卡不进去。也不让因为配合间隙过大导致产品脱落。另一个关键尺寸是2*35.489±0.05，这个尺寸保证了产品沿着两条直线之间的空隙滑落到卡和位置。在产品的上部有一个宽7.14的凹槽，凹槽内部由一些台阶和圆弧面组成。他的主要用途是配合工具将两个结合好的产品拆开。
产品的正面由左右两侧的关节滑道和中间的立柱组成。由于需要股骨髁与关节滑道进行摩擦，所以对关节面的要求比较高，表面粗糙度需要达到粗糙度≤Ra1.2，在左右两个关节面的上方还有一段小的关节面。这个关节面是用于与人体的髌骨进行配合，使髌骨在这个滑道内进行滑动。
（二）毛坯的选择
由于产品的外形特征，所以需要较大的原材料才能生产。综合考虑，最终选择了棒料作为毛坯料。利用三维软件，测试出了最小尺寸的能够加工出产品的毛坯。该毛坯的尺寸如图13所示。
图13 毛坯尺寸图
从图纸中得到的信息：ASTM F2565。通过查询相关资料，这是外科植入物用交联超高分子量聚乙烯的美国标准。超高分子量聚乙烯综合了所有塑料的优越性能。具有现存塑料中最优越的耐冲击、耐磨损、耐化学腐蚀性能，还具有最高的自水嫩自身润滑和吸收冲击性能的特性。部分性能参数如下所示。
二、工艺分析
（一）工艺分析设计
从产品的图纸中可以看出，对产品的关节面要求比较高，整体的轮廓度要求为0.4，所以需要将关节面放在最后一道工序进行加工，从而保证产品的轮廓度合格。所以先加工产品的底面特征。产品的底面主要由一个大平面和四周的卡和特征组成，由于产品的侧面有两个2*5.733的凹腔特征需要加工，所以需要将产品放在能够A轴旋转90度进行加工的设备上，所以在选择机床的时候需要选择四轴加工中心进行加工。由于产品的原材料大多为棒料。所以在加工底面之前需要先加工一个便于加持的特征。这样在加工卡和面的时候。各个特征尺寸都能够符合要求。
综上所述本产品，加工公义主要分为三个部分：第一部分，加工产品的夹持位置。第二部分，加工产品的卡和面。第三部分，加工产品的关节面特征。
在第一部分中，由于产品的原材料为棒料，所以可以使用平口钳夹住棒料的前后两个端面，使用铣刀加工出夹持槽，装夹如图21所示，加工后的毛坯尺寸如图22所示。
图21 装夹示意图
图22 毛坯尺寸图
在第二道工序中需要设计专用夹具夹持产品的夹持槽来加工产品的卡和面。这是因为本道工序需要放在四轴加工中心上加工，在A轴旋转时，夹具与刀具要避免发生干涉，保证程序正常运行，所以需要设计专用夹具来加工，夹具如图23所示。
图23 装夹示意图
在第三道工序中，由于产品的材料比较软，所以在夹持时尽量使用大的夹持面进行加持，使夹持力分散到更大的表面，防止表面出现压痕。同时为了保证产品的轮廓要求，夹具与产品最好外形相互贴合，使用仿形夹具夹持，装夹如图24所示。
目 录
引 言 1
一、产品分析 2
（一）图样分析 2
（二）毛坯的选择 3
二、工艺分析 5
（一）工艺分析设计 5
（二）机床的选用 7
（三）刀具的选用 9
三、加工编程 9
（一）夹持槽编程 9
（二）卡和面编程 10
（三）反面编程 12
四、产品加工 14
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
附录 20
引 言
随着中国人口老龄化的加剧，人们对身体健康的关注度也在不断上升。由于常年的辛苦劳作，中国人的膝关节不可避免的受到了各种伤害，进而发展成各类疾病，其中比较常见的病症就是半月板磨损。对于半月板严重磨损一般会选择人造软骨进行关节置换。本文就是针对一款人造半月板产品进行分析。主要对产品的三维模型与二维图纸进行分析。针对产品的主要要求和加工难点设计合理的加工工艺路线，开发出能够稳定生产的加工工艺。
一、产品分析
（一）图样分析
产品的工程图如图11所示，三维模型如图12所示：
图11 工程图
图12 三维模型
本文中研究的产品主要是由正面和反面两部分特征组成的。产品图纸主要由主视图、俯视图、仰视图和几个半剖视图组成。从图中可以看出产品的最大长度尺寸为81.168mm。最大宽度为53.234mm。产品总高为31.3mm。从特征上看，产品的反面主要由卡和特征组成，卡和特征主要用来将产品与其他的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
配套产品进行连接，保证产品不会发生脱落的情况。产品正面主要由关节滑道和立柱组成。关节滑道可以保证股骨髁在关节软骨上能够平顺的运行，实现关节的弯曲动作。立柱主要起到限位的作用。防止股骨发生弯曲错位的情况。
由于需要实现与其他产品的配合，所以对卡和特征上的尺寸要求比较严格。比较重要的尺寸特征有38.89±0.05。这个尺寸是两个卡扣特征之间的距离，通过控制这个尺寸的公差可以保证衬垫和其他部件之间的装配能够满足使用要求。既不让产品之间卡和太紧，导致卡不进去。也不让因为配合间隙过大导致产品脱落。另一个关键尺寸是2*35.489±0.05，这个尺寸保证了产品沿着两条直线之间的空隙滑落到卡和位置。在产品的上部有一个宽7.14的凹槽，凹槽内部由一些台阶和圆弧面组成。他的主要用途是配合工具将两个结合好的产品拆开。
产品的正面由左右两侧的关节滑道和中间的立柱组成。由于需要股骨髁与关节滑道进行摩擦，所以对关节面的要求比较高，表面粗糙度需要达到粗糙度≤Ra1.2，在左右两个关节面的上方还有一段小的关节面。这个关节面是用于与人体的髌骨进行配合，使髌骨在这个滑道内进行滑动。
（二）毛坯的选择
由于产品的外形特征，所以需要较大的原材料才能生产。综合考虑，最终选择了棒料作为毛坯料。利用三维软件，测试出了最小尺寸的能够加工出产品的毛坯。该毛坯的尺寸如图13所示。
图13 毛坯尺寸图
从图纸中得到的信息：ASTM F2565。通过查询相关资料，这是外科植入物用交联超高分子量聚乙烯的美国标准。超高分子量聚乙烯综合了所有塑料的优越性能。具有现存塑料中最优越的耐冲击、耐磨损、耐化学腐蚀性能，还具有最高的自水嫩自身润滑和吸收冲击性能的特性。部分性能参数如下所示。
二、工艺分析
（一）工艺分析设计
从产品的图纸中可以看出，对产品的关节面要求比较高，整体的轮廓度要求为0.4，所以需要将关节面放在最后一道工序进行加工，从而保证产品的轮廓度合格。所以先加工产品的底面特征。产品的底面主要由一个大平面和四周的卡和特征组成，由于产品的侧面有两个2*5.733的凹腔特征需要加工，所以需要将产品放在能够A轴旋转90度进行加工的设备上，所以在选择机床的时候需要选择四轴加工中心进行加工。由于产品的原材料大多为棒料。所以在加工底面之前需要先加工一个便于加持的特征。这样在加工卡和面的时候。各个特征尺寸都能够符合要求。
综上所述本产品，加工公义主要分为三个部分：第一部分，加工产品的夹持位置。第二部分，加工产品的卡和面。第三部分，加工产品的关节面特征。
在第一部分中，由于产品的原材料为棒料，所以可以使用平口钳夹住棒料的前后两个端面，使用铣刀加工出夹持槽，装夹如图21所示，加工后的毛坯尺寸如图22所示。
图21 装夹示意图
图22 毛坯尺寸图
在第二道工序中需要设计专用夹具夹持产品的夹持槽来加工产品的卡和面。这是因为本道工序需要放在四轴加工中心上加工，在A轴旋转时，夹具与刀具要避免发生干涉，保证程序正常运行，所以需要设计专用夹具来加工，夹具如图23所示。
图23 装夹示意图
在第三道工序中，由于产品的材料比较软，所以在夹持时尽量使用大的夹持面进行加持，使夹持力分散到更大的表面，防止表面出现压痕。同时为了保证产品的轮廓要求，夹具与产品最好外形相互贴合，使用仿形夹具夹持，装夹如图24所示。
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