膝关节延长杆的加工工艺与制造
【】伴随着科技技术的发展，医疗器械行业的多科学穿叉、资金密集成为了国家制造业和高科技水平的标志。医疗器械市场是当今世界经济中发展最快、国际贸易往来最为活跃的市场之一。伴随着生活水平的提高和时代的发展，医疗器械也成为医疗业的重要部分之一。强生（苏州）医疗器材有限公司是强生公司在华的独资企业，公司主要生产和销售强生先进的用于关节置换，创伤护理，脊椎修复等骨科手术的医疗器材。本文主要介绍了膝关节延长杆的加工工艺和制造。其中主要介绍膝关节延长杆的加工过程，机床的选择，夹具刀具选择和材料等，其中还包括加工延长杆过程中的注意事项。
目录
引言 5
一、膝关节延长杆的概述及材料介绍 6
（一）膝关节延长杆的作用 6
（二）材料的性质 6
（三）材料的优点 6
二、零件工艺制定 7
（一）刀具的材料分析 7
（二）零件的模型 8
（三）数控机床的特点 8
（四）机床使用注意点 9
三、机床夹具 9
（一）夹具的分析 9
（二）机床夹具介绍 9
四、零件的加工 10
（一）零件图纸的分析 10
（二）零件的加工步骤 11
（三）零件的检验 17
（四）零件的报废 18
五、数控设备的操作与维护 19
总结 20
致谢 21
参考文献 22
引言
随着科技的进步，经济的高速发展，数控制造业在发展中起到了必不可少的作用。数控具有自动化、工序集中、柔性化高、能力强的特点。数控技术包括了机械制造基础、机械CAD/CAM等。我所在的强生（苏州）医疗器材有限公司，其医疗设备的基本特征是数字化，是多科学、跨领域的现代高科技的结晶，产品技术含量高、利润高，所以是各科技大国相互竞争的制高点，介入门槛高。医疗器材类产品在生产制造的过程中，对质量的要求尤其严格，在每一道生产工序都会设有质量检验，必须做到严格把关。医疗器材的迅猛发展，使得医学方面取得许多重大突破。因它多用于人体植入，维持人体生命，所以对它的安全性能必须严格控制，这使它在选择数控设备和加工的原材料以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及生产工艺与制造方面更加严格。
一、膝关节延长杆的概述及材料介绍
（一）膝关节延长杆的作用
膝关节延长杆是由延长杆根部和延长杆前端组成，是Yi6AI4V钛合金制造。膝关节延长杆是通过延长杆根部的螺纹与胫骨托上的螺纹孔结合，可以增加固定面积、降低局部的高应力、辅助应力传导到骨干部、帮助获得正确的对应线和改进膝关节翻修的效果。延长杆前端部分四周设有凹槽，便于延长杆更好的固定在骨腔内，不易脱出，安全可靠，可以更好的维持患者的生命。如图11所示。
图11 效果图与成品图
（二）材料的性质
1.膝关节延长杆所选择的原材料为Yi6AI4V钛合金（如图12）。Ti6AI4V是应用最广范的α+β钛合金，它的机械性能与耐蚀性都比纯钛高，弹性模量接近于自然骨，生物相容性优良，但它都是单相组织，不能通过热处理强化，不然易发生形变。
图12 原材料图
（三）材料的优点
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，而TC4钛合金由于强度高、耐蚀性好、生物相容性较好等特点被运用于人体植入物假体。TC4钛合金的密度小，植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量，与人体自然骨更接近，有利于接骨，能够减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。并且钛合金是无磁性金属，不会受到电磁场与雷雨天气的影响，这有利于使用后的人体安全。在人体植入物的表面上进行阳极氧化着色处理，能够提高了入物件在人体内条件下的耐磨性、耐蚀性和循环疲劳抗力，也在很大程度上解决了金属离子溶出的问题，大大提高了植入物的相容性，减少医用钛对人体的伤害。
二、零件工艺制定
（一）刀具的材料分析
膝关节延长杆由于硬度比较高，所以刀具一般为硬质合金，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。而硬质合金刀具比高速钢切削速度高4—7倍，刀具寿命高5—80倍。但是硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹等方法安装在刀体上使用。本产品所使用的刀具如表21所示。
表21 产品加工刀具表
位置
刀具代码
描述
加工特征
机床1用于第一个加工步骤
TO1
MSC600000677
刀片ISCAR TNMG160412TF IC907
粗车头部及外围
MSC600000236
刀杆MTJNL 2020K 16H4
TO2
MSC600000175
刀片DNGP4305 KC730
精车头部及外围
MSC600000817
刀杆MDJNR2020K15
T07
MSC600001540
铣刀：A033767
槽尺寸
N/A
动力刀座/夹头：ER32?910mm
T10
MSC600000613
刀片N123F202500002CM 1105
切断
MSC600000669
刀杆SANDVIK RF123F202020B
T11
MSC600000157
刀片SANDVIK Insert
粗精车后端外圆
N/A
刀杆SANDVIK RF 123H252020BM
T12
N/A
定位块
定位
机床2用于第一个加工步骤
T01
MSC600000677
刀片ISCAR TNMG160412TF IC907
粗车外径及端面
MSC600000236
刀杆MTJNL 2020K 16H4
T02
MSC600000175
刀片DNGP4305 KC730
精车外径及端面
MSC600000817
刀杆MDJNR2020K15
目录
引言 5
一、膝关节延长杆的概述及材料介绍 6
（一）膝关节延长杆的作用 6
（二）材料的性质 6
（三）材料的优点 6
二、零件工艺制定 7
（一）刀具的材料分析 7
（二）零件的模型 8
（三）数控机床的特点 8
（四）机床使用注意点 9
三、机床夹具 9
（一）夹具的分析 9
（二）机床夹具介绍 9
四、零件的加工 10
（一）零件图纸的分析 10
（二）零件的加工步骤 11
（三）零件的检验 17
（四）零件的报废 18
五、数控设备的操作与维护 19
总结 20
致谢 21
参考文献 22
引言
随着科技的进步，经济的高速发展，数控制造业在发展中起到了必不可少的作用。数控具有自动化、工序集中、柔性化高、能力强的特点。数控技术包括了机械制造基础、机械CAD/CAM等。我所在的强生（苏州）医疗器材有限公司，其医疗设备的基本特征是数字化，是多科学、跨领域的现代高科技的结晶，产品技术含量高、利润高，所以是各科技大国相互竞争的制高点，介入门槛高。医疗器材类产品在生产制造的过程中，对质量的要求尤其严格，在每一道生产工序都会设有质量检验，必须做到严格把关。医疗器材的迅猛发展，使得医学方面取得许多重大突破。因它多用于人体植入，维持人体生命，所以对它的安全性能必须严格控制，这使它在选择数控设备和加工的原材料以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及生产工艺与制造方面更加严格。
一、膝关节延长杆的概述及材料介绍
（一）膝关节延长杆的作用
膝关节延长杆是由延长杆根部和延长杆前端组成，是Yi6AI4V钛合金制造。膝关节延长杆是通过延长杆根部的螺纹与胫骨托上的螺纹孔结合，可以增加固定面积、降低局部的高应力、辅助应力传导到骨干部、帮助获得正确的对应线和改进膝关节翻修的效果。延长杆前端部分四周设有凹槽，便于延长杆更好的固定在骨腔内，不易脱出，安全可靠，可以更好的维持患者的生命。如图11所示。
图11 效果图与成品图
（二）材料的性质
1.膝关节延长杆所选择的原材料为Yi6AI4V钛合金（如图12）。Ti6AI4V是应用最广范的α+β钛合金，它的机械性能与耐蚀性都比纯钛高，弹性模量接近于自然骨，生物相容性优良，但它都是单相组织，不能通过热处理强化，不然易发生形变。
图12 原材料图
（三）材料的优点
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，而TC4钛合金由于强度高、耐蚀性好、生物相容性较好等特点被运用于人体植入物假体。TC4钛合金的密度小，植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量，与人体自然骨更接近，有利于接骨，能够减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。并且钛合金是无磁性金属，不会受到电磁场与雷雨天气的影响，这有利于使用后的人体安全。在人体植入物的表面上进行阳极氧化着色处理，能够提高了入物件在人体内条件下的耐磨性、耐蚀性和循环疲劳抗力，也在很大程度上解决了金属离子溶出的问题，大大提高了植入物的相容性，减少医用钛对人体的伤害。
二、零件工艺制定
（一）刀具的材料分析
膝关节延长杆由于硬度比较高，所以刀具一般为硬质合金，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。而硬质合金刀具比高速钢切削速度高4—7倍，刀具寿命高5—80倍。但是硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹等方法安装在刀体上使用。本产品所使用的刀具如表21所示。
表21 产品加工刀具表
位置
刀具代码
描述
加工特征
机床1用于第一个加工步骤
TO1
MSC600000677
刀片ISCAR TNMG160412TF IC907
粗车头部及外围
MSC600000236
刀杆MTJNL 2020K 16H4
TO2
MSC600000175
刀片DNGP4305 KC730
精车头部及外围
MSC600000817
刀杆MDJNR2020K15
T07
MSC600001540
铣刀：A033767
槽尺寸
N/A
动力刀座/夹头：ER32?910mm
T10
MSC600000613
刀片N123F202500002CM 1105
切断
MSC600000669
刀杆SANDVIK RF123F202020B
T11
MSC600000157
刀片SANDVIK Insert
粗精车后端外圆
N/A
刀杆SANDVIK RF 123H252020BM
T12
N/A
定位块
定位
机床2用于第一个加工步骤
T01
MSC600000677
刀片ISCAR TNMG160412TF IC907
粗车外径及端面
MSC600000236
刀杆MTJNL 2020K 16H4
T02
MSC600000175
刀片DNGP4305 KC730
精车外径及端面
MSC600000817
刀杆MDJNR2020K15
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