医疗骨科工具加工工艺分析
全球的骨科医疗器械市场规模在2012年为431亿美元。预计下面三年年全球市场整体维持3.1%的年复合增长率，到2015年全球市场规模达472亿美元。 从全球市场来看，美国无疑是最大的， 2012年达89亿美元，同期中国为101亿元。但由于发达国家的经济萎缩，发展中国家经济大力增强，人口老龄化严重，中国将成为骨科最有活力的市场。而产品依托的就是数控加工中心，对于我们肯来说也是一种机遇。本课题主要介绍了产品的尺寸要求，然后就是基于零件的外观尺寸进行合理的工艺分析，作合理的工序。之后的选料、配料、工装的选择，机床设备、刀具的选择。前期还需实体建模、编程以及程序的后处理，最后用多种加工设备完成加工并对工件完成测量，并对不良尺寸进行调整。
目录
引言 1
一、图纸 2
二、配料 4
三、立式加工中心 5
（一）工艺分析 5
（二）刀具的选择 6
（三）确定装夹设计方案 6
（四）加工设备 6
（五）成品展示 7
四、沙迪克慢走丝 8
（一）工艺分析 8
（二）加工程序 10
（三）成品展示 11
五、四轴桥板式加工中心 12
（一）工艺分析 13
（二）选择刀具 13
（三）确认装夹设计方案 14
（四）加工设备 16
（五）加工路线 16
六、零件后处理 18
（一）钳工 18
（二）时效处理 19
（三）喷砂 19
（四）电镀 19
七、基本量具的介绍 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
引言
机械制造业作为一个传统机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。相信未来高质量、高生产率才是是机械制造业发展的主要目标。
数控机床也就是我们生活中的数字控制机床，它是应
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用于我们的生产中的一种数字控制机床技术，是我们现时代现世界生活生产的程序中的一个好的环节，这项技术也是我们的生产数控机床技术未来的一个发展方向。数控机床的出现能够使我们的生产更高效率也有利于我们的生产更加的精致精细，更能够尽快的完成我们的生产指标，从而能够达到自己的生产利益，这就是数控机床带给我们大家益处。数控机床在如今的生产中有着非常大的意义。在现实生产中充分的利用机床特性可以大大提高生产效率及控制成本。
零件分析
零件外观分析
图11零件
此零件外观为一个不规则的形状，此等零件一般可使用铸造件，但是医疗器材比较特殊，所以只能使用锻件，先用三轴加工我们所需要的定位孔以及螺纹孔，将原材料用线切割割出与底面相同的柱状，底端留下固定螺纹孔，然后采用四轴加工中心将上端加工出我们所需要的形状和侧面的槽。之后重新装夹加工底面加工三度斜面。
主要的加工设备：
1. 牧野PS65。用于定位孔定位螺纹孔的加工。
2. 沙迪克AQ400Ls。用于基本外形加工，也对侧薄壁进行了加工。
3. 马扎克VERTICAL CENTER SMART 430BL，外轮廓、底面及孔的加工。
加工难点分为三部分：
1.难加工的材料。医疗器材要具有轻质、高强度及高的生物相容性，，但是具有此种特质的材料具有加工硬化的特性。加工剪切角大，产生的切削薄，并在刀具上形成较小的接触区域。而且医疗材料一般热传导性差，会使刀具聚集大量热量影响加工。
2.底面三度斜面的加工。底面三度斜面在加工的最后一步，然而无法进行对其固定，所以要设计夹具对其固定，然而加工表面并不理想而且底椭圆孔轮廓度并不好控制，所以将工装设计倾斜三度。
3.电镀外表面不良。电镀后产品不良缺陷一般有起泡、发黄、露底材、腐蚀、电镀烧焦、色差、麻面等。主要用砂轮机进行稍微的修磨或是清洗解决
图纸
图12 零件图
图12 零件图
图12三维图
二、配料
首先我们做的是医疗骨科工具，所以我们选料要符合行业以及产品的要求。现在行业用于骨科的材料有钴铬合金、纯钛、钛合金、不锈钢、陶瓷等。本课题的所涉及工具是采用美国金属牌号ASTM A564 TYPE 630 ,一种不锈钢,耐腐蚀性和OCr18Ni9差不多。
表21原料化学成分
C
Cr
Ni
Mn
SI
P
S
Cu
Nb+Ta
<0.07%
1517.5%;
3.05.0%
1.0%
1%
0.040%
<0.03%
3.05.0%
0.150.45%
物理及力学性能：
抗拉强度=1105MPa,屈服强度=1000MPa; 硬度(max):HRC38,/HB363
100°C时导热率 =18.4(W/m.K) 500°C时导热率=22.7
100°C时比热容=460 (J/kg.K)
密度=7750(kg/m3) 弹性模量=196 GPa。
图21 配料图
如图21配料图所示，首先根据图纸选择合适的毛胚，原材料本是一块很大的料，所以我们需要用锯床将原材料锯成我们需要的尺寸要求。当我们用锯床时可以先用卡尺测一下余量然后再开始做。我们之所以选择这么大的料，是为了一料多用，一块料可以生产三个零件。毕竟这样更加的方便也是更加的便捷。
三、立式加工中心
图31三轴工序图
图32 三轴工序三维图
（一）工艺分析
此道工序采用机床为立式加工中心，我们采用的是牧野PS65。
由图31三轴工序图可知此道工序零件的加工由五个螺纹孔与三个孔组成，精度都比较严格，上下偏差都在0.01.所以此道工序重点就在孔的加工与加工。所以在粗加工后精加工加工中可以选择高转速与低进给。加工顺序为由粗到精，粗加工表面，半精铣，点孔，钻孔，铣孔，攻丝，精铣表面，倒角。
（二）刀具的选择
根据材料的型号我们可以知道零件的切削性能。选用刀具开粗直接用D12*R1硬质合金刀，精度要求比较高，所以需要半精加工，所以粗加工之后采用D4铣刀，之后采用点钻、钻刀进行打孔，打孔后采用铣刀进行铣孔以保证精度要求。螺纹孔此时进行攻丝，用精铣刀进行铣削平面，倒角刀进行倒角加工。
将选择的刀具参数填入三轴加工中心刀具卡片中，以便进行配刀与管理。
表31三轴立式加工中心刀具卡片
目录
引言 1
一、图纸 2
二、配料 4
三、立式加工中心 5
（一）工艺分析 5
（二）刀具的选择 6
（三）确定装夹设计方案 6
（四）加工设备 6
（五）成品展示 7
四、沙迪克慢走丝 8
（一）工艺分析 8
（二）加工程序 10
（三）成品展示 11
五、四轴桥板式加工中心 12
（一）工艺分析 13
（二）选择刀具 13
（三）确认装夹设计方案 14
（四）加工设备 16
（五）加工路线 16
六、零件后处理 18
（一）钳工 18
（二）时效处理 19
（三）喷砂 19
（四）电镀 19
七、基本量具的介绍 21
总结 22
致谢 23
参考文献 24
引言
机械制造业作为一个传统机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。相信未来高质量、高生产率才是是机械制造业发展的主要目标。
数控机床也就是我们生活中的数字控制机床，它是应
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
用于我们的生产中的一种数字控制机床技术，是我们现时代现世界生活生产的程序中的一个好的环节，这项技术也是我们的生产数控机床技术未来的一个发展方向。数控机床的出现能够使我们的生产更高效率也有利于我们的生产更加的精致精细，更能够尽快的完成我们的生产指标，从而能够达到自己的生产利益，这就是数控机床带给我们大家益处。数控机床在如今的生产中有着非常大的意义。在现实生产中充分的利用机床特性可以大大提高生产效率及控制成本。
零件分析
零件外观分析
图11零件
此零件外观为一个不规则的形状，此等零件一般可使用铸造件，但是医疗器材比较特殊，所以只能使用锻件，先用三轴加工我们所需要的定位孔以及螺纹孔，将原材料用线切割割出与底面相同的柱状，底端留下固定螺纹孔，然后采用四轴加工中心将上端加工出我们所需要的形状和侧面的槽。之后重新装夹加工底面加工三度斜面。
主要的加工设备：
1. 牧野PS65。用于定位孔定位螺纹孔的加工。
2. 沙迪克AQ400Ls。用于基本外形加工，也对侧薄壁进行了加工。
3. 马扎克VERTICAL CENTER SMART 430BL，外轮廓、底面及孔的加工。
加工难点分为三部分：
1.难加工的材料。医疗器材要具有轻质、高强度及高的生物相容性，，但是具有此种特质的材料具有加工硬化的特性。加工剪切角大，产生的切削薄，并在刀具上形成较小的接触区域。而且医疗材料一般热传导性差，会使刀具聚集大量热量影响加工。
2.底面三度斜面的加工。底面三度斜面在加工的最后一步，然而无法进行对其固定，所以要设计夹具对其固定，然而加工表面并不理想而且底椭圆孔轮廓度并不好控制，所以将工装设计倾斜三度。
3.电镀外表面不良。电镀后产品不良缺陷一般有起泡、发黄、露底材、腐蚀、电镀烧焦、色差、麻面等。主要用砂轮机进行稍微的修磨或是清洗解决
图纸
图12 零件图
图12 零件图
图12三维图
二、配料
首先我们做的是医疗骨科工具，所以我们选料要符合行业以及产品的要求。现在行业用于骨科的材料有钴铬合金、纯钛、钛合金、不锈钢、陶瓷等。本课题的所涉及工具是采用美国金属牌号ASTM A564 TYPE 630 ,一种不锈钢,耐腐蚀性和OCr18Ni9差不多。
表21原料化学成分
C
Cr
Ni
Mn
SI
P
S
Cu
Nb+Ta
<0.07%
1517.5%;
3.05.0%
1.0%
1%
0.040%
<0.03%
3.05.0%
0.150.45%
物理及力学性能：
抗拉强度=1105MPa,屈服强度=1000MPa; 硬度(max):HRC38,/HB363
100°C时导热率 =18.4(W/m.K) 500°C时导热率=22.7
100°C时比热容=460 (J/kg.K)
密度=7750(kg/m3) 弹性模量=196 GPa。
图21 配料图
如图21配料图所示，首先根据图纸选择合适的毛胚，原材料本是一块很大的料，所以我们需要用锯床将原材料锯成我们需要的尺寸要求。当我们用锯床时可以先用卡尺测一下余量然后再开始做。我们之所以选择这么大的料，是为了一料多用，一块料可以生产三个零件。毕竟这样更加的方便也是更加的便捷。
三、立式加工中心
图31三轴工序图
图32 三轴工序三维图
（一）工艺分析
此道工序采用机床为立式加工中心，我们采用的是牧野PS65。
由图31三轴工序图可知此道工序零件的加工由五个螺纹孔与三个孔组成，精度都比较严格，上下偏差都在0.01.所以此道工序重点就在孔的加工与加工。所以在粗加工后精加工加工中可以选择高转速与低进给。加工顺序为由粗到精，粗加工表面，半精铣，点孔，钻孔，铣孔，攻丝，精铣表面，倒角。
（二）刀具的选择
根据材料的型号我们可以知道零件的切削性能。选用刀具开粗直接用D12*R1硬质合金刀，精度要求比较高，所以需要半精加工，所以粗加工之后采用D4铣刀，之后采用点钻、钻刀进行打孔，打孔后采用铣刀进行铣孔以保证精度要求。螺纹孔此时进行攻丝，用精铣刀进行铣削平面，倒角刀进行倒角加工。
将选择的刀具参数填入三轴加工中心刀具卡片中，以便进行配刀与管理。
表31三轴立式加工中心刀具卡片
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