65412701膝关节零件的工艺设计
日期： 2017年4月15日 【】近年来医疗器械产业的进步有力促进了我国医疗事业的大发展，本论文主要研究了Stryker公司植入人体膝关节零件的加工工艺，这类植入人体的膝关节零件一般结构都比较复杂，加工难度非常大，而且造价很高，本论文课题来自实习单位，以实际参与生产加工的6541-2-701膝关节零件为研究对象，重点分析了零件的工艺与加工的基本操作步骤，以及对零件的后续处理进行了研究。
目录
引言 1
一、65412701膝关节产品介绍 2
（一）膝关节产品的介绍 2
（二）膝关节产品的分类 2
二.部分零件加工工艺设计 3
（一）零件图的分析 3
（二）毛坯的选择 6
（三）选择定位基准 7
（四）选择机床设备、刀具、量具 8
（五）刀具路径分析以及程序建立 12
三、零件后续处理 17
（一）Engraving雕刻机 17
（二）超声波清洗 19
（三）Sand lasting喷砂以及抛光 20
四、提高加工效率与问题解决 21
总结 22
参考文献 23
谢辞 24
引言
近年来医疗器械产业的进步有力促进了我国医疗事业的大发展，各种五花八门的新科技层出不穷，尤其是数控机床CNC在医疗器械制造行业的应用日益广泛，而且医疗器械的制造相比起传统的机械制造业还有所不同，在精度、可靠性、耐用性、耐腐蚀的程度等方面都有着非常高的要求。
本文论述的膝关节零件是来自于Stryker公司自主研发的植入身体膝关节的产品，该产品的意义在于帮助那些膝关节受损伤的病人重新实现行走的能力，有着非常好的市场前景。
该类产品结构十分复杂，而且加工难度比较高，在公司中我接触了一部分零件的生产和加工，本次论文我就以65412701植入人体膝关节为研究对象，研究该款植入人体膝关节部分零件的加工工艺，从产品建模、编程以及后续处理，重点阐述零件的工艺与加工的基本操作步骤。争取做到学有所
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
用，把课堂学到的知识和实际的生产结合起来。为我今后的工作打下良好的基础。
本课题来自史赛克(苏州)医疗技术有限公司。
一、65412701膝关节产品介绍
（一）膝关节产品的介绍
市场上有许多类型的膝关节假体和膝关节的种类：依据是否需要保留后交叉韧带，可分为后交叉关节和后交叉关节保留型假体；依据膝关节的置换的范围又可以分成单髁假体。
随着医学科学技术的进步，膝关节产品的临床外科治疗已经越来越广泛地应用于膝关节疾病，为越来越多的病人重新行走带来了希望。65412701型植入式膝关节产品就是在Stryker公司30年骨科事业的基础上发展而来的。该系统结合了世界各地的外科医生和手术室相关人员的经验及相关工程师的工业技术。该款膝关节系统的设计旨在满足病人对于恢复生活方式的需求。Stryker公司先进的设计，可以使在膝关节屈曲150度以上，而且能够在保持稳定的基础上，尽可能的复制膝关节自然地运动。是一款非常优良的产品。
（二）膝关节产品的分类
1.膝关节产品假体有以下四部分组成
1）股骨假体: 在股骨表面，股骨假体由金属合金制成
2）髌骨假体：替代了与股骨相摩擦的髌骨内面，髌骨假体由金属合金的塑料组成
3）胫骨假体：它可以是一个或者两个单件设计，一个单一的设计是由塑料设计包括一个金属支架和塑料片连接到骨头上的，塑料垫圈通常附着在胫骨托上。
2.膝关节假体分类(如图11所示)
1）根据假体使用的部位可分单间隔假体以及全关节假体
2）根据假体的固定方式可以分为骨水泥固定型的假体以及非骨水泥固定型假体
3）根据假体的设计上的限制程度上可分成非限制性假体、铰链式假体、部分限制假体、高限制假体
图11 Stryker公司植入身体膝关节
二.部分零件加工工艺设计
（一）零件图的分析
由于公司安排，我主要负责其中部分零件的加工，该零件的部分图纸和建模如下图21图22所示。
图21 65412701膝关节零件图纸1
图21 65412701膝关节零件图纸1
图22 65412701膝关节零件图纸2
图23 65412701膝关节零件建模1
图24 65412701膝关节零件建模2
该零件的加工要求可以参考图纸，其中需要特别注意的该零件的孔非常多，采用Master Cam软件建模如上图23，图23所示，先铣出外形平面后进行孔系加工。
（二）毛坯的选择
1. 在产品设计阶段就要进行毛坯材料和类型的选择，工艺人员主要进行毛坯制造方法的选择，工序数量、材料损耗、制造时间、加工量及生产费用等，在一定程度上与所选择的毛坯制造方法有关。正确的去选择毛坯类型以及制造方法，制订相关的技术要求，具有非常重要的技术经济意义与成本的节约，应该十分重视才行。
2.常用毛坯种类及其特点
1）毛坯件
包括铸铁、钢、有色金属及合金铸件等。铸铁毛坯形状简单，尺寸可大可小，机械性能较低。常用的铸造方法：木模、金属铸造和铣床铣削。少数尺寸较小的优质铸铁可采用加工中心铣削。
2）选择毛坯应考虑的因素
1°生产类型
2°它决定了采用毛坯制造方法的经济性。
3°批量大，可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。一次性的投资比较大，均分到每个毛坯上的成本会比较小。精度和生产率较高的毛坯制造方法，一方面能减少原材料和能源消耗，另一方面也可以间接的减少机械加工的工作量。
4°毛坯精度高，可以简化工艺和工艺装备，使机械加工工艺过程缩短，降低产品的总成本，同时提高加工效率。
按该零件的技术要求，生产批量不大，选择合金铸件就可以了，如图25所示。
图25 零件毛坯
（三）选择定位基准
1.粗基准的选择:
按要求选择余量均匀的大平面为粗基准。具体如下图26所指表面。
图26 零件粗基准
目录
引言 1
一、65412701膝关节产品介绍 2
（一）膝关节产品的介绍 2
（二）膝关节产品的分类 2
二.部分零件加工工艺设计 3
（一）零件图的分析 3
（二）毛坯的选择 6
（三）选择定位基准 7
（四）选择机床设备、刀具、量具 8
（五）刀具路径分析以及程序建立 12
三、零件后续处理 17
（一）Engraving雕刻机 17
（二）超声波清洗 19
（三）Sand lasting喷砂以及抛光 20
四、提高加工效率与问题解决 21
总结 22
参考文献 23
谢辞 24
引言
近年来医疗器械产业的进步有力促进了我国医疗事业的大发展，各种五花八门的新科技层出不穷，尤其是数控机床CNC在医疗器械制造行业的应用日益广泛，而且医疗器械的制造相比起传统的机械制造业还有所不同，在精度、可靠性、耐用性、耐腐蚀的程度等方面都有着非常高的要求。
本文论述的膝关节零件是来自于Stryker公司自主研发的植入身体膝关节的产品，该产品的意义在于帮助那些膝关节受损伤的病人重新实现行走的能力，有着非常好的市场前景。
该类产品结构十分复杂，而且加工难度比较高，在公司中我接触了一部分零件的生产和加工，本次论文我就以65412701植入人体膝关节为研究对象，研究该款植入人体膝关节部分零件的加工工艺，从产品建模、编程以及后续处理，重点阐述零件的工艺与加工的基本操作步骤。争取做到学有所
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
用，把课堂学到的知识和实际的生产结合起来。为我今后的工作打下良好的基础。
本课题来自史赛克(苏州)医疗技术有限公司。
一、65412701膝关节产品介绍
（一）膝关节产品的介绍
市场上有许多类型的膝关节假体和膝关节的种类：依据是否需要保留后交叉韧带，可分为后交叉关节和后交叉关节保留型假体；依据膝关节的置换的范围又可以分成单髁假体。
随着医学科学技术的进步，膝关节产品的临床外科治疗已经越来越广泛地应用于膝关节疾病，为越来越多的病人重新行走带来了希望。65412701型植入式膝关节产品就是在Stryker公司30年骨科事业的基础上发展而来的。该系统结合了世界各地的外科医生和手术室相关人员的经验及相关工程师的工业技术。该款膝关节系统的设计旨在满足病人对于恢复生活方式的需求。Stryker公司先进的设计，可以使在膝关节屈曲150度以上，而且能够在保持稳定的基础上，尽可能的复制膝关节自然地运动。是一款非常优良的产品。
（二）膝关节产品的分类
1.膝关节产品假体有以下四部分组成
1）股骨假体: 在股骨表面，股骨假体由金属合金制成
2）髌骨假体：替代了与股骨相摩擦的髌骨内面，髌骨假体由金属合金的塑料组成
3）胫骨假体：它可以是一个或者两个单件设计，一个单一的设计是由塑料设计包括一个金属支架和塑料片连接到骨头上的，塑料垫圈通常附着在胫骨托上。
2.膝关节假体分类(如图11所示)
1）根据假体使用的部位可分单间隔假体以及全关节假体
2）根据假体的固定方式可以分为骨水泥固定型的假体以及非骨水泥固定型假体
3）根据假体的设计上的限制程度上可分成非限制性假体、铰链式假体、部分限制假体、高限制假体
图11 Stryker公司植入身体膝关节
二.部分零件加工工艺设计
（一）零件图的分析
由于公司安排，我主要负责其中部分零件的加工，该零件的部分图纸和建模如下图21图22所示。
图21 65412701膝关节零件图纸1
图21 65412701膝关节零件图纸1
图22 65412701膝关节零件图纸2
图23 65412701膝关节零件建模1
图24 65412701膝关节零件建模2
该零件的加工要求可以参考图纸，其中需要特别注意的该零件的孔非常多，采用Master Cam软件建模如上图23，图23所示，先铣出外形平面后进行孔系加工。
（二）毛坯的选择
1. 在产品设计阶段就要进行毛坯材料和类型的选择，工艺人员主要进行毛坯制造方法的选择，工序数量、材料损耗、制造时间、加工量及生产费用等，在一定程度上与所选择的毛坯制造方法有关。正确的去选择毛坯类型以及制造方法，制订相关的技术要求，具有非常重要的技术经济意义与成本的节约，应该十分重视才行。
2.常用毛坯种类及其特点
1）毛坯件
包括铸铁、钢、有色金属及合金铸件等。铸铁毛坯形状简单，尺寸可大可小，机械性能较低。常用的铸造方法：木模、金属铸造和铣床铣削。少数尺寸较小的优质铸铁可采用加工中心铣削。
2）选择毛坯应考虑的因素
1°生产类型
2°它决定了采用毛坯制造方法的经济性。
3°批量大，可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法。一次性的投资比较大，均分到每个毛坯上的成本会比较小。精度和生产率较高的毛坯制造方法，一方面能减少原材料和能源消耗，另一方面也可以间接的减少机械加工的工作量。
4°毛坯精度高，可以简化工艺和工艺装备，使机械加工工艺过程缩短，降低产品的总成本，同时提高加工效率。
按该零件的技术要求，生产批量不大，选择合金铸件就可以了，如图25所示。
图25 零件毛坯
（三）选择定位基准
1.粗基准的选择:
按要求选择余量均匀的大平面为粗基准。具体如下图26所指表面。
图26 零件粗基准
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