医疗器械零件龙骨板的精密加工与质量控制
目录
引言 1
一、零件图的分析 2
（一）龙骨板图纸 2
（二）加工内容分析 3
（三）加工难点分析 3
二、制定加工工艺 3
（一）零件的工艺分析： 3
（二）工艺的制定 3
三、两种工艺装夹设计比较及工艺方案确定 4
（一）方案一的装夹设计 4
（二）方案二的装夹方案设计 7
（三）工艺方案的确定 9
四、刀具和切削用量的选择 9
五、加工 10
（一）基准选择 10
（二）轴加工 11
（三）中心孔加工 11
（四）阶梯孔的加工 11
（五）外轮廓加工 11
（六）面加工 11
（七）倒角加工 11
（八）圆弧槽的加工 11
（九）斜面加工 11
（十）U型槽加工 11
（十一）清角和去毛刺 11
（十二）刀路图展示 12
六、零件检测 12
七、成品展示 16
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
附录 21
引言
龙骨板是一款医疗器械上的零件，在现代医疗手术中广泛用于骨关节手术，起到重要的连接和辅助固定作用，连接和
*景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072#
辅助固定保证了骨关节的稳定性，患者在使用龙骨板后也不会产生异常反应，危及人身安全。随着骨科手术的不断发展，医生和患者对骨关节的稳定性要求越来越高，所以其加工的精度要求也越来越高。由于客户要求有足够的加工精度和光洁度以及装配质量，且零件本身结构复杂，所以采用数控车床与加工中心对其进行加工。加工时，由于要去除大量多余材料，加工时间较长，而且会受到夹紧力、切削力、切削热和残余应力的影响，容易产生形变，难以保证其加工精度和表面光洁度以及装配质量。本文就此情况，另辟蹊径，尝试优化改进工艺，以达到质量要求和降低成本。
一、零件图的分析
（一）龙骨板图纸
龙骨板图纸（如图11所示）。
图11龙骨板
（二）加工内容分析
如图11该零件为轴块类零件，该零件主要需要加工平面、外轮廓、圆弧槽、孔、外圆等。零件结构较复杂工序较多。毛坯尺寸为3.82X2.55X1X1X2.125。零件材料为174PH不锈钢，其材质较硬，难加工。但不锈钢具有耐腐蚀性、耐热性好和不易变形的特点。
（三）加工难点分析
1．零件右边由端面外圆、轴外圆、阶梯孔和中心孔组成，轴外圆上有一个ф0.25深0.027和ф0.188贯通的阶梯孔精度分别为下偏差0.0005和上偏差0.0005。
2．零件左边“翅膀”主要为四个斜面，其面上各有8个半径为0.078的圆弧槽，且等距为0.125分布公差皆为0.01，虽要求不高，却较难保证。
3．外轮廓是由三个半径为0.375、0.688、0.200的圆弧相切组成，位置度为0.005。由于材料是不锈钢较难加工，需要保证精度、平面度和位置度。
二、制定加工工艺
（一）零件的工艺分析：
该零件的加工主要分为右半部的轴外圆、中心孔和左半部的面、外轮廓的加工，因此可在数控车床与加工中心上分步加工。由于精度要求比较高，因此右边的外圆可分为粗车和精车，以及中心孔采用先钻后镗的方法以保证零件的加工精度要求。而左边“翅膀”面、外轮廓同样切削量比较大，原材料硬度较高且加工面较大，可采用分层先粗后精加工。而圆弧槽深度不大且在面精加工之后，则不用分层先粗后精，而可以直接精加工出来。
（二）工艺的制定
虽然零件整体质量要求比较高，但由于零件的材质是174PH不锈钢，材质比较好，且右半部加工量相对不高，加工过程中不至于因变形破坏外圆的形状与精度，所以选择先车外圆再加工中心孔。右半部由于平面上需要去除的余量相对较多，所以优先考虑去除大部分上下表面材料，然后对“翅膀”表面进行精加工。剩余的主要是外轮廓和圆弧槽，圆弧槽的精度及表面粗糙度要求较低，由于表面已进行精加工，切削量较少所以一次走刀及可满足加工要求加上材质比较好，不会产生变形而引起尺寸误差，所以选择先加工外轮廓和外轮廓的倒角再加工圆弧槽的加工顺序，然后测铣20º坡面和在轴与“翅膀”连接处铣出一个U型槽，清角处理完左半部工作后，最后以“翅膀”端面和夹具定位对轴外圆面上的阶梯孔和线割孔进行加工。
根据上面的分析，设计了两套工艺方案。
1．方案一：
1）首先手动车右端面，作为定位基准
2）粗车外圆，单边余量0.02in。
3）精车外圆，保证尺寸在公差要求内。
4）先使用中心钻在左端面钻定位孔，再调用钻头钻出中心孔，之后利用镗刀对孔进行加工，以达到尺寸要求。
5）分层粗铣“翅膀”表面材料，然后对表面进行精加工，达到公差要求并保证表面粗糙度。
6）对外轮廓进行分层粗铣，然后精铣满足轮廓度和位置度要求。
7）一次走刀完成圆弧槽的加工，保证圆弧半径和槽圆心距在公差范围内。
8）侧铣20º坡面，保证尺寸和面粗糙度达到要求。铣U型槽，保证槽宽和槽深在公差内，然后对外轮廓进行倒角，保证角度达到要求，最后对“翅膀”进行清角处理。
9）对轴外圆面上的阶梯孔和线割孔进行加工，阶梯孔尺寸和表面粗糙度要达到要求，线割孔达到尺寸要求就可。
2．方案二：
1）首先手动车右端面，作为定位基准
2）粗车外圆，单边余量0.02in，精车外圆，保证尺寸在公差要求内。
3）先利用中心钻在左端面钻定位孔，再调用钻头钻出中心孔，最后使用镗刀对孔进行加工，以达到尺寸要求。
4）对轴外圆面上的阶梯孔和线割孔进行加工，先对线割孔进行加工，以其圆心定位加工阶梯孔，尺寸和表面粗糙度要达到要求。
5）用一把对外轮廓进行分层粗、精加工，满足尺寸要求。
6）将工件装夹到三爪卡盘，使工件在装夹时将线割孔穿过定位销，对工件进行定位。分层粗铣“翅膀”表面材料，然后对表面进行精加工，达到公差要求并保证表面粗糙度。
7）为防止倒角刀对圆弧槽产生向内的翻边毛刺，所以在面加工完之后便对外轮廓进行倒角，然后再一次走刀完成圆弧槽的加工，保证圆弧半径和槽圆心距在公差范围内，即使产生向外翻边毛刺也不会碰到倒角，且容易去除。
8）侧铣20º斜面，保证尺寸和面粗糙度达到要求。铣U型槽，保证槽宽和槽深在公差内，然后对“翅膀”进行清角处理。
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