pinnacle零件的加工工艺与检测
【摘要】Pinnacle作为人体植入零件，主要用于其他组合件与人体骨骼之间的固定和连接。该零件通过螺纹连接的方法使零件固定的更加牢靠。该零件属于精密加工，对零件的尺寸与外观要求严格。加工过程中要做好工艺分析、注意机床的稳定性和刀具磨损等情况。零件加工完成后对零件进行尺寸检查和外观检查，确保零件为合格品。
目录
引言 1
一、零件图技术参数分析 2
（一）零件图 2
（二）技术要求（尺寸要求、形位公差要求、表面粗糙度要求） 2
二、材料分析 3
三、设备的选择 3
（一）加工设备 3
四、刀具的选择 4
（一）选定加工路线及刀具 4
五、检测产品 6
（一）去油 6
（二）去毛刺 6
（三）检验 6
六、成品 9
总结 9
参考文献 11
谢辞 12
引言
课题Pinnacle是由强生（苏州）医疗器械有限公司用数控技术加工而成的人体植入零件。随着数控加工技术的快速发展，数控技术已经广泛的应用在各个领域。数控加工技术对某些国计民生领域（列如轻工、汽车、医疗等）具有越来越重要的发展作用。作为人体植入零件更需要更高的加工要求，保证产品在以后的使用中能够一次性使用成功。
本课题以Pinnacle零件作为研究对象，通过对零件的图纸分析确定需要加工的内容。根据零件的加工要求以及公司内部的工作要求制定合理的加工工艺。在完成零件加工后，根据图纸尺寸要求选用合理的测量设备对零件进行测量分析，不良问题能够及时的被发现并且及时调整，不断提高自身工作经验，从而达到不断地提高产品质量，并且有利于激发探究性学习的兴趣，培养团队合作能力和创新精神。
一、零件图技术参数分析
（一）零件图
（如图11所示）
图11零件图纸
（二）技术要求（尺寸要求、形位公差要求、表面粗糙度要求）
1.螺钉头部（十字韧口处）：十字韧口厚度为1.016/0.762（中间值0
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
.889）、十字韧口角度为90°±1°、凹槽最长圆弧为5.080±0.254（当凹槽的前后圆弧线重叠在一条直线上）、螺钉头部圆弧为SR1.778±0.127、螺钉头部角度60°±1、自攻口斜面应为平面。
2.螺纹：螺纹大径为6.502±0.102、螺纹小径为Φ3.581/3.5059（中间值Φ3.543）、螺距2.337±0.254、螺纹长度（见图11零件图纸左上角）。
3.颈部、头部圆弧：颈部为Φ4.953±0.127、圆弧为SR4.191±0.127、颈部与圆弧的过度圆弧为0.508MAX、圆弧长度1.956±0.127。
4.头部平面：头部直径为Φ7.849±0.127、头部平面与SR4.191的过度圆弧为0.254±0.254、零件总长（见图11零件图纸左上角）。
5.内六角：内六角宽度为3.505/3.581深度为2.667+0.127/0.254、内六角相对于轴线的位置度最大值为Φ0.254、内六角与头部平面的倒角为Φ4.191±0.127*90°±5°、钻孔尺寸为Φ3.5深度为2.921±0.254。
6.零件的外观要求：零件表面不能有明显的划伤、碰伤、夹伤、机加工痕迹等外观问题（要求：可视不可感），加工零件内六角时，钻孔直径与内六角平面不能过切（要求：最大过切量不能超过内六角面的1/3）
加工螺钉头部（十字韧口处）和螺纹为动力铣，其余多数为车刀加工。该零件的主要难点就在与螺纹的加工:螺纹的小径处容易出现台阶，当出现台阶时要及时 换取T25号旋风刀盘；螺纹的大径不能做极限偏小，偏小时背轴夹头可能夹不紧，在背轴加工的时候可能将T41号、T42号、T43号、T44号刀具撞断，从而造成一些不必要的麻烦。
二、材料分析
根据实际需求该零件的材料为钛合金，为了节约加工成本和提高工作效率，因此选择的原材料为长棒料。
（一）钛合金的主要特点有：
密度小，强度高，有利于零件的支持效果，
无磁性，无毒，能够避免被磁化，与人体组织及血液有好的相容性，
抗拉强度与其屈服强度接近，零件成型时回弹能力强，
耐腐蚀性能力强，其平衡电位低，不易与人体中的成分发生化学反应，能够达到长期有效的在人体中存在。
三、设备的选择
（一）加工设备
由于零件结构的特殊性，虽属轴类零件，但需采用车铣复合的方式进行加工。因此本设计采用瑞士托纳斯Tornos机床（如图31所示）。该设备的特点：
1.该设备加工精度高，稳定性强，适合高精度产品，符合本零件的技术要求，
2.加工轴类零件时，设备为零件头部与尾部交替加工，提高工作效率，
3.车铣复合，多动力加工，能够达到零件一次性加工完成。
图31瑞士托纳斯Tornos机床
四、刀具的选择
由于被加工零件的材料为钛合金，因此刀具的选择尤为重要，选择合理的刀具属性和参数，有利于零件的加工效率和刀具的工作寿命。
（一）选定加工路线及刀具
1. 备料，利用自动上料机将钛合金棒料送入机床。
2. T21号割断刀将初始多余棒料割断。
3. T14号车刀加工头部SR1.778、控制总长。
4. T23号铣刀加工螺钉头部（十字韧口处）。
5. T14号车刀粗加工棒料表面，保持余量为0.05mm。
6. T22号毛刷去除螺钉头部（十字韧口处）的毛刺。
7. T25号旋风铣刀精加工螺纹，去除余量。
8. T15号车刀加工颈部、头部圆弧。
9. T11号割断刀加工退刀槽。
10. T13号车刀加工过度圆弧、头部平面直径。
11．背轴与主轴同步旋转夹住工件，T21号割断刀将工件割断，转到背轴加工。
12. T51号刀定位。
目录
引言 1
一、零件图技术参数分析 2
（一）零件图 2
（二）技术要求（尺寸要求、形位公差要求、表面粗糙度要求） 2
二、材料分析 3
三、设备的选择 3
（一）加工设备 3
四、刀具的选择 4
（一）选定加工路线及刀具 4
五、检测产品 6
（一）去油 6
（二）去毛刺 6
（三）检验 6
六、成品 9
总结 9
参考文献 11
谢辞 12
引言
课题Pinnacle是由强生（苏州）医疗器械有限公司用数控技术加工而成的人体植入零件。随着数控加工技术的快速发展，数控技术已经广泛的应用在各个领域。数控加工技术对某些国计民生领域（列如轻工、汽车、医疗等）具有越来越重要的发展作用。作为人体植入零件更需要更高的加工要求，保证产品在以后的使用中能够一次性使用成功。
本课题以Pinnacle零件作为研究对象，通过对零件的图纸分析确定需要加工的内容。根据零件的加工要求以及公司内部的工作要求制定合理的加工工艺。在完成零件加工后，根据图纸尺寸要求选用合理的测量设备对零件进行测量分析，不良问题能够及时的被发现并且及时调整，不断提高自身工作经验，从而达到不断地提高产品质量，并且有利于激发探究性学习的兴趣，培养团队合作能力和创新精神。
一、零件图技术参数分析
（一）零件图
（如图11所示）
图11零件图纸
（二）技术要求（尺寸要求、形位公差要求、表面粗糙度要求）
1.螺钉头部（十字韧口处）：十字韧口厚度为1.016/0.762（中间值0
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
.889）、十字韧口角度为90°±1°、凹槽最长圆弧为5.080±0.254（当凹槽的前后圆弧线重叠在一条直线上）、螺钉头部圆弧为SR1.778±0.127、螺钉头部角度60°±1、自攻口斜面应为平面。
2.螺纹：螺纹大径为6.502±0.102、螺纹小径为Φ3.581/3.5059（中间值Φ3.543）、螺距2.337±0.254、螺纹长度（见图11零件图纸左上角）。
3.颈部、头部圆弧：颈部为Φ4.953±0.127、圆弧为SR4.191±0.127、颈部与圆弧的过度圆弧为0.508MAX、圆弧长度1.956±0.127。
4.头部平面：头部直径为Φ7.849±0.127、头部平面与SR4.191的过度圆弧为0.254±0.254、零件总长（见图11零件图纸左上角）。
5.内六角：内六角宽度为3.505/3.581深度为2.667+0.127/0.254、内六角相对于轴线的位置度最大值为Φ0.254、内六角与头部平面的倒角为Φ4.191±0.127*90°±5°、钻孔尺寸为Φ3.5深度为2.921±0.254。
6.零件的外观要求：零件表面不能有明显的划伤、碰伤、夹伤、机加工痕迹等外观问题（要求：可视不可感），加工零件内六角时，钻孔直径与内六角平面不能过切（要求：最大过切量不能超过内六角面的1/3）
加工螺钉头部（十字韧口处）和螺纹为动力铣，其余多数为车刀加工。该零件的主要难点就在与螺纹的加工:螺纹的小径处容易出现台阶，当出现台阶时要及时 换取T25号旋风刀盘；螺纹的大径不能做极限偏小，偏小时背轴夹头可能夹不紧，在背轴加工的时候可能将T41号、T42号、T43号、T44号刀具撞断，从而造成一些不必要的麻烦。
二、材料分析
根据实际需求该零件的材料为钛合金，为了节约加工成本和提高工作效率，因此选择的原材料为长棒料。
（一）钛合金的主要特点有：
密度小，强度高，有利于零件的支持效果，
无磁性，无毒，能够避免被磁化，与人体组织及血液有好的相容性，
抗拉强度与其屈服强度接近，零件成型时回弹能力强，
耐腐蚀性能力强，其平衡电位低，不易与人体中的成分发生化学反应，能够达到长期有效的在人体中存在。
三、设备的选择
（一）加工设备
由于零件结构的特殊性，虽属轴类零件，但需采用车铣复合的方式进行加工。因此本设计采用瑞士托纳斯Tornos机床（如图31所示）。该设备的特点：
1.该设备加工精度高，稳定性强，适合高精度产品，符合本零件的技术要求，
2.加工轴类零件时，设备为零件头部与尾部交替加工，提高工作效率，
3.车铣复合，多动力加工，能够达到零件一次性加工完成。
图31瑞士托纳斯Tornos机床
四、刀具的选择
由于被加工零件的材料为钛合金，因此刀具的选择尤为重要，选择合理的刀具属性和参数，有利于零件的加工效率和刀具的工作寿命。
（一）选定加工路线及刀具
1. 备料，利用自动上料机将钛合金棒料送入机床。
2. T21号割断刀将初始多余棒料割断。
3. T14号车刀加工头部SR1.778、控制总长。
4. T23号铣刀加工螺钉头部（十字韧口处）。
5. T14号车刀粗加工棒料表面，保持余量为0.05mm。
6. T22号毛刷去除螺钉头部（十字韧口处）的毛刺。
7. T25号旋风铣刀精加工螺纹，去除余量。
8. T15号车刀加工颈部、头部圆弧。
9. T11号割断刀加工退刀槽。
10. T13号车刀加工过度圆弧、头部平面直径。
11．背轴与主轴同步旋转夹住工件，T21号割断刀将工件割断，转到背轴加工。
12. T51号刀定位。
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