| 标题 | 无创医用止血钳的夹具设计与工艺分析 |
| 范文 | 朱晓凌 赵玲 摘 要：医用止血钳用于外科手术中夹住血管动脉，阻断血液流出，是外科手术不可缺少的手术器械。本文对止血钳的机加工过程进行研究，通过新的5轴加工工艺，在产品质量改进的同时降低加工成本。 关键词：五轴加工；质量改进；降低成本 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.030 1 引言 显微镜用无创微型止血钳[1]用于外科手术中夹住血管动脉，阻断血液流出，是外科手术不可缺少的手术器械。该钳采用微型无创齿牙，在术中提供足够夹紧力的同时避免对机体的损伤，同时采用微型钳口，避免了操作时发生拥挤、冲突等问题，降低了操作难度，提高了手术的精确性。该器械的主要特点为：钳口吻合度高，结构强度高，尺寸精确，表面质量高。 止血钳市场应用广泛，需求大，因此行业内的竞争也非常激烈。企业重新对止血钳结构进行研究，使用5轴加工中心，运用精益生产理念，优化生产工艺，在产品质量改进的同时，降低生产成本。 2 零件结构分析 该零件原材料为精密冷锻件，机加工过程中分为公片和母片， 如图1所示。机加工完成后需装配并检查配合精度。加工区域主要为： （1）公母片头部工作端齿牙铣削。 （2）公片鳃部铣削。 （3）母片鳃部开槽铣削，拉削。 （4）鳃部打孔。 （5）背部铣削。 3 当前工艺分析 当前工艺先根据毛坯定位，鉆中心孔。由中心孔和工件表面定位，加工20至60的各个步骤。加工时由台虎钳装夹，每次加工不同角度需要更换不同夹具。 缺点分析： （1）加工面位于工件的多个角度方向，由于3轴机床无法旋转，导致加工步骤多。步骤之间用中心孔定位，装夹次数多，装夹时间长。同时由于步骤多，每个步骤需要增加额外的调机时间，加工效率低下。 （2）多次加工虽然采用工艺孔定位，但是由于毛坯外形有轻微的差异，同时手工装夹依赖员工手感，导致加工精度差，关键尺寸重复性差。 4 工艺改进 由于加工面处于不同的方向，传统的3轴，4轴机床势必无法满足一次装夹完成加工的要求，因此引进5轴立式加工中心。同时在夹具设计中考虑工件多面多方位的铣削要求，设计液压中心夹紧夹具。夹具设计中根据所选用的刀具，刀杆，进行碰撞干涉模拟，最终定型。夹具中使用的原理下文将一一说明： （1）液压原理：依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化[2]。本设计中在夹具侧壁打深孔回路，使用46号抗磨液压油，采用旋转式液压缸和液压表，对头部和背部产生均匀，精确的液压夹紧力，提高了夹具刚性。经过大量工单铣削测试，验证液压夹具稳定可靠，夹紧力满足铣削刚性需求，同时不会对工件造成压伤。 （2）中心夹紧原理：工件毛坯是热锻件，工件厚度存在0.2mm的公差，若采用单侧夹紧机构，势必会将原材料厚度的误差转移到铣削精度上。而铣削中开槽，拉削等铣削步骤对对称度的要求较高。因此设计中采用中心夹紧原理[3]。该机构由液压驱动，根据工件厚度自定心，规避了工件厚度误差带来的影响。 5 方案验证及结论 将上述加工方法实施后，观察3个月数据，单片产品加工时间由6.2分钟缩短为2.9分钟。机加工报废率由1.5% 降低至0.8%，加工效率和产品质量大幅度提升。 当前竞争激烈的市场环境下，质量的好坏在判断一个品牌是否优秀中占有极大比例，而生产过程控制生产成本，提升加工效率，是加工企业不断追求的目标。本文课程设计内容源于实践，对止血钳制造型行业有一定的借鉴意义。 参考文献： [1]杨磊，王玉杰.无损伤橡皮蚊式钳在心胸外科手术中的应用[J].护理研究，2015，29（01）：17. [2]左健民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2005. [3]王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2006. 作者简介：朱晓凌（1986-），男，江苏苏州人，工程硕士在读，研究方向：机械工程。 |
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