無創(chuàng)醫(yī)用止血鉗的夾具設(shè)計(jì)與工藝分析

朱曉凌 趙玲

摘 要：醫(yī)用止血鉗用于外科手術(shù)中夾住血管動(dòng)脈，阻斷血液流出，是外科手術(shù)不可缺少的手術(shù)器械。本文對(duì)止血鉗的機(jī)加工過程進(jìn)行研究，通過新的5軸加工工藝，在產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)的同時(shí)降低加工成本。

關(guān)鍵詞：五軸加工；質(zhì)量改進(jìn)；降低成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.030

1 引言

顯微鏡用無創(chuàng)微型止血鉗[1]用于外科手術(shù)中夾住血管動(dòng)脈，阻斷血液流出，是外科手術(shù)不可缺少的手術(shù)器械。該鉗采用微型無創(chuàng)齒牙，在術(shù)中提供足夠夾緊力的同時(shí)避免對(duì)機(jī)體的損傷，同時(shí)采用微型鉗口，避免了操作時(shí)發(fā)生擁擠、沖突等問題，降低了操作難度，提高了手術(shù)的精確性。該器械的主要特點(diǎn)為：鉗口吻合度高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，尺寸精確，表面質(zhì)量高。

止血鉗市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，需求大，因此行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈。企業(yè)重新對(duì)止血鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，使用5軸加工中心，運(yùn)用精益生產(chǎn)理念，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，在產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本。

2 零件結(jié)構(gòu)分析

該零件原材料為精密冷鍛件，機(jī)加工過程中分為公片和母片， 如圖1所示。機(jī)加工完成后需裝配并檢查配合精度。加工區(qū)域主要為：

（1）公母片頭部工作端齒牙銑削。

（2）公片鰓部銑削。

（3）母片鰓部開槽銑削，拉削。

（4）鰓部打孔。

（5）背部銑削。

3 當(dāng)前工藝分析

當(dāng)前工藝先根據(jù)毛坯定位，鉆中心孔。由中心孔和工件表面定位，加工20至60的各個(gè)步驟。加工時(shí)由臺(tái)虎鉗裝夾，每次加工不同角度需要更換不同夾具。

缺點(diǎn)分析：

（1）加工面位于工件的多個(gè)角度方向，由于3軸機(jī)床無法旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致加工步驟多。步驟之間用中心孔定位，裝夾次數(shù)多，裝夾時(shí)間長(zhǎng)。同時(shí)由于步驟多，每個(gè)步驟需要增加額外的調(diào)機(jī)時(shí)間，加工效率低下。

（2）多次加工雖然采用工藝孔定位，但是由于毛坯外形有輕微的差異，同時(shí)手工裝夾依賴員工手感，導(dǎo)致加工精度差，關(guān)鍵尺寸重復(fù)性差。

4 工藝改進(jìn)

由于加工面處于不同的方向，傳統(tǒng)的3軸，4軸機(jī)床勢(shì)必?zé)o法滿足一次裝夾完成加工的要求，因此引進(jìn)5軸立式加工中心。同時(shí)在夾具設(shè)計(jì)中考慮工件多面多方位的銑削要求，設(shè)計(jì)液壓中心夾緊夾具。夾具設(shè)計(jì)中根據(jù)所選用的刀具，刀桿，進(jìn)行碰撞干涉模擬，最終定型。夾具中使用的原理下文將一一說明：

（1）液壓原理：依靠液體介質(zhì)的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實(shí)現(xiàn)機(jī)械功能的輕巧化、科學(xué)化、最大化[2]。本設(shè)計(jì)中在夾具側(cè)壁打深孔回路，使用46號(hào)抗磨液壓油，采用旋轉(zhuǎn)式液壓缸和液壓表，對(duì)頭部和背部產(chǎn)生均勻，精確的液壓夾緊力，提高了夾具剛性。經(jīng)過大量工單銑削測(cè)試，驗(yàn)證液壓夾具穩(wěn)定可靠，夾緊力滿足銑削剛性需求，同時(shí)不會(huì)對(duì)工件造成壓傷。

（2）中心夾緊原理：工件毛坯是熱鍛件，工件厚度存在0.2mm的公差，若采用單側(cè)夾緊機(jī)構(gòu)，勢(shì)必會(huì)將原材料厚度的誤差轉(zhuǎn)移到銑削精度上。而銑削中開槽，拉削等銑削步驟對(duì)對(duì)稱度的要求較高。因此設(shè)計(jì)中采用中心夾緊原理[3]。該機(jī)構(gòu)由液壓驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工件厚度自定心，規(guī)避了工件厚度誤差帶來的影響。

5 方案驗(yàn)證及結(jié)論

將上述加工方法實(shí)施后，觀察3個(gè)月數(shù)據(jù)，單片產(chǎn)品加工時(shí)間由6.2分鐘縮短為2.9分鐘。機(jī)加工報(bào)廢率由1.5% 降低至0.8%，加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升。

當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境下，質(zhì)量的好壞在判斷一個(gè)品牌是否優(yōu)秀中占有極大比例，而生產(chǎn)過程控制生產(chǎn)成本，提升加工效率，是加工企業(yè)不斷追求的目標(biāo)。本文課程設(shè)計(jì)內(nèi)容源于實(shí)踐，對(duì)止血鉗制造型行業(yè)有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊磊，王玉杰.無損傷橡皮蚊式鉗在心胸外科手術(shù)中的應(yīng)用[J].護(hù)理研究，2015，29（01）：17.

[2]左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：朱曉凌（1986-），男，江蘇蘇州人，工程碩士在讀，研究方向：機(jī)械工程。