1.4 Функциональная схема

Главная цель использования тазобедренного протеза – замена тазобедренного сустава, который отвечает за движение ноги и создание опоры для всего тела. Этот протез фиксируется в костях таза и бедренной кости. Фиксация в костях таза может происходить двумя способами: с использованием специальной смеси – цемента, и путем вкручивания шайбы в кость. Если протез фиксируется цементом, то он должен быть сделан из биосовместимого материала или покрыт гидроксиапатитом. Если протез фиксируется шайбой, стержень должен быть соответствующей конструкции. Наиболее часто используется фиксация цементом, потому что этот метод проще и нагрузка на конечность разрешается сразу после проведения операции, что не мало важно для современного темпа жизни.

Фиксация протеза в бедренной кости происходит при помощи стержня. При этом в кости делают специальное отверстие и помещают туда стержень, который предварительно покрывают цементом. Для исключения отторжения организмом ножки ее покрывают биопокрытием.

Опору для ноги и всего организма обеспечивает ножка и шаровая опора. Благодаря высокой прочности титана ножка выдерживает вес всего организма, а шаровая опора служит переходом от одной опорной кости к другой. Движения ноги как поступательное, так и вращательное, невозможно без стержня и опоры. Для поступательного движения большую роль играет ножка, а для вращательного – шаровая опора, которая для этих целей делается сферическая.

Учитывая все вышеперечисленное, можно придти к выводу, что закрепление протеза в кости предпочтительней при помощи цемента, а биопокрытие играет не последнюю роль в изготовлении протезов.

2 Технологическая часть

2.1 Анализ технологичности детали

Предполагаемая деталь не отличается большой сложностью, так как у нее не сложных поверхностей, и для изготовления не требуется специального сложного оборудования. Исходя из этого, деталь можно считать достаточно технологичной.

2.2 Разработка маршрутной технологии изготовления детали

00 Заготовительная

05 Автоматная токарная

Станок АПТ-901 БР

10 Токарная с ЧПУ

Станок ТПК 125 ВМ

15 Промывочная

20 Доводочная УДС-901

25 Промывочная

30 Сферошлифовальная

35 Промывочная

40 Полировальная

45 Промывочная

50 Контрольная

2.3 Разработка операционной технологии

1. Установить и снять деталь

2. Подрезать торец (Д) «как чисто»

3. Точить поверхность (Г) в размер (4)

4. Точить поверхность (В), в размер (1)

5. Точить сферу (А) в размер (5)

6. Центровать отверстие

7. Сверлит отверстие (Б), выдерживая размер

8. Зенкеровать отверстие (Б), выдерживая размер

9. Отрезать заготовку в размере

2.3 Расчет режимов резания, норм времени на операцию

Для данного изделия существует два метода получения заготовок: точением и штамповкой. Изготовление изделий штамповкой невыгодно для малогабаритных деталей, также идет большой расход материала и сам по себе этот метод является трудоемким и дорогостоящим, что увеличивает стоимость изделия. Поэтому для получения заготовки используем метод токарной обработки.

Данные основных параметров берем из таблицы 57 «Режимы резания при точении титановых сплавов», обработка: Получистовое и чистовое точение [5].

Скорость резания V=20 м/мин;

Подача S=0,15 мм/об;

Глубина резания t=0,3 мм.

Основные формулы:

Расчет частоты вращения инструмента будем проводить по следующей формуле:

(1)

где V — скорость резания;

d — диаметр после обработки поверхности.

Скорость резания после корректировки частоты вращения:

(2)

Машинное время будем рассчитывать по формуле:

(3)

i – число проходов инструмента;

(4)

где D — диаметр до обработки;

d — диаметр после обработки;

t — глубина резания.

1. Резец подрезной.

1) По формуле (1) рассчитываем частоту n вращения инструмента (d=30 мм):

2) Корректируем значение частоты вращения до n=200 (об/мин) и пересчитываем скорость резанияпо формуле (2):

3) Вычислим L по формуле:

4) число проходов для данного резца i=1

5) по формуле (3) вычислим машинное время

2. Резец проходной упорный.

Данные основных параметров обработки берем из таблицы (57) «Режимы резания при точении титановых сплавов», обработка: отрезка [5].

Скорость резания V=16 м/мин;

Подача S=0,2 мм/мин

1) По формуле (1) рассчитаем частоту n вращения инструмента (d=28 мм):

2) Корректируем значение частоты вращения n=200 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

3) Вычислим L по формуле:

4) По формуле (4) вычисляем число проходов I (D=30мм, d=28мм):

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

3. Резец отрезной

1) По формуле (1) рассчитаем частоту n вращения инструмента (d=28 мм):

2) Корректируем значение частоты вращения n=150 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

3) Вычислим L по формуле:

4) число проходов для данного резца i=1.

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

4. Сверло центровочное.

Данные основных параметров сверления берем из таблиц 18, 19 [5].

Подача S=0,14 об/мин;

Диаметр d=1,5 мм;

Длина l=5 мм.

Формулу для расчета скорости резания (м/мин) при сверлении берем из таблицы 23 [5].

(5)

Значения для формулы (5) возьмем из таблицы 24:

1) По формуле (5) рассчитываем скорость

2) По формуле (1) рассчитываем частоту n вращения инструмента:

3) Корректируем значение частоты вращения n=350 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

4) число проходов i=1.

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

5. Сверло спиральное.

Подача S=0,14 об/мин;

Диаметр d=5 мм;

Длина l=26 мм.

Формулу для расчета скорости резания (м/мин) при сверлении берем из таблицы 23 [5].

(5)

Значения для формулы (5) возьмем из таблицы 24:

1) По формуле (5) рассчитываем скорость

2) По формуле (1) рассчитываем частоту n вращения инструмента:

3) Корректируем значение частоты вращения n=150 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

4) число проходов i=1.

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

6. Сверло спиральное.

Подача S=0,14 об/мин;

Диаметр d=12,5 мм;

Длина l=26 мм.

1) По формуле (5) рассчитываем скорость

2) По формуле (1) рассчитываем частоту n вращения инструмента:

3) Корректируем значение частоты вращения n=100 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

4) число проходов i=1.

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

7. Зенкер конический.

Диаметр d=12,5 мм;

Длина l=26 мм.

Подачу выбираем из таблицы 44 [5].

мм/об, так как мы зенкеруем отверстие с повышенным качеством к качеству поверхности, то эту подачу нужно умножить на коэффициентТогда получаем:

Скорость резания зенкера рассчитываем по формуле:

(6)

Данные для расчета скорости выбираем из таблицы 45:

вычисляем по формуле:

(7)

Значения для формулы (7) выбираем из таблиц 46, 47

1) По формуле (6) рассчитываем скорость

2) По формуле (1) рассчитываем частоту n вращения инструмента:

3) Корректируем значение частоты вращения n=200 (об/мин) и пересчитываем скорость резания по формуле (2):

4) число проходов i=1.

5) По формуле (3) вычисляем машинное время

2.3 Разработка операционной технологии и операционного эскиза

Заключение.

В данном курсовом проекте был усовершенствован эндопротез тазобедренного сустава, предназначенный для полного замещения патологически измененного или утраченного тазобедренного сустава с целью восстановления его функции в течение неопределенного длительного времени. Усовершенствование было достигнуто тем, что между несущей и опорной частью на всех критических к нагрузкам местах заложены силиконовые амортизаторы. Опорные компоненты воспринимают значительно погашенные толчки и распределяют нагрузки более равномерно, уменьшая удельное давление на кость.

Предлагаемый эндопротез не отличается большой сложностью конструкции, а также технологией изготовления и техники операции. Протез может быть изготовлен без использования остродефицитных металлов. Вместе с тем предлагаемый протез может дать большие преимущества перед известными эндопротезами.

Литература.

1. Шерепо К. М. Асептическая нестабильность при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава: Дис. ... д-ра мед. Наук.—М.,1990

2.Шерепо К. М. Эндопротез К. М. Шерепо тазобедренного сустава: А. с. 1572604 СССР // Открытия.—1990.—№23.—С. 36.

3. Справочник металлиста, том 1.—М., «Машиностроение», 1976.

4. Справочник металлиста, том 2.—М., «Машиностроение», 1976.

5. Справочник металлиста, том З.—М., «Машиностроение», 1977.

3. Джаббарлы Ч. Р., Крамаров А. И., Исмаилов Н. И., Атакишиев С. Г., Иванов Б. Б. Эндопротез тазобедренного сустава: А.с. 1680149 СССР // Открытия.—1991.—№36

4. Митрошин А. Н., Какрсев В. И., Каушлы К. М., Цодыкс В. М. Эндопротез тазобедренного сустава: А.с. 1713578 СССР // Открытия.—1992.—№ 7.

5. Белокрылов Н. М. Чуб А. В., Детков П. Г., Буцурадзе О. А., Иртегов И. Г. Эндопротез тазобедренного сустава: А. с. 2016559 СССР //Открытия. — 1994. — № 14.

6. Джаббарлы Ч. Р., Степура А. В., Исмаилов Н. И., Письменная Л. И., Атакишиев С. Г. Эндопротез тазобедренного сустава: А. с. 1630810 СССР //Открытия.—1991. —№ 8.