無創醫用止血鉗的夾具設計與工藝分析

朱曉凌 趙玲

摘 要：醫用止血鉗用于外科手術中夾住血管動脈，阻斷血液流出，是外科手術不可缺少的手術器械。本文對止血鉗的機加工過程進行研究，通過新的5軸加工工藝，在產品質量改進的同時降低加工成本。

關鍵詞：五軸加工；質量改進；降低成本

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

1 引言

顯微鏡用無創微型止血鉗[1]用于外科手術中夾住血管動脈，阻斷血液流出，是外科手術不可缺少的手術器械。該鉗采用微型無創齒牙，在術中提供足夠夾緊力的同時避免對機體的損傷，同時采用微型鉗口，避免了操作時發生擁擠、沖突等問題，降低了操作難度，提高了手術的精確性。該器械的主要特點為：鉗口吻合度高，結構強度高，尺寸精確，表面質量高。

止血鉗市場應用廣泛，需求大，因此行業內的競爭也非常激烈。企業重新對止血鉗結構進行研究，使用5軸加工中心，運用精益生產理念，優化生產工藝，在產品質量改進的同時，降低生產成本。

2 零件結構分析

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

（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 當前工藝分析

當前工藝先根據毛坯定位，鉆中心孔。由中心孔和工件表面定位，加工20至60的各個步驟。加工時由臺虎鉗裝夾，每次加工不同角度需要更換不同夾具。

缺點分析：

（1）加工面位于工件的多個角度方向，由于3軸機床無法旋轉，導致加工步驟多。步驟之間用中心孔定位，裝夾次數多，裝夾時間長。同時由于步驟多，每個步驟需要增加額外的調機時間，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，同時手工裝夾依賴員工手感，導致加工精度差，關鍵尺寸重復性差。

4 工藝改進

由于加工面處于不同的方向，傳統的3軸，4軸機床勢必無法滿足一次裝夾完成加工的要求，因此引進5軸立式加工中心。同時在夾具設計中考慮工件多面多方位的銑削要求，設計液壓中心夾緊夾具。夾具設計中根據所選用的刀具，刀桿，進行碰撞干涉模擬，最終定型。夾具中使用的原理下文將一一說明：

（1）液壓原理：依靠液體介質的靜壓力，完成能量的積壓、傳遞、放大，實現機械功能的輕巧化、科學化、最大化[2]。本設計中在夾具側壁打深孔回路，使用46號抗磨液壓油，采用旋轉式液壓缸和液壓表，對頭部和背部產生均勻，精確的液壓夾緊力，提高了夾具剛性。經過大量工單銑削測試，驗證液壓夾具穩定可靠，夾緊力滿足銑削剛性需求，同時不會對工件造成壓傷。

（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，若采用單側夾緊機構，勢必會將原材料厚度的誤差轉移到銑削精度上。而銑削中開槽，拉削等銑削步驟對對稱度的要求較高。因此設計中采用中心夾緊原理[3]。該機構由液壓驅動，根據工件厚度自定心，規避了工件厚度誤差帶來的影響。

5 方案驗證及結論

將上述加工方法實施后，觀察3個月數據，單片產品加工時間由6.2分鐘縮短為2.9分鐘。機加工報廢率由1.5% 降低至0.8%，加工效率和產品質量大幅度提升。

當前競爭激烈的市場環境下，質量的好壞在判斷一個品牌是否優秀中占有極大比例，而生產過程控制生產成本，提升加工效率，是加工企業不斷追求的目標。本文課程設計內容源于實踐，對止血鉗制造型行業有一定的借鑒意義。

參考文獻：

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

[2]左健民.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社，2005.

[3]王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業出版社，2006.

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