基于UG的介入导管挤出模CAD系统开发.pdf

模具C A D C A M 号 毛 芋 悬 S T E L ONG 网 址 WWW s t elo n g c o m 基于U G的介入导管挤出模C A D 系统开发 莱阳农学院机电工程学院 山东青岛 2 6 6 1 0 9 隋鹏举 东南大学 郭丽华 摘要 针对介入 导管的特点设计 了其专用挤 出模 并选择UG N X 2 0 作为介入导管挤 出模 C A D系统 的二 次开发 平 台 完成 了基 于U G的介入 导 管挤 出模C AD系统 的开发 关键词 介入 导管 挤 出模 U G 二 次开发 De v e l o p me n t o f Ex t r u d i n g Di e CAD S y s t e m f o r t h e I n t e r v e n t i 0 n a l Ca t h e t e r Ba s e d o n UG A b s t r a c t A s p e c i a l k in d o f e x tr u d i n g d i e w a s d e s ig n e d f o r t h e i n t e r v e n t i o n a l c a t h e t m U G N X 2 0 wa s c h o s e n a s t h e s e c o n d a r y d e v e l o p me n t p l a t f o r m o f t h e e x t rud i n g d i e C AD s y s t e m f i n a l l y d e v e l o p me n t o f e x t r u d i n g d i e C AD s y s t e m for t h e i n t e r v e n t i o n a l c a t h e t e r b a s e d o n UG w a s f u l f i l l e d Ke y wo r d s i n t e r v e n t i o n a l c a t h e t e r e x t rud i n g d i e UG s e c o n d a ry d e v e l o p me n t l 引言 随着介人医学在全球 的迅速普及 介人式诊疗器 如图 1 所示 作为介人技术的主要器械之一 其市场 需求迅速扩大 市场上成本 价格 和质量 的竞争越来 越激烈 各个企业为 了争取更 大的市 场份额 势必要 走专业化规模发展 的路子 因此 研制 国产高质量介 人器材及借助功能强大 的通用 C A D平 台 开发专用 产品的 C A D C A M 系统是十分迫切和必要的 其 中 介 人导管直接与人体血管相接 触 除了制 管材料 结构 形状 表面性能外 导管 的挤出成型技术亦是决定其 应用成败的关键 因素之一 一 图 1 介入式诊疗器 本文针对介人导管的特点 设计 了其专用挤出模 具 选择 U G N X 2 0作为介人导管挤出模具 C A D系 统 的二次开发平 台 在熟悉 UG N X 2 0软件 的基础 上 完成了介人导管挤出模具 C A D系统 的开发 2 管材挤出成型工艺 管材挤 出成型是将塑料 在旋转 的螺杆与料简之 间进行输送 压缩 熔融塑化 定量地通过处于挤 出机 头部的口模和定型装置 生产 出连续管材的加工上艺 过程 众所周知 机 头的基 本功能是成型 即保证制品 得到所需要 的形状与尺寸 而完成这个任务的关键零 件则是 口模和芯棒 对于微细导管来讲 其挤出成型 工艺条件 以及挤 出机头的设计 比较复杂 在此 作者 对微细导管挤 出机头的设计进行 了一些初步的探讨 详 细介绍 了其 中一种规格 导管挤 出成型机 头的设 计 过程和基本思路 其余规格导管的设计类似 3 挤 出机头结构设计 与工艺分析 介人导管材料为低密度聚乙烯 L D P E 其外径 D 为 6 1 m m 内径 d为 4 0 4 mm 壁厚仅为 0 3 mm 属于微 细型管材 所 以采用直通式挤管机头 这种型式 的机 头结构简单 但其分 流支架上 的分流支撑筋必须加工 成流线型 否则物料经过分流器及分流器支架时形成 的分流痕迹不易消除 而直接采用线切割或铣削加工 后的分流筋呈矩形 必须由高水平的模具工将矩形分 流筋修整成流线型 对于直径小于 4 1 0 ram的管材 其 分流孔较窄 刀具难 以加工 为了解决上述问题 本机 头采用圆孔分流支架 如图 2所示 该结构体积小 机加工简单 制品无接合缝痕迹 强度高 模具制造 2 0 0 7年第 8期 模 好 帮 手 电 首话 3 I 3 D 耐 斯 合 模 机 传 真 一 0 西 2 0 0 m 0 T1 I一 3 0 o 3 0 o T1 0 了 一3 o r Io 维普资讯 仕泰 隆数 控 刀具 连锁 有 限公 司 营 销热线 0 7 6 9 8 5 3 4 4 6 5 8 1 0 线 0 5 1 2 5 1 8 1 1 0 线 网 址 W W W s tl c n c C O rn 模 具 CAD CAM 图2 整体 芯棒结构 如果口模和芯棒之间的环隙有微小的变化 管材 挤 出质量就会受到较大的影响 因此获得合理 均匀的 流道系统就成为该挤出模设计成败的关键 通常情况 下 口模间隙的均匀与否取决于 口模板 芯棒的加工精 度以及最终的钳工装配 对于芯棒来讲 其在 口模中的 装配方式是保证挤出模具型腔流道间隙尺寸精度要求 的关键 考虑到介入导管的微细性 决定采用整体芯 棒 从而避免了芯棒与分流锥及分流支架装配而带来 的尺寸误差 所谓整体芯棒就是位于分流板 出口处的 芯棒与分流锥及分流支架用一块材料进行加工 加工 后芯棒与分流锥及分流支架是整体不可拆分的 见图 3 这种方式是所有型芯装配方式中刚性最好的 而且 有利于保证 口模的型腔流道间隙的尺寸精度要求 7 R 9 1 0 图 3 挤 出机头模具结构 1 调节螺钉2 加热线圈 3 整体芯棒4 口模5 固定螺钉 6 固定板7 机头体 I 8 机头 体 9 固定螺栓l O 分流体 图 3所示的机头还采用 了多管挤 出式结构 从而 大大提高了生产效率 当物料进入人字形机头体后 在分流锥 的作用下逐渐分成多股 分别进入单 管流道 并独立成型 但需要特别注意的是 在挤 出过程 中物 料的流速要均匀 生产微管不必通人压缩空气 最后 为加工方便 可 以将机头体 内的流道组合 而成 口模靠固定板 6压紧 多管模 的支架为一体 由 机头体 7和 8通过 固定螺栓夹紧 口模调节螺钉各设 置 3个 用于微调管材壁厚的均匀性 4 导管挤 出机机头 的芯棒和 口模库的建立方法 利用U G O p e n U I S t y l e r 对话框设计方法 和对象 的 创建 访 问方法 可 以完成导管挤 出机机头 的芯棒 和 口模模块 的初步设计 芯棒 和口模的设计涉及到许多 经验参数值 这些参数值都是 一个范围 根据实验确 定 一般利用通用C AD 软件设 计时 都要通过查找手 册 相当繁琐且易 出错 二次开发的 目的就是缩短产 品设计 的时间 提高产品设 计的质量 所以 在本文 中 采用 如图4 所示的对话框设计整体芯棒 口模的对 话框原理相同 而且 比较简单 不再列出 对话框的主 要功能和工作原理如下 通过芯棒 的具体设计l 8 1 可知 决定芯棒的主要尺寸参数为 芯棒外径d 芯棒定型段 长度L 芯棒压缩段 长度 分流锥长度L 芯棒收缩 角 分流锥扩张角 等 其中芯棒外径d 芯棒定型段 长度L 芯棒压缩段长度L 分流锥长度L 可 由经验公 式算 出 这样最 终决定芯棒形状 的参数为 拉伸 比 分流锥扩张角 压缩 比 芯棒收缩角 补偿系数 与壁厚有关的参数c 导管外径D 导管内径d 分流孔 的个数n 其中决定芯棒尺寸的基本参数有导管外径 D 导管 内径d 分 流孔的个数n 其余的经验参数全 和 导管的材料有关 所 以导 管材料也是决定芯棒尺寸的 基本因素 为了实现智能化 设计时由用户输入芯棒 的基本参数 程序来 自动选取经验参数 并计算其他 参数 当选取不 同材料时 经 验参数输入框控件 的标 题中 的数值范围随之改变 如图5 所示 方便用户的 选取 省去 了查找设计手册 的时间 为 了用户的使用 方便 用户可 以选择不采用默认值 只需把图4 中复选 框控件前的勾去 掉 默 认 是被 选 上 去 掉 以后 就 可以激活芯棒其 他 参 数 的 输 入 框 用户可以根 据输入框标题的 提