[發明專利]大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置的加工模具及加工方法

有效

• 申請號: 201410045407.6
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103770264A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 仇志燁;王昶明;崔福齋;張華;楊新廣
• 申請（專利權）人: 北京奧精醫藥科技有限公司
• 主分類號: B29C43/36
• 分類號: B29C43/36;B29C43/14;A61F2/28
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技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，涉及一種股骨頭支撐裝置的加工模具，具體涉及一種大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置的加工模具及加工方法。

背景技術

礦化膠原是采用體外仿生礦化技術，通過鈣鹽和磷鹽在膠原纖維上自組裝而成的一種仿生材料（見中國發明專利01129699.2）。該材料具有與人體天然骨組織一致的成分和微觀結構，生物相容性好，并具備良好的成骨活性，是一種理想的人工骨修復材料（見：Du?C,?Cui?F?Z,?Feng?Q?L,?et?al.?J.?Biomed.?Mater.?Res.,?1998,?42(4):?540-548）。礦化膠原可以通過模壓的方法加工成高強度人工骨修復材料，其強度可與人體皮質骨相媲美，能夠滿足人體承重部位骨缺損修復的需要。

然而，在礦化膠原基產品的模壓成型工藝中，我們發現，長徑比大于等于4的大長徑比產品利用小型壓力機難以一次成型。大長徑比產品的一次模壓成型中，模具填料所需空間高度通常是產品高度的5?~?10倍，普通模具往往裝不下所需物料，若邊壓制邊裝料，壓制過程中會造成分層，產品質量不保。如果使用高模具，則模具的加工制造困難，對于常見的9?~?11?mm直徑大長徑比股骨頭支撐裝置，即使長徑比僅為4，模具內腔也需要提供至少180?~?220?mm的長直空間，這對模具鋼的線切割加工工藝精度要求非常高，從而導致模具制造成本過高。另一方面，高模具要求與之配套的壓柱也具有較大的長徑比，則在高模具的使用過程中，壓柱與模具內壁接觸面積隨著模壓的進行持續增加，摩擦力也隨之持續增大，需要壓力機提供更大的輸出功率和更多的輸出功，容易造成模具及壓柱損壞；同時，壓力機很難保證使用過程中一直沿細長壓柱的軸向施壓，而偏心受壓亦容易造成壓柱的損壞，并傷及模具。

此外，大長徑比礦化膠原基產品在模壓成型過程中極易由于壓力分布不均而出現分層，模擬體液浸泡測試時產品表面很快出現裂紋甚至發生整體潰散。在成型工藝中延長加壓過程的時間可以一定程度上避免分層的出現，但卻延長了生產時間，降低了生產效率。因此，特定模具的設計和模壓工藝是大長徑比礦化膠原產品制造工藝中急需改進的方面。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置的加工模具。該模具由副壓模和主壓模兩級壓模上下組裝而成，壓模間通過可拆卸的方式連接在一起。

本發明還提供大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置的加工方法，該加工方法使用所述加工模具進行，包括組裝模具、填料、初壓、拆分模具、加壓、保壓、卸壓、脫模等步驟。

在產品模壓成型過程中，首先將兩級壓模連接在一起，在模具中裝入礦化膠原，通過手動加壓使物料全部進入主壓模中；然后卸去副壓模，向主壓模加壓至所需壓力的80%?~?95%；再卸去底座，加壓至所需壓力，保壓一定時間后脫模；最后進行機加工和表面處理，獲得大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置產品。

本發明的第一方面，提供一種大長徑比礦化膠原基股骨頭支撐裝置的加工模具。整套模具由7部分組成：主壓模、副壓模、外固定套、底座、上壓柱、下壓柱和加料漏斗。

模具在材質上具有以下特點：

整套模具全部由不銹鋼制成，其中：

副壓模、底座和加料漏斗由316L不銹鋼制成；

主壓模、上壓柱和下壓柱由貝氏體不銹鋼制成；

外固定套由內、外兩部分組成，內部套芯由貝氏體不銹鋼制成，外部套皮由316L不銹鋼制成。

貝氏體不銹鋼熱處理后硬度可達HRC?=?40?~?60，具有良好的耐磨性能和韌性，可完全滿足高壓模具的要求。

模具在結構上具有以下特點：

1、主壓模、副壓模和底座內部均具有上下貫通、各水平截面形狀一致的腔體，且主壓模、副壓模和底座內部腔體的水平截面形狀也相同，該水平截面通常為圓形；

2、副壓模和主壓模通過可拆卸的方式連接在一起，并在內部形成上下貫通、各水平截面形狀一致的腔體；

3、為便于壓后脫模，主壓模被整體均分成3部分分離模。組合后內經壁粗糙度Ra?<?0.4，既通常所說的“鏡面光”。

4、外固定套安裝在主壓模外部，并環繞主壓模一周；

5、上壓柱和下壓柱均呈柱狀，截面形狀與主壓模和副壓模內部腔體的水平截面形狀相同；

6、底座放置在主壓模下方，俯視時其外部輪廓能夠被主壓模完全覆蓋。

模具各組成部分的詳細描述如下：