一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装。

背景技术：

市面上看到的各种异型件的产品，无外乎几种方式，

（1）陶瓷泥成型法，即将陶瓷粉料掺杂一些添加剂，使其具有粘稠性，这样更容易形成各种不同的形状，比如我们经常看到的碗碟和各种陶瓷工艺品，基本都是这种成型方法；

（2）浆料成型法，即将陶瓷粉料掺杂添加剂，制成浆料，再用特殊工艺进行成型，比如现在比较流行的3d打印陶瓷的方法就是浆料用光固化的方法成型的；

（3）干粉成型法，即把干粉直接放到模具中，使用压制或冷等的方法直接成型，再进行烧结的方法。

现有技术存在以下缺陷与不足：

对于高性能结构陶瓷产品，最适合的方法是用干粉成型的方法，比如我们常见的陶瓷股骨头的陶瓷毛坯就是采用这种办法，即先将陶瓷粉压成球状，然后在车床上车削出特定的特征，最后高温烧结成型，对于像陶瓷股骨柄这样的异型高性能结构陶瓷产品来说，陶瓷泥成型法和浆料成型法都存在到配粉难度大，烧结破碎率高等问题，不适合使用，而最适合的干粉成型法，因为材料浪费率高，数控机床装卡和加工困难等问题，即使能够成型，也会涉及到废品率高和成本极高的情况，所以也不适合使用，

因此如何能够制作出异型高性能结构陶瓷产品，是一个近乎无法解决的工业难题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，将异型高性能结构陶瓷产品的制作问题彻底加以解决，同时设计出了其中关键的成型工装，能够高效、高成品率、低成本的制作出陶瓷股骨柄产品。

为实现上述的一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装能够高效、高成品率、低成本的制作出陶瓷股骨柄产品的目的，本发明提供如下技术方案：一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，所述陶瓷股骨柄假体制作方法包括以下工序，软胶套模具装粉→型腔模具压制→冷等静压成型→关键部位加工→高温烧结→成品后处理；

所述陶瓷股骨柄假体成型工装包括上模、软胶套模具、下模和定位柱；

其中，异型软胶套装粉工序中使用一种既软又薄，并且开口处可以结扎的异型软胶套模具2，型腔模具压制工序中使用一种开有无数个小孔的工装，该工装的小孔使得在前后左右4个方向上型腔内外连通，冷等静压成型工序中，要求将型腔模具与压制好的在异型软胶套中的毛坯捆扎好后一同放入到冷等静压设备中，同时进行压制成型。

优选的，所述软胶套模具包括扎口和软胶套，其中，所述扎口在装粉工序中可以自由打开，所述软胶套为橡胶材质，厚度一般在0.02mm~0.2mm之间，中空半封闭结构，与扎口一体成型。

优选的，所述软胶套模具在装粉完成后，将软胶套模具放入到型腔模具中，所述型腔模具包括上模、下模和定位柱。

优选的，所述上模包括上型腔和上透气孔。

优选的，所述上模还包括上开口、上环槽和上定位孔。

优选的，所述下模包括下型腔和下透气孔。

优选的，所述下模还包括下开口、下环槽和下定位孔。

优选的，所述的型腔模具压制工序中，先将软胶套模具放入由上型腔和下型腔组成的空腔中，一般放入时，由于粉体还未被压缩，所以上模和下模之间会有一定的空隙，位置对齐后，使用定位柱穿过上定位孔和下定位孔，使得上模和下模除上下方向外均无法移动或转动，定位完成后，扎口将自动位于上开口和下开口之间，此时，扎口扎住但不用扎紧，装配完成后，将装配体放到小型压力机上，加压时，压力值设定在1000n~10000n之间，优选为2000n，加压时间在5s~60s之间，优选加压时间为10s。

优选的，所述装配体在加压完成后，不应立即取下，此时，使用抽真空工具插入到扎口中，抽出软胶套模具中的空气，并迅速的将扎口扎紧，此时，压力机泄压，并用扎带围绕上环槽和下环槽组成的环槽将装配体扎紧。

优选的，所述被扎带捆扎好的装配体放入到冷等静压设备中，此时压力通过上透气孔和下透气孔直接作用到软胶套模具上，从而对里面的毛坯进行强力压制，上透气孔和下透气孔的小孔截面形状为圆形、三角形、四边形或多边形，优选为圆形，直径范围为0.1mm~2mm，优选为0.8mm，此时冷等静压设备的压力参数设置在200mpa~500mpa之间，优选压力为300ppa，保压时间为1min~10min，优选时间为5min。

与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，具备以下有益效果：

1、本一种陶瓷股骨柄假体制作方法，其制作流程包括：软胶套模具装粉→型腔模具压制→冷等静压成型→关键部位加工→高温烧结→成品后处理；

该制作方法，是在干粉成型法上的改良，加入了模具成型的思路，并在不断的实验摸索中，将传统中干粉模具成型时的问题一一加以解决，如脱模时粘粉，导致毛坯破损的问题，细节特征无法准确成型的问题等等；

2、本一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，采用了异型软胶套装粉，既不同于硬的橡胶胶套，也不同于钢制模具，它既软又薄，开口处可以结扎；通过在型腔模具上开了无数个1mm以下的小孔，使得型腔内外可以通气连接，并且小孔至少是前后左右4个方向的；通过在冷等静压成型时，将型腔与压制好的在软胶套中的毛坯捆扎好后一同放入到冷等静压设备中，同时进行压制成型，所以可以成型各种非常复杂的形状；

3、本一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，将异型高性能结构陶瓷产品的制作问题彻底加以解决，同时设计出了其中关键的成型工装，能够高效、高成品率、低成本的制作出陶瓷股骨柄产品。

通过本发明制造制作方法制造出的陶瓷股骨柄假体所具有的明显的优点包括，

（1）陶瓷材料利用率高，不浪费陶瓷粉；

（2）易于成型，加工时间短，不需要使用五轴加工中心等大型设备，极大的缩短了加工时间，降低了生产成本；

（3）将以前在批量工艺生产中不可能实现的产品变为可能。

附图说明

图1为本发明成型工装整体结构装配示意图；

图2为本发明成型工装整体结构分解爆炸示意图。

图中：1、上模；1.1、上开口；1.2、上型腔；1.3、上环槽；1.4、上定位孔；1.5、上透气孔；2、软胶套模具；2.1、扎口；2.2、软胶套；3、下模；3.1、下开口；3.2、下型腔；3.3、下环槽；3.4、下定位孔；3.5、下透气孔；4、定位柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，陶瓷股骨柄假体制作方法包括以下工序，软胶套模具装粉→型腔模具压制→冷等静压成型→关键部位加工→高温烧结→成品后处理；

陶瓷股骨柄假体成型工装包括上模1、软胶套模具2、下模3和定位柱4；

其中，异型软胶套装粉工序中使用一种既软又薄，并且开口处可以结扎的异型软胶套模具2，型腔模具压制工序中使用一种开有无数个小孔的工装，该工装的小孔使得在前后左右4个方向上型腔内外连通，冷等静压成型工序中，要求将型腔模具与压制好的在异型软胶套中的毛坯捆扎好后一同放入到冷等静压设备中，同时进行压制成型。

综上，软胶套模具2包括扎口2.1和软胶套2.2，其中，扎口2.1在装粉工序中可以自由打开，使得陶瓷粉可以顺利的装入到软胶套2.2中，软胶套2.2为橡胶材质，厚度一般在0.02mm~0.2mm之间，中空半封闭结构，与扎口2.1一体成型，用于容纳陶瓷粉，并使得粉体具有一个简单的初始形状；的型腔模具压制工序中，先将软胶套模具2放入由上型腔1.2和下型腔3.2组成的空腔中，一般放入时，由于粉体还未被压缩，所以上模1和下模3之间会有一定的空隙，位置对齐后，使用定位柱4穿过上定位孔1.4和下定位孔3.4，使得上模1和下模3除上下方向外均无法移动或转动，定位完成后，扎口2.1将自动位于上开口1.1和下开口3.1之间，此时，扎口2.1扎住但不用扎紧，以便于软胶套模具2中的空气排出，装配完成后，将装配体放到小型压力机上，加压时，压力值设定在1000n~10000n之间，优选为2000n，加压时间在5s~60s之间，优选加压时间为10s；装配体在加压完成后，不应立即取下，此时，使用抽真空工具插入到扎口2.1中，抽出软胶套模具2中的空气，并迅速的将扎口2.1扎紧，以防止空气再次进入到软胶套模具2中，此时，压力机泄压，并用扎带围绕上环槽1.3和下环槽3.3组成的环槽将装配体扎紧，以防止上模1和下模3之间产生过大或不均匀的间隙；被扎带捆扎好的装配体放入到冷等静压设备中，此时压力通过上透气孔1.5和下透气孔3.5直接作用到软胶套模具2上，从而对里面的毛坯进行强力压制，上透气孔1.5和下透气孔3.5的小孔截面形状为圆形、三角形、四边形或多边形，优选为圆形，直径范围为0.1mm~2mm，优选为0.8mm，此时冷等静压设备的压力参数设置在200mpa~500mpa之间，优选压力为300mpa，保压时间为1min~10min，优选时间为5min。

本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种陶瓷股骨柄假体制作方法，其制作流程包括：软胶套模具装粉→型腔模具压制→冷等静压成型→关键部位加工→高温烧结→成品后处理；

该制作方法，是在干粉成型法上的改良，加入了模具成型的思路，并在不断的实验摸索中，将传统中干粉模具成型时的问题一一加以解决，如脱模时粘粉，导致毛坯破损的问题，细节特征无法准确成型的问题等等；

本一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，采用了异型软胶套装粉，既不同于硬的橡胶胶套，也不同于钢制模具，它既软又薄，开口处可以结扎；通过在型腔模具上开了无数个1mm以下的小孔，使得型腔内外可以通气连接，并且小孔至少是前后左右4个方向的；通过在冷等静压成型时，将型腔与压制好的在软胶套中的毛坯捆扎好后一同放入到冷等静压设备中，同时进行压制成型，所以可以成型各种非常复杂的形状；

本一种陶瓷股骨柄假体制作方法及成型工装，将异型高性能结构陶瓷产品的制作问题彻底加以解决，同时设计出了其中关键的成型工装，能够高效、高成品率、低成本的制作出陶瓷股骨柄产品；

制作流程在上述说明书中已基本叙述完成，然后，冷等静压完成后，将陶瓷毛坯产品从异型软胶套中取出待下次继续使用，成型的陶瓷毛坯因为只需要在关键部位进行机械加工即可，如陶瓷股骨柄假体需要对锥头进行加工，柄身部分进行打磨，即可进行高温烧结，烧结完成后的陶瓷股骨柄假体在颈部进行抛光处理，必要时对锥头进行磨削，保证尺寸和形状精度即可投入使用；

通过本发明制造制作方法制造出的陶瓷股骨柄假体所具有的明显的优点包括，

（1）陶瓷材料利用率高，不浪费陶瓷粉；

（2）易于成型，加工时间短，不需要使用五轴加工中心等大型设备，极大的缩短了加工时间，降低了生产成本；

（3）将以前在批量工艺生产中不可能实现的产品变为可能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。