[发明专利]一种镍－钛形状记忆合金聚髌器一次热成形复合模具及其操作方法

说明书

技术领域

本发明系一种加工人体骨骼加固器具的模具，特别是涉及镍-钛形状记忆合金聚髌器的一种热成形模具及其使用方法。

背景技术

髌骨骨折是骨科常见病。

髌骨骨折治疗原则是使关节面复位平滑，内固定牢固可靠，骨折愈合快，关节活动早恢复。故如有较明显移位及关节面不平整，宜行手术内固定治疗。以往常采用单纯钢丝或克氏针钢丝联合固定即张力带钢丝，前者须辅以石膏托外固定，影响关节功能练习，后者固定虽可靠，但手术操作繁琐且常见克氏针尾刺激皮肤，致关节活动练习时疼痛，而镍钛形态记忆合金的抗弯强度和极限强度是普通不锈钢板的18倍，弹性模量只有不锈钢的1/4，与骨接近，且耐腐蚀、生物相容性好。临床应用有操作简便，固定可靠，强度高、抗疲劳性能佳，允许早期关节功能练习，适用于各种类型髌骨骨折，无须钻孔损伤骨质，年纪较大者可不取出等优点。

形状记忆合金不但具有独特的形状记忆功能，即在低温0-5℃时，可随意变形，当温度升高至人体温度时，可以自行恢复至原来的形状，而且具有优良的生物相容性、低生物退变性和与人骨较为接近的弹性模量，这便给应用于骨科医疗领域的诸多方面提供了良好的发展前景。

聚髌器是形状记忆合金在骨科内固定领域应用的一个典型实例。聚髌器是根据髌骨的几何形状特征，制作成大小不等的系列产品，在治疗粉碎性髌骨骨折时，根据患者髌骨的实际尺寸，选用合适规格的聚髌器，在低温0-5℃的冰水中将其撑开，然后把它放在已经经过初步复位的粉碎髌骨外部，由于形状记忆合金具有独特的形状记忆功能，当其温度升高至人体温度时，可以自行恢复至原来的形状，将粉碎的髌骨牢牢固定，从而使得手术方便简捷。

聚髌器的原材料为镍-钛形状记忆合金板材，通过线切割获得产品毛坯，采用热成形获得产品的几何形状，然后再通过热处理的方式获得其记忆效应。

镍-钛形状记忆合金的热成形温度的允许温度一般范围比较小(±100℃)，过高过低的成形温度，过多的成形次数都将导致产品上出现微裂纹。聚髌器上的微裂纹有可能导致产品断裂在患者体内，产生医疗事故。因此，热成形工序必须尽可能控制好材料成形时的温度，尽可能减少成形次数。

公知，聚髌器的结构形状呈两端圆弧的凹字形。一侧为三根弯曲的爪条，另一侧为两根弯曲的爪条，三条爪和两条爪之间为一节平面底板，而且每一侧的三根或两根爪条并不在一个弧度上，相互略有差异。

其加工方式为落料、加热、热成型、脱模，由于现有技术的限制，其加工过程必须是，首先将经过线切割获得成形的平面板料毛坯加热，然后在模具中头道加热成形，将两端的三条爪和两条爪各自弯成向上弯起的弧形，这样便于上下垂直脱模，在头道热成形后再进行第二次热成形，即，将两端圆弧形的三条爪和两条爪向中间弯曲，使其达到最终凹字形成型的位置和形状。

现有技术，为了使上下模能垂直形式合模脱模，不受聚髌器产品向内弯曲凹入形状的影响，其加工工艺过程不得不采用分两次成型的办法，设置两套加工装置、制造两套上下模具，分两道工序加工制作。成型次数多，不但增加了加工的复杂性，提高了产品生产成本，而且由于在三条爪、两条爪与底部平板接触部位，在两次变形过程中变形的方向是相反的，存在双向应力，对材料的强度影响较大，使得产生裂纹的可能性进一步增大，影响产品的强度和质量，尤其是人体内部使用的辅助支架，其质量、使用寿命直接关系到患者的健康和生命安全，因此，很有必要改变其加工成形方式，改善和提高聚髌器部件的质量。

发明内容

本发明的目的拟提供一种镍-钛形状记忆合金聚髌器一次热成形复合模具及其操作方法，通过一副复合模具，一次热成形来完成聚髌器加工并使聚髌器成品每一部位变形方向相同。

本发明的目的是如此来实现的。

本发明包括上凸模和下凹模。设上凸模在上方，下凹模在下方，靠近操作者的一面为模具的前方，反之为模具的后方。

其特征在于，上凸模包括凸模块和压板。

凸模块为两端呈圆弧的腰形实体，其形状、尺寸与弯曲成形后的聚髌器相匹配，即，一侧为呈弧形的m条爪，一侧为呈弧形的n条爪，m条爪和n条爪之间为平面底板，m条爪和n条爪的爪条各自之间有大于爪条宽度的空缺沟槽，本技术方案中m为三，n为两。

上凸模的压板部件呈长条形，位于凸模块的后方，凸模块下端面的上方。

下凹模包括转动凹模块和凸轮。