CN103770264A - 大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具和加工方法。所述加工模具由副压模和主压模两级压模上下组装而成，压模间通过可拆卸的方式连接在一起。所述加工方法使用所述加工模具进行，包括组装模具、填料、初压、拆分模具、加压、保压、卸压、脱模、机加工和后处理等步骤。实施本发明，可以利用小型压力机进行大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的模压成型，并具有模具成本低、模具损耗少、压力机功耗低、产品质量稳定、生产效率高等优点，实施应用前景广阔。

Description

大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具及加工方法

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种股骨头支撑装置的加工模具，具体涉及一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具及加工方法。

背景技术

矿化胶原是采用体外仿生矿化技术，通过钙盐和磷盐在胶原纤维上自组装而成的一种仿生材料（见中国发明专利01129699.2）。该材料具有与人体天然骨组织一致的成分和微观结构，生物相容性好，并具备良好的成骨活性，是一种理想的人工骨修复材料（见：Du C, Cui F Z, Feng Q L, et al. J. Biomed. Mater. Res., 1998, 42(4): 540-548）。矿化胶原可以通过模压的方法加工成高强度人工骨修复材料，其强度可与人体皮质骨相媲美，能够满足人体承重部位骨缺损修复的需要。

然而，在矿化胶原基产品的模压成型工艺中，我们发现，长径比大于等于4的大长径比产品利用小型压力机难以一次成型。大长径比产品的一次模压成型中，模具填料所需空间高度通常是产品高度的5 ~ 10倍，普通模具往往装不下所需物料，若边压制边装料，压制过程中会造成分层，产品质量不保。如果使用高模具，则模具的加工制造困难，对于常见的9 ~ 11 mm直径大长径比股骨头支撑装置，即使长径比仅为4，模具内腔也需要提供至少180 ~ 220 mm的长直空间，这对模具钢的线切割加工工艺精度要求非常高，从而导致模具制造成本过高。另一方面，高模具要求与之配套的压柱也具有较大的长径比，则在高模具的使用过程中，压柱与模具内壁接触面积随着模压的进行持续增加，摩擦力也随之持续增大，需要压力机提供更大的输出功率和更多的输出功，容易造成模具及压柱损坏；同时，压力机很难保证使用过程中一直沿细长压柱的轴向施压，而偏心受压亦容易造成压柱的损坏，并伤及模具。

此外，大长径比矿化胶原基产品在模压成型过程中极易由于压力分布不均而出现分层，模拟体液浸泡测试时产品表面很快出现裂纹甚至发生整体溃散。在成型工艺中延长加压过程的时间可以一定程度上避免分层的出现，但却延长了生产时间，降低了生产效率。因此，特定模具的设计和模压工艺是大长径比矿化胶原产品制造工艺中急需改进的方面。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具。该模具由副压模和主压模两级压模上下组装而成，压模间通过可拆卸的方式连接在一起。

本发明还提供大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工方法，该加工方法使用所述加工模具进行，包括组装模具、填料、初压、拆分模具、加压、保压、卸压、脱模等步骤。

在产品模压成型过程中，首先将两级压模连接在一起，在模具中装入矿化胶原，通过手动加压使物料全部进入主压模中；然后卸去副压模，向主压模加压至所需压力的80% ~ 95%；再卸去底座，加压至所需压力，保压一定时间后脱模；最后进行机加工和表面处理，获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置产品。

本发明的第一方面，提供一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具。整套模具由7部分组成：主压模、副压模、外固定套、底座、上压柱、下压柱和加料漏斗。

模具在材质上具有以下特点：

整套模具全部由不锈钢制成，其中：

副压模、底座和加料漏斗由316L不锈钢制成；

主压模、上压柱和下压柱由贝氏体不锈钢制成；

外固定套由内、外两部分组成，内部套芯由贝氏体不锈钢制成，外部套皮由316L不锈钢制成。

贝氏体不锈钢热处理后硬度可达HRC = 40 ~ 60，具有良好的耐磨性能和韧性，可完全满足高压模具的要求。

模具在结构上具有以下特点：

1、主压模、副压模和底座内部均具有上下贯通、各水平截面形状一致的腔体，且主压模、副压模和底座内部腔体的水平截面形状也相同，该水平截面通常为圆形；

2、副压模和主压模通过可拆卸的方式连接在一起，并在内部形成上下贯通、各水平截面形状一致的腔体；

3、为便于压后脱模，主压模被整体均分成3部分分离模。组合后内经壁粗糙度Ra < 0.4，既通常所说的“镜面光”。

4、外固定套安装在主压模外部，并环绕主压模一周；

5、上压柱和下压柱均呈柱状，截面形状与主压模和副压模内部腔体的水平截面形状相同；

6、底座放置在主压模下方，俯视时其外部轮廓能够被主压模完全覆盖。

模具各组成部分的详细描述如下：

主压模高度为80 ~ 200 mm，外形呈圆台形，由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。为便于与副模具连接，主压模上部有与副压模连接的细牙螺纹。主压模外需加外固定套，为便于固定和起模，设计主压模外表面圆具有8° ~ 10°的锥度。

外固定套起固定主压模的作用，由两部分组成，即套芯和套皮。接触主压模部分为套芯，具有较高硬度，以防止主压模外撑而变形。套芯由热处理后硬度较高的贝氏体不锈钢制成，厚度为5 ~ 10 mm，且其内经有与主压模相适应的锥度，精度为 ± 0.01 mm。然而，高硬度的套芯在高压下易碎裂，因此外固定套外部为套皮，具有较大韧性，由316L不锈钢制成，厚度为22 ~ 30 mm。套芯和套皮紧配合装配，整个外固定套最小壁厚度不小于30 mm。

副压模高度为80 ~ 200 mm，在工作期间需与主压模有很好的连接。工作期间用于初始加压，在较低压力（手动加压，施加在物料上的压强通常不高于10 MPa）下即可将物料压入主压模中，因此可用成本较低的316L不锈钢制作。副压模下部内经带细牙螺纹与主压模配合。主压模和副压模扣接后，同心轴要求 ± 0.01 mm。

副压模上部可视情况安装加料漏斗，例如所压工件直径非常细。加料漏斗与副压模间通过螺扣连接。加料漏斗用316L不锈钢制成。

底座用316L不锈钢制成，直径小于主压模底面直径，间隙尺寸 > 1 mm。装料前底座支撑住主压模，外固定套可以在底座的支撑下紧固主压模。

上压柱由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。上压柱与主压模、副压模内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm。上压柱长度大于副压模高度，表面粗糙度Ra < 0.4。

下压柱由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。下压柱与主压模、底座内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm。下压柱长度大于底座高度10 ~ 20 mm，表面粗糙度Ra < 0.4。

下压柱可以穿透底座，且与主压模组合后，进入主压模10 ~ 20 mm。在工作期间，当压力达到一定程度时，卸掉底座再加压，下压柱和上压柱可以起到双压的作用。

上压柱和下压柱的截面为圆形、矩形、梯形、平行四边形或者不规则形状，通常为圆形；上压柱的下表面和下压柱的上表面为平面、曲面或各种凹凸结构。

本发明的第二方面，提供一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工方法，依次包括以下步骤：组装模具、填料、初压、拆分模具、加压、保压、卸压、脱模、机加工、后处理。

步骤S1、组装模具：将模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料。

步骤S2、填料：根据所加工产品计算出矿化胶原用量，称料，并将物料装入模具中。

步骤S3、初压：将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱，因上压柱的长度大于副压模的高度，可保证上压柱下端已进入主压模。

步骤S4、拆分模具：取出上压柱，卸下副压摸。

步骤S5、加压：将上压柱装入主压模，加压，当达到所需压力80% ~ 95%时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到所需压力。

步骤S6、保压：保持压力机施加在模具上的压力5 ~ 20分钟。

步骤S7、卸压：操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放。

步骤S8：脱模：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒。

步骤S9：机加工：对矿化胶原棒的两端进行倒角，在一端车出一定长度的螺纹，将余下的主体部分加工成所需外径，沿中心轴加工出直径为矿化胶原棒主体部分外径30% ~ 60%的通孔，在侧壁上加工出5 ~ 20个由外表面直达通孔的直径0.3 ~ 1.0 mm的小孔。

步骤S10、后处理：对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

其中，步骤S2所述矿化胶原为按照以下步骤制备的材料：

步骤S1：在酸溶的胶原溶液中缓慢滴加含有钙离子的溶液，滴加量为每克胶原滴加钙离子0.01 ~ 0.16 mol，滴加的同时搅拌，其中的酸为盐酸、硝酸或乙酸中的任何一种，胶原溶液的浓度为5.0 × 10^-5 ~ 5.0 × 10^-3 g/ml；

步骤S2：在上述步骤S1的溶液中边搅拌边缓慢滴加含磷酸根离子的水溶液，加入的磷酸根离子的量与加入的钙离子的量的摩尔比为Ca/P = 1/1 ~ 2/1；

步骤S3：在上述步骤S2的溶液中边搅拌边缓慢滴加NaOH溶液至pH值为6 ~ 8；

步骤S4：将溶液静置1 ~ 5天，弃去上清，离心分离出沉淀，用去离子水清洗后，进行冷冻干燥，随后研磨制得矿化胶原材料。

其中，步骤S5所述所需压力与产品横截面积有关，最终在所装填物料上产生的压强为900 ~ 1200 MPa。

本发明适用于在60吨以下小型压力机上进行大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的模压成型，适用于压制Φ = 5 ~ 20 mm以及相适合尺寸的异形断面、高度为50 ~ 140 mm的产品。

实施本发明，具有以下显著优点：

1、可以利用小型压力机进行大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的模压成型，而无需采用大、中型压力机，节省了生产成本；

2、主、副压模的设计避免了全部使用昂贵的贝氏体不锈钢制造高模具，降低了模具制造成本；

3、初压和加压步骤中，上压柱分别只与主压模或副压模接触，与采用整体高模具相比降低了压力机输出功，并减少了模具损耗；

4、主、副压模配合使用的加工工艺虽然将加压过程分为初压和加压两步，但两步均可快速进行，获得的产品不存在分层等质量问题，提高了生产效率和产品质量。

因此，本发明所提供的大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置加工模具及加工方法成本低、效率高、操作简便、产品质量稳定，发明的实施应用前景广阔。

 

附图说明

图1为本发明实施例所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置加工模具的设计图；

图2为本发明实施例所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置加工方法的工艺流程图。

图3为本发明实施例1所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的实物照片。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的内容，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的实施例所述矿化胶原材料的制备步骤为：

步骤S1：在乙酸溶解的胶原溶液中缓慢滴加氯化钙溶液，胶原溶液的浓度为5.0 × 10^-4 g/ml，滴加量为每克胶原滴加钙离子0.1 mol，滴加的同时搅拌；

步骤S2：在上述步骤S1的溶液中边搅拌边缓慢滴加磷酸氢二钠的水溶液，加入的磷酸根离子的量与加入的钙离子的量的摩尔比为Ca/P = 5/3；

步骤S3：在上述步骤S2的溶液中边搅拌边缓慢滴加NaOH溶液至pH值为7；

步骤S4：将溶液静置3天，弃去上清，离心分离出沉淀，用去离子水离心清洗5次，进行冷冻干燥，随后研磨制得矿化胶原材料。

图1为本发明实施例所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置加工模具的设计图。整套模具由7部分组成：主压模（1）、副压模（2）、外固定套（3）、底座（4）、上压柱（5）、下压柱（6）和加料漏斗（7）。整套模具全部由不锈钢制成，其中：副压模（2）、底座（4）、加料漏斗（7）由316L不锈钢制成；主压模（1）、上压柱（5）、下压柱（6）由贝氏体不锈钢制成；外固定套（3）由内、外两部分组成，内部套芯（3-1）由贝氏体不锈钢制成，外部套皮（3-2）由316L不锈钢制成。

该实施例的模具在结构上具有以下特点：

1、主压模（1）、副压模（2）和底座（4）内部均具有上下贯通的圆柱形腔体，且主压模（1）、副压模（2）和底座（4）内部腔体的直径也相同；

2、副压模（2）和主压模（1）通过细牙螺纹连接在一起，并在内部形成上下贯通的圆柱形腔体；

3、为便于压后脱模，主压模（1）被整体均分成3部分分离模，组合后内经壁粗糙度Ra < 0.4，既通常所说的“镜面光”。

4、外固定套（3）安装在主压模外部，并环绕主压模（1）一周；

5、上压柱（5）和下压柱（6）均呈圆柱形，直径与主压模（1）和副压模（2）内部圆柱形腔体的直径相同；

6、底座（4）为圆柱形，直径小于主压模（1）的直径，放置在主压模（1）下方。

该实施例的模具各组成部分的详细描述如下：

主压模（1）高度为80 ~ 200 mm，外形呈圆台形，由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。为便于与副模具连接，主压模上部有与副压模连接的细牙螺纹。主压模外需加外固定套，为便于固定和起模，设计主压模外表面圆具有8° ~ 10°的锥度。

外固定套（3）起固定主压模的作用，由两部分组成，即套芯（3-1）和套皮（3-2）。接触主压模（1）部分为套芯（3-1），具有较高硬度，以防止主压模（1）外撑而变形。套芯（3-1）由热处理后硬度较高的贝氏体不锈钢制成，厚度为5 ~ 10 mm，且其内经有与主压模（1）相适应的锥度，精度为 ± 0.01 mm。然而，高硬度的套芯（3-1）在高压下易碎裂，因此外固定套（3）外部为套皮（3-2），具有较大韧性，由316L不锈钢制成，厚度为22 ~ 30 mm。套芯（3-1）和套皮（3-2）紧配合装配，整个外固定套（3）最小壁厚度不小于30 mm。

副压模（2）高度为80 ~ 200 mm，外形呈圆柱形，在工作期间需与主压模（1）有很好的连接。工作期间用于初始加压，在较低压力（手动加压，施加在物料上的压强通常不高于10 MPa）下即可将物料压入主压模（1）中，因此可用成本较低的316L不锈钢制作。副压模（2）下部内经带细牙螺纹与主压模（1）配合。主压模（1）和副压模（2）扣接后，同心轴要求 ± 0.01 mm。

副压模（2）上部安装有加料漏斗（7）。加料漏斗（7）与副压模（2）间通过螺扣连接。加料漏斗（7）用316L不锈钢制成。

底座（4）用316L不锈钢制成，直径小于主压模（1）底面直径，间隙尺寸 > 1 mm。装料前底座（4）支撑住主压模（1），外固定套（3）可以在底座（4）的支撑下紧固主压模（1）。

上压柱（5）由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。上压柱（5）与主压模（1）、副压模（2）内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm。上压柱（5）长度大于副压模（2）高度，表面粗糙度Ra < 0.4。

下压柱（6）由贝氏体不锈钢制成，硬度可达HRC = 40 ~ 60。下压柱（6）与主压模（1）、底座（4）内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm。下压柱（6）长度大于底座（4）高度10 ~ 20 mm，表面粗糙度Ra < 0.4。

下压柱（6）可以穿透底座（4），且与主压模（1）组合后，进入主压模（1）10 ~ 20 mm。在工作期间，当压力达到一定程度时，卸掉底座（4）再加压，下压柱（6）和上压柱（5）可以起到双压的作用。

上压柱（5）的下表面和下压柱（6）的上表面均为平面。

图2为本发明实施例所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置加工方法的工艺流程图。该加工方法依次包括以下步骤：组装模具、填料、初压、拆分模具、加压、保压、卸压、脱模、机加工、后处理。

步骤S1、组装模具：将模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料。

步骤S2、填料：根据所加工产品计算出矿化胶原用量，称料，并将物料装入模具中。

步骤S3、初压：将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱，因上压柱的长度大于副压模的高度，可保证上压柱下端已进入主压模。

步骤S4、拆分模具：取出上压柱，卸下副压摸。

步骤S5、加压：将上压柱装入主压模，加压，当达到所需压力80% ~ 95%时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到所需压力。

步骤S6、保压：保持压力机施加在模具上的压力5 ~ 20分钟。

步骤S7、卸压：操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放。

步骤S8：脱模：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒。

步骤S9：机加工：对矿化胶原棒的两端进行倒角，在一端车出长度15 ~ 25 mm的螺纹，将余下的主体部分加工成外径9 ~ 12 mm，沿中心轴加工出直径为矿化胶原棒主体部分外径30% ~ 60%的通孔，在侧壁上加工出5 ~ 20个由外表面直达通孔的直径0.3 ~ 1.0 mm的小孔。

步骤S10、后处理：对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

其中，步骤S5所述所需压力与产品横截面积有关，最终产生的压强为900 ~ 1200 MPa。

实施例1，制作Φ 10 mm × L 90 mm的大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置

步骤S1、将主、副压模内径为14 mm的模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料。

步骤S2、称取23.7 g矿化胶原，并装入模具中。

步骤S3、将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱。

步骤S4、取出上压柱，卸下副压摸。

步骤S5、将上压柱装入主压模，加压，当施加在物料上的压力达到137 kN时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到153 kN。

步骤S6、保持压力机施加在模具上的压力10分钟。

步骤S7、操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放。

步骤S8：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒。

步骤S9：对矿化胶原棒的两端进行45°倒角，在一端车出螺距1.0 mm、总长18.0 mm的螺纹，将余下的主体部分外径车成10 mm，沿中心轴加工出Φ = 4.0 mm的通孔，在侧壁上加工出12个由外表面直达通孔的直径0.5 mm的小孔。

步骤S10、对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

图3为本发明实施例1所述大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的实物照片。

实施例2，制作Φ 12 mm × L 120 mm的大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置

步骤S1、将主、副压模内径为16 mm的模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料。

步骤S2、称取41.2 g矿化胶原，并装入模具中。

步骤S3、将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱。

步骤S4、取出上压柱，卸下副压摸。

步骤S5、将上压柱装入主压模，加压，当施加在物料上的压力达到200 kN时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到222 kN。

步骤S6、保持压力机施加在模具上的压力16分钟。

步骤S7、操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放。

步骤S8：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒。

步骤S9：对矿化胶原棒的两端进行45°倒角，在一端车出螺距1.0 mm、总长20.0 mm的螺纹，将余下的主体部分外径车成12 mm，沿中心轴加工出Φ = 6.4 mm的通孔，在侧壁上加工出16个由外表面直达通孔的直径0.75 mm的小孔。

步骤S10、对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

实施例3，制作Φ 9 mm × L 125 mm的大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置

步骤S1、将主、副压模内径为13 mm的模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料。

步骤S2、称取28.4 g矿化胶原，并装入模具中。

步骤S3、将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱。

步骤S4、取出上压柱，卸下副压摸。

步骤S5、将上压柱装入主压模，加压，当施加在物料上的压力达到113 kN时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到134 kN。

步骤S6、保持压力机施加在模具上的压力12分钟。

步骤S7、操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放。

步骤S8：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒。

步骤S9：对矿化胶原棒的两端进行45°倒角，在一端车出螺距1.0 mm、总长20.0 mm的螺纹，将余下的主体部分外径车成9 mm，沿中心轴加工出Φ = 4.6 mm的通孔，在侧壁上加工出8个由外表面直达通孔的直径0.45 mm的小孔。

步骤S10、对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (12)

1.一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

整套模具由7部分组成：主压模、副压模、外固定套、底座、上压柱、下压柱和加料漏斗；

整套模具全部由不锈钢制成，其中，副压模、底座和加料漏斗由316L不锈钢制成，主压模、上压柱和下压柱由贝氏体不锈钢制成，外固定套由内、外两部分组成，内部套芯由贝氏体不锈钢制成，外部套皮由316L不锈钢制成；

主压模、副压模和底座内部均具有上下贯通、各水平截面形状一致的腔体，且主压模、副压模和底座内部腔体的水平截面形状也相同；

副压模和主压模通过可拆卸的方式连接在一起，并在内部形成上下贯通、各水平截面形状一致的腔体；

主压模被整体均分成3部分分离模，分离膜组合后内经壁粗糙度Ra < 0.4；

外固定套安装在主压模外部，并环绕主压模一周；

上压柱和下压柱均呈柱状，截面形状与主压模和副压模内部腔体的水平截面形状相同；

底座放置在主压模下方，俯视时其外部轮廓能够被主压模完全覆盖。

2.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

主压模高度为80 ~ 200 mm，外形呈圆台形，具有8° ~ 10°的锥度；

主压模上部有与副压模连接的连接机构，该连接机构优选为细牙螺纹。

3.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

副压模高度为80 ~ 200 mm，下部有与主压模连接的连接机构，该连接机构优选为细牙螺纹；

主压模和副压模连接后，同心轴要求 ± 0.01 mm。

4.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

外固定套由套芯和套皮两部分组成；

外固定套接触主压模部分为套芯，由热处理后硬度较高的贝氏体不锈钢制成，厚度为5 ~ 10 mm，且其内经有与主压模相适应的锥度，精度为 ± 0.01 mm；

外固定套外部为套皮，由316L不锈钢制成，厚度为22 ~ 30 mm；

套芯和套皮紧配合装配，整个外固定套最小壁厚度不小于30 mm。

5.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，副压模上部安装有316L不锈钢制成的加料漏斗，该加料漏斗与副压模间通过螺扣连接。

6.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，底座外形呈圆柱形，直径小于主压模底面直径，间隙尺寸 > 1 mm。

7.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

上压柱与主压模、副压模内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm；

上压柱长度大于副压模高度，表面粗糙度Ra < 0.4。

8.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

下压柱与主压模、底座内部腔体有配合尺寸要求，其精度 ± 0.01 mm；

下压柱长度大于底座高度10 ~ 20 mm，表面粗糙度Ra < 0.4。

9.根据权利要求1的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工模具，其特征在于，

上压柱和下压柱的截面为圆形、矩形、梯形、平行四边形或者不规则形状，优选地，该截面为圆形；

上压柱的下表面和下压柱的上表面为平面、曲面或各种凹凸结构。

10.一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工方法，依次包括以下步骤：

步骤S1、组装模具：将模具用75%医用酒精清洗干净，组装成整体，待装料；

步骤S2、填料：根据所加工产品计算出矿化胶原用量，称料，并将物料装入模具中；

步骤S3、初压：将上压柱装入副压模，在压力机上手动加压，直至不见上压柱；

步骤S4、拆分模具：取出上压柱，卸下副压摸；

步骤S5、加压：将上压柱装入主压模，加压，当达到所需压力80% ~ 95%时停机，卸掉底座，再重新加压，直至达到所需压力；

步骤S6、保压：保持压力机施加在模具上的压力5 ~ 20分钟；

步骤S7、卸压：操作压力机的卸压机构，使施加在模具上的压力完全释放；

步骤S8：脱模：将主压模从压力机上取下，分开分离模，得到矿化胶原棒；

步骤S9：机加工：对矿化胶原棒的两端进行倒角，在一端车出螺纹，沿中心轴加工出直径为矿化胶原棒外径30% ~ 60%的通孔，在侧壁上加工出5 ~ 20个由外表面直达通孔的直径0.3 ~ 1.0 mm的小孔；

步骤S10、后处理：对产品进行表面清洁，最终获得大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置。

11.根据权利要求10的一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置的加工方法，其特征在于，步骤S5所述所需压力与产品横截面积有关，最终在所装填物料上产生的压强为900 ~ 1200 MPa。

12.一种大长径比矿化胶原基股骨头支撑装置，其特征在于，该支撑装置采用权利要求10或11的任意一种方法制造而成。

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