CN106346677B - 一种聚乳酸胚材锻压强化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乳酸锻压强化设备，将聚乳酸胚材进行进一步加工，通过外加压力的作用使其产生形变，并产生取向效应，进而提高最终获得的型材的强度。获得的型材可以用于医学领域，用于制备骨折后固定断骨的骨螺钉。

Description

一种聚乳酸胚材锻压强化设备
技术领域
本发明涉及一种锻压成形设备，特别涉及一种用于聚乳酸的锻压强化设备。
背景技术
聚乳酸作为一种可降解材料，有良好的组织相容性，因此在医学用上有广泛的用途，但是常规方法制备的聚乳酸因为强度和保持性低，制约了其应用。
由于聚乳酸可以通过自增强技术加工成型，不需要引入增强相，即不会增加增强相与集体在化学结构上的界面，因此通过自增强技术加工成型来提高聚乳酸强度，是研究聚乳酸材料作为骨折内固定器件的理想方法。聚乳酸的自增强技术主要有纤维集束模压成型技术、定向自由拉伸技术、收缩拉伸技术和固态挤出技术，这些技术可以获得初始弯曲强度为200MPa以上的聚乳酸棒材，但是对技术和设备要求较高。
发明内容
本发明提供一种用于骨折内固定器件的骨螺钉的聚乳酸材料锻压强化设备，设备要求不高，且材料无需经受长时间高温，分子量损失较小。
本发明公开了一种聚乳酸胚材锻压强化设备，包括设备活动板和设备工作台，设备活动板通过设备导向柱固定在设备工作台上方，设备活动板的底部设有压块，压块通过前模板固定在设备活动板的底部；设备工作台上设有底板，底板上设有顶块和后模板，后模板中设有型腔，顶块设置在型腔中；
底板上设有顶针底板和顶针面板，顶针面板通过螺栓固定在顶针底板上方，顶针面板上设有顶块固定槽，顶块使用定位销固定在顶针面板中；
设备活动板沿设备导向柱向下运动，带动顶块卡入型腔。
优选的，后模板包括可拆卸的模芯，型腔设置在模芯中。锻压结束后，可以直接取出模芯进行冷却，而不是将整个后模板进行冷却；如此就可以放入其他模芯继续进行下一次锻压强化，避免加工中断，节约时间。另外，更换的模芯可以有不同尺寸、形状的型腔，可以使用同一套设备加工出不同形状尺寸的聚乳酸型材。
优选的，后模板包括加热回路，加热回路为设置在后模板中的多个相互连通的圆柱孔。在加热回路中灌入热油，就可以对后模板进行加热，也可以在加热回路中插入电热棒对后模板进行加热。
优选的，后模板包括冷却回路，冷却回路为设置在后模板中的多个相互连通的圆柱孔。在冷却回路中灌入冷水即可冷却后模板，进而达到迅速冷却型材的目的，避免型材长时间在高温环境中发生晶粒长大，强度下降。
顶针底板的左右两侧设有模脚，模脚设置在设备工作台上，模脚中设有螺钉，螺钉将模脚固定在底板和后模板中间，形成一个可以让顶块活动的空间，螺钉的底端设置在设备工作台中，螺钉的顶端设置在后模板中。
优选的，后模板与顶针面板之间通过回针连接，回针处设有弹簧。弹簧对压块下压起到缓冲作用，减小压块对顶块的冲击，延长模具使用寿命，并且能够辅助顶块回位。
型腔的横截面积为(4X50)mm2-(10X100)mm2，在此范围内，胚材发生的形变能够实现最终型材中的取向结构，进而增强型材的强度。
胚材的高度变化范围为6:1-2:1，在此范围内，胚材发生的形变能够实现最终型材中的取向结构，进而增强型材的强度。
优选的，型腔的横截面积为(6X80)mm2-(8X80)mm2，胚材的高度变化为5:1-3:1，在此条件下，型材的抗弯强度能够达到310Mpa。
本发明还公开了一种使用聚乳酸胚材锻压强化设备的锻压工艺，步骤如下：
A、将胚材放入温度在120℃至180℃的型腔；
B、胚材放入型腔3-10分钟后压块下压，合模锻压，并以5-20mm/min的速度下压至预定位置；
C、压块下压至预定位置后，进行保压，并在2分钟内将型腔温度冷却至60℃以下；
D、当型腔温度低于40℃时，解除压力，取出成品型材。
优选的，当压块下压至预定位置后，取出模芯冷却。直接取出模芯进行冷却，而不是将整个后模板进行冷却，可以放入其他模芯继续进行下一次锻压强化，避免加工中断，节约时间。
本发明的有益效果：采用本发明的工艺及设备，对设备要求不高，加工条件要求也较低，可以制备出弯曲强度在310MPa以上的聚乳酸型材。
附图说明
图1为本发明的结构分解示意图；
图2为本发明的后模板的右视图；
图3为图2的A-A剖面示意图；
图4为图2的B-B剖面示意图；
图5为后模板的主视图；
图6为图5的C-C剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明提供一种用于骨折内固定器件的骨螺钉的聚乳酸材料锻压强化设备，设备要求不高，且材料无需经受长时间高温，分子量损失较小。
如图1所示，本发明公开了一种聚乳酸胚材锻压强化设备，包括设备活动板1和设备工作台2，设备活动板1通过设备导向柱3固定在设备工作台上方，设备活动板1的底部设有压块5，压块通过前模板4固定在设备活动板1的底部；设备工作台2上设有底板10，底板10上设有顶块6和后模板7，后模板7中设有型腔7d，顶块6设置在型腔7d中；
底板10上设有顶针底板8和顶针面板9，顶针面板9通过螺栓固定在顶针底板8的上方，顶针面板9上设有顶块固定槽，顶块6使用定位销固定在顶针面板中；
设备活动板沿设备导向柱向下运动，带动顶块卡入型腔。
制备型材时，首先对后模板进行预热，然后将聚乳酸胚材放入型腔中，聚乳酸胚材在高温作用下软化，然后设备活动板带动压块向下运行至指定位置，使聚乳酸胚材达到预定尺寸。
在本发明的一个实施例中，后模板包括可拆卸的模芯，型腔设置在模芯中。锻压结束后，可以直接取出模芯进行冷却，而不是将整个后模板进行冷却；如此就可以放入其他模芯继续进行下一次锻压强化，避免加工中断，节约时间。另外，更换的模芯可以有不同尺寸、形状的型腔，可以使用同一套设备加工出不同形状尺寸的聚乳酸型材。
如图2-4所示，在本发明的一个实施例中，后模板包括加热回路7a和7b，图2为本发明的后模板的右视图，图3和图4分别为后模板的A-A剖面示意图何B-B剖面示意图。加热回路为设置在后模板中的多个相互连通的圆柱孔。在加热回路中灌入适当温度的热油，就可以对后模板进行加热，也可以在加热回路中插入电热棒对后模板进行加热。
如图5和图6所示，在本发明的一个实施例中，后模板包括冷却回路7c，图5为本发明的后模板的主视图，图6为后模板的C-C剖面示意图。冷却回路7c为设置在后模板中的多个相互连通的圆柱孔。在冷却回路中灌入冷水即可冷却后模板，进而达到迅速冷却型材的目的，避免型材长时间在高温环境中发生晶粒长大，强度下降。
在本发明的一个实施例中，设置可拆卸的模芯，就不需要设置冷却回路，直接取出模芯冷却即可。
顶针底板的左右两侧设有模脚，模脚设置在设备工作台上，模脚中设有顶螺栓，螺栓的底端设置在设备工作台中，螺栓的顶端设置在后模板中，螺钉将模脚固定在底板和后模板中间，形成一个可以让顶块活动的空间。
优选的，后模板与顶针面板之间通过回针连接，回针处设有弹簧。弹簧对压块下压起到缓冲作用，减小压块对顶块的冲击，延长模具使用寿命。
型腔的横截面积范围为(4X50)mm2-(10X100)mm2(胚材横截面积与型腔横截面积比例)，在此范围内，胚材发生的形变能够实现最终型材中的取向结构，进而增强型材的强度。
胚材的高度变化范围为6:1-2:1，在此范围内，胚材发生的形变能够实现最终型材中的取向结构，进而增强型材的强度。
在本发明的一个实施例中，型腔的横截面积为(6X80)mm2-(8X80)mm2，胚材的高度变化为5:1-3:1，在此条件下，型材的抗弯强度能够达到310Mpa。
本发明还公开了一种使用聚乳酸胚材锻压强化设备的锻压工艺，步骤如下：
A、将胚材放入温度在120℃至180℃的型腔；
B、胚材放入型腔3-10分钟后压块下压，合模锻压，并以5-20mm/min的速度下压至预定位置；
C、压块下压至预定位置后，进行保压，并在2分钟内将型腔温度冷却至60℃以下；
D、当型腔温度低于40℃时，解除压力，取出成品型材。
在本发明的一个实施例中，当压块下压至预定位置后，取出模芯冷却。直接取出模芯进行冷却，而不是将整个后模板进行冷却，可以放入其他模芯继续进行下一次锻压强化，避免加工中断，节约时间。
在本发明的一个实施例中，型腔的横截面积为(6X80)mm2-(8X80)mm2，胚材的高度变化为4:1-3:1，在此条件下，型材的抗弯强度能够达到310Mpa。
在本发明的一个实施例中，使用聚乳酸胚材锻压强化设备的锻压工艺，步骤如下：
A、将胚材放入温度在140℃至160℃的型腔；
B、胚材放入型腔5-8分钟后压块下压，合模锻压，并以10-15mm/min的速度下压至预定位置；
C、压块下压至预定位置后，进行保压，并在2分钟内将型腔温度冷却至60℃以下；
D、当型腔温度低于40℃时，解除压力，取出成品型材。
本发明的有益效果：采用本发明的工艺及设备，对设备要求不高，加工条件要求也较低，可以制备出弯曲强度在310MPa以上的聚乳酸型材。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (2)

1.一种使用聚乳酸胚材锻压强化设备的锻压工艺，其特征在于，步骤如下：
A、将胚材放入温度在120℃至180℃的型腔；
B、胚材放入型腔3-10分钟后压块下压，合模锻压，并以5-20mm/min的速度下压至预定位置；
C、压块下压至预定位置后，进行保压，并在2分钟内将型腔温度冷却至60℃以下；
D、当型腔温度低于40℃时，解除压力，取出成品型材，
其中，所述聚乳酸胚材锻压强化设备包括设备活动板和设备工作台，设备活动板通过设备导向柱固定在设备工作台上方，所述设备活动板的底部设有压块，压块通过前模板固定在设备活动板的底部；所述设备工作台上设有底板，底板上设有顶块和后模板，所述后模板中设有型腔，顶块设置在型腔中；
所述底板上设有顶针底板和顶针面板，顶针面板通过螺栓固定在顶针底板上方，顶针面板上设有顶块固定槽，顶块使用定位销固定在顶针面板中，且所述后模板与所述顶针面板之间通过回针连接，回针处设有弹簧；
设备活动板沿设备导向柱向下运动，带动顶块卡入所述型腔；
所述顶针底板的左右两侧设有模脚，模脚设置在设备工作台上，模脚中设有螺钉，螺钉将模脚固定在底板和后模板中间，形成一个可以让顶块活动的空间，螺钉的底端设置在设备工作台中，螺钉的顶端设置在后模板中；
所述型腔的横截面积的范围为(6×80)mm2-(8×80)mm2，且所述胚材的高度变化范围为5：1-3：1。
2.根据权利要求1所述的一种使用 聚乳酸胚材锻压强化设备的锻压工艺，其特征在于，当压块下压至预定位置后，取出模芯冷却。
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