一种胫骨衬垫锁合实验工装

技术领域

本发明涉及骨科膝关节产品工装卡具技术领域，具体涉及一种胫骨衬垫锁合实验工装。

背景技术

现有膝关节胫骨平台垫产品有立柱设计，根据膝关节假体在运动、屈曲过程中应力更多的集中于立柱部位的原理，现有的胫骨平台垫锁合实验采用的方式如下：

直接装配胫骨平台托和胫骨平台垫，然后将装配结构固定在试验机上，采用压配方式，用金属棒对齐胫骨平台垫立柱的中心，向下挤压立柱实现锁合强度实验。由于产品的应力集中于立柱部位，所以试验时加载位置需体现在立柱位置，现有技术也即是通过压配方式对胫骨平台垫立柱部分施加外力。

此实验方法存在以下不足：由于需要将金属棒对齐胫骨平台垫立柱的中心，因此，需要多次调节金属棒的位置使其与立柱中心位置对齐，操作较为麻烦，且产品与金属棒相接触的表面可能由于过于光滑影响施压效果，进而导致实验数据不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种胫骨衬垫锁合实验工装，用以解决现有技术中存在的至少一个上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种胫骨衬垫锁合实验工装，包括锁紧块、工装块和工装柄，所述锁紧块具有与胫骨平台垫立柱外形相适应的对接孔，所述工装块套设在锁紧块的外侧且二者之间间隙配合，所述锁紧块和工装块上分别设有四个螺纹孔，所述锁紧块上的螺纹孔为内螺纹孔，所述内螺纹孔与对接孔连通，所述工装块上的螺纹孔为外螺纹孔，相邻内螺纹孔的轴线之间的角度为∠A，相邻外螺纹孔的轴线之间的角度为∠B，∠A＝90°，∠B＝90°，所述工装柄的一端同时与同一方向的外螺纹孔和内螺纹孔螺纹配合。

本技术方案中，由于锁紧块具有与胫骨平台垫立柱外形相适应的对接孔，对接孔能够实现与胫骨平台垫立柱对接，也即是，锁紧块套在胫骨平台垫立柱外，由于对接孔的形状与胫骨平台垫立柱的形状相适应，因此，二者连接的紧密性能够得到很好的保证，本技术方案根据胫骨平台垫立柱的外形来进行配套的锁紧块的设计，使得在进行锁合实验时，能够更准确的进行胫骨平台垫锁合强度实验；由于工装块套设在锁紧块的外侧且二者之间间隙配合，也即是，工装块与锁紧块之间采用分体式的结构设计，考虑到针对不同型号胫骨平台垫的试验需求，则可以设计多种锁紧块，也即是锁紧块的外部形状与工装块进行匹配安装，锁紧块内的对接孔的形状存在差异，则当需要对不同型号的胫骨平台垫进行试验时，仅需更换锁紧块即可，而工装块和工装柄均可重复利用，最大程度的降低了工装成本及使用的便捷性；由于锁紧块和工装块上分别设有四个螺纹孔，锁紧块上的螺纹孔为内螺纹孔，内螺纹孔与对接孔连通，工装块上的螺纹孔为外螺纹孔，相邻内螺纹孔的轴线之间的角度为∠A，相邻外螺纹孔的轴线之间的角度为∠B，∠A＝90°，∠B＝90°，工装柄的一端同时与同一方向的外螺纹孔和内螺纹孔螺纹配合，则在试验的过程中，能够将工装柄安装在四个不同的方向，从而能够实现前后左右四个方向的锁合强度实验，进而满足ASTM F1814-2015《模块化/组配式髋关节和膝关节部件评定指南》的要求，且仅需一套工装即可完成四个方向的锁合强度实验，无需反复校准安装的可靠性，操作更为简单便捷。

进一步的，为了更好的实现工装柄与工装块及锁紧块的固定连接，且进一步提升锁紧块与胫骨平台垫立柱的连接强度，所述工装柄上靠近工装块的一端设有螺纹段，所述螺纹段同时与同一方向的外螺纹孔和内螺纹孔螺纹配合。

进一步的，为了更好的实现工装柄与工装块及锁紧块的固定连接，且进一步提升锁紧块与胫骨平台垫立柱的连接强度，所述螺纹段的长度大于同一方向上外螺纹孔与内螺纹孔的长度和。操作时，螺纹段可以完全伸入对接孔内，根据螺纹段从不同的方向的伸入，在不同方向实验时，均可通过伸入对接孔内的螺纹段的端部实现对胫骨平台垫立柱的抵紧，从而达到更好的锁紧效果。

进一步的，为了达到更好的锁紧效果，所述螺纹段上螺纹连接有螺母，所述螺母位于工装块的外侧。

进一步的，所述锁紧块采用3D打印技术进行锁紧块结构的打印。

本技术方案中锁紧块采用3D树脂打印，可根据不同胫骨平台垫立柱结构进行设计，且不同产品只需更换不同锁紧块，可实现多种膝关节产品胫骨衬垫锁合实验，采用3D打印技术目的为了更好的与胫骨平台垫立柱部位进行锁紧，工装柄和工装块可重复利用。

进一步的，为了使得锁紧块和工装块能够达到更便捷的配合安装效果，所述锁紧块为方形锁紧块，所述工装块为方形工装块，所述方形工装块具有方形内孔，所述锁紧块位于方形内孔内且二者之间间隙配合。也即是，方形锁紧块和方形工装块的设计，不仅能够便于在四个方向上设置螺纹孔，同时在二者对接安装之后，能够自动实现内螺纹孔和外螺纹孔的自动对齐，无需进行其他调试操作，使用更为便捷。

进一步的，为了提升结构的紧凑性，所述锁紧块和工装块的厚度相等。

进一步的，为了在安装过程中能够更直观的反馈安装状态，且简化结构设计，使用状态下，所述锁紧块的上端与胫骨平台垫立柱的上端平齐。

进一步的，为了在安装过程中能够更直观的反馈安装状态，且简化结构设计，所述对接孔的上端完全贯穿锁紧块的上端。

进一步的，为了更好的实现对胫骨平台托的固定，还包括胫骨平台托工装，所述胫骨平台托工装内填充有用于固定胫骨平台托的牙托粉或骨水泥。

本发明的有益效果为：本技术方案中，由于锁紧块具有与胫骨平台垫立柱外形相适应的对接孔，对接孔能够实现与胫骨平台垫立柱对接，也即是，锁紧块套在胫骨平台垫立柱外，由于对接孔的形状与胫骨平台垫立柱的形状相适应，因此，二者连接的紧密性能够得到很好的保证，本技术方案根据胫骨平台垫立柱的外形来进行配套的锁紧块的设计，使得在进行锁合实验时，能够更准确的进行胫骨平台垫锁合强度实验；由于工装块套设在锁紧块的外侧且二者之间间隙配合，也即是，工装块与锁紧块之间采用分体式的结构设计，考虑到针对不同型号胫骨平台垫的试验需求，则可以设计多种锁紧块，也即是锁紧块的外部形状与工装块进行匹配安装，锁紧块内的对接孔的形状存在差异，则当需要对不同型号的胫骨平台垫进行试验时，仅需更换锁紧块即可，而工装块和工装柄均可重复利用，最大程度的降低了工装成本及使用的便捷性；由于锁紧块和工装块上分别设有四个螺纹孔，锁紧块上的螺纹孔为内螺纹孔，内螺纹孔与对接孔连通，工装块上的螺纹孔为外螺纹孔，相邻内螺纹孔的轴线之间的角度为∠A，相邻外螺纹孔的轴线之间的角度为∠B，∠A＝90°，∠B＝90°，工装柄的一端同时与同一方向的外螺纹孔和内螺纹孔螺纹配合，则在试验的过程中，能够将工装柄安装在四个不同的方向，从而能够实现前后左右四个方向的锁合强度实验，进而满足ASTM F1814-2015《模块化/组配式髋关节和膝关节部件评定指南》的要求，且仅需一套工装即可完成四个方向的锁合强度实验，无需反复校准安装的可靠性，操作更为简单便捷。

附图说明

图1为本发明中的实验状态结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明中的俯视结构示意图；

图4为图3中A-A向剖视结构示意图；

图5为图3中B-B向剖视结构示意图；

图6为本发明中锁紧块的结构示意图；

图7为本发明中工装块的结构示意图；

图8为本发明中锁紧块的透视结构示意图；

图9为本发明中工装块的透视结构示意图。

图中：锁紧块1；工装块2；工装柄3；胫骨平台垫立柱4；对接孔5；内螺纹孔6；外螺纹孔7；螺纹段8；螺母9；方形内孔10；胫骨平台托工装11；胫骨平台垫12；牙托粉13；胫骨平台托14。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图9所示，本实施例提供一种胫骨衬垫锁合实验工装，包括锁紧块1、工装块2和工装柄3，锁紧块1具有与胫骨平台垫立柱4外形相适应的对接孔5，工装块2套设在锁紧块1的外侧且二者之间间隙配合，锁紧块1和工装块2上分别设有四个螺纹孔，锁紧块1上的螺纹孔为内螺纹孔6，内螺纹孔6与对接孔5连通，工装块2上的螺纹孔为外螺纹孔7，相邻内螺纹孔6的轴线之间的角度为∠A，相邻外螺纹孔7的轴线之间的角度为∠B，∠A＝90°，∠B＝90°，工装柄3的一端同时与同一方向的外螺纹孔7和内螺纹孔6螺纹配合。

本技术方案中，由于锁紧块1具有与胫骨平台垫立柱4外形相适应的对接孔5，对接孔5能够实现与胫骨平台垫立柱4对接，也即是，锁紧块1套在胫骨平台垫立柱4外，由于对接孔5的形状与胫骨平台垫立柱4的形状相适应，因此，二者连接的紧密性能够得到很好的保证，本技术方案根据胫骨平台垫立柱4的外形来进行配套的锁紧块1的设计，使得在进行锁合实验时，能够更准确的进行胫骨平台垫12锁合强度实验；由于工装块2套设在锁紧块1的外侧且二者之间间隙配合，也即是，工装块2与锁紧块1之间采用分体式的结构设计，考虑到针对不同型号胫骨平台垫12的试验需求，则可以设计多种锁紧块1，也即是锁紧块1的外部形状与工装块2进行匹配安装，锁紧块1内的对接孔5的形状存在差异，则当需要对不同型号的胫骨平台垫12进行试验时，仅需更换锁紧块1即可，而工装块2和工装柄3均可重复利用，最大程度的降低了工装成本及使用的便捷性；由于锁紧块1和工装块2上分别设有四个螺纹孔，锁紧块1上的螺纹孔为内螺纹孔6，内螺纹孔6与对接孔5连通，工装块2上的螺纹孔为外螺纹孔7，相邻内螺纹孔6的轴线之间的角度为∠A，相邻外螺纹孔7的轴线之间的角度为∠B，∠A＝90°，∠B＝90°，工装柄3的一端同时与同一方向的外螺纹孔7和内螺纹孔6螺纹配合，则在试验的过程中，能够将工装柄3安装在四个不同的方向，从而能够实现前后左右四个方向的锁合强度实验，进而满足ASTM F1814-2015《模块化/组配式髋关节和膝关节部件评定指南》的要求，且仅需一套工装即可完成四个方向的锁合强度实验，无需反复校准安装的可靠性，操作更为简单便捷。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了更好的实现工装柄3与工装块2及锁紧块1的固定连接，且进一步提升锁紧块1与胫骨平台垫立柱4的连接强度，工装柄3上靠近工装块2的一端设有螺纹段8，螺纹段8同时与同一方向的外螺纹孔7和内螺纹孔6螺纹配合。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化。

为了更好的实现工装柄3与工装块2及锁紧块1的固定连接，且进一步提升锁紧块1与胫骨平台垫立柱4的连接强度，螺纹段8的长度大于同一方向上外螺纹孔7与内螺纹孔6的长度和。操作时，螺纹段8可以完全伸入对接孔5内，根据螺纹段8从不同的方向的伸入，在不同方向实验时，均可通过伸入对接孔5内的螺纹段8的端部实现对胫骨平台垫立柱4的抵紧，从而达到更好的锁紧效果。

实施例4：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化。

为了达到更好的锁紧效果，螺纹段8上螺纹连接有螺母9，螺母9位于工装块2的外侧。

实施例5：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

锁紧块1采用3D打印技术进行锁紧块1结构的打印。

本技术方案中锁紧块1采用3D树脂打印，可根据不同胫骨平台垫立柱4结构进行设计，且不同产品只需更换不同锁紧块1，可实现多种膝关节产品胫骨衬垫锁合实验，采用3D打印技术目的为了更好的与胫骨平台垫立柱4部位进行锁紧，工装柄3和工装块2可重复利用。

实施例6：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了使得锁紧块1和工装块2能够达到更便捷的配合安装效果，锁紧块1为方形锁紧块1，工装块2为方形工装块，方形工装块具有方形内孔10，锁紧块1位于方形内孔10内且二者之间间隙配合。也即是，方形锁紧块和方形工装块的设计，不仅能够便于在四个方向上设置螺纹孔，同时在二者对接安装之后，能够自动实现内螺纹孔6和外螺纹孔7的自动对齐，无需进行其他调试操作，使用更为便捷。

实施例7：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了提升结构的紧凑性，锁紧块1和工装块2的厚度相等。

实施例8：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了在安装过程中能够更直观的反馈安装状态，且简化结构设计，使用状态下，锁紧块1的上端与胫骨平台垫立柱4的上端平齐。

实施例9：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了在安装过程中能够更直观的反馈安装状态，且简化结构设计，对接孔5的上端完全贯穿锁紧块1的上端。

实施例10：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化。

为了更好的实现对胫骨平台托14的固定，还包括胫骨平台托工装11，胫骨平台托工装11内填充有用于固定胫骨平台托14的牙托粉13或骨水泥。胫骨平台托工装11可重复利用。

需要说明的是，牙托粉13也可以采用骨水泥来进行替换，也能实现很好的固定效果，由于骨水泥价格高，较优的，可选用牙托粉13。

为了便于与试验机的夹具进行匹配的安装固定，工装柄3为圆柱状工装柄3。

由于膝关节假体在运动、屈曲过程中应力更多的集中于立柱部位，立柱部位为胫骨平台最主要的受力点，而且胫骨平台所承受的各方向的剪切力也是以立柱为中心，因此，胫骨衬垫锁合强度的试验就是以立柱部位为中心施加载荷进行试验，本发明根据胫骨平台垫立柱4形状进行锁紧块1结构设计，采用3D打印技术进行树脂打印，使用该工装时锁紧块1能够与胫骨平台垫12锁紧，且外部工装块2与其配合，随后装入工装柄3进行装配，工装块2的设计可拆卸，从而能够进行产品四个方向锁合强度实验。

具体实验步骤为：使用牙托粉13将测试胫骨平台托14固定在胫骨平台托工装11内，胫骨平台托工装11采用试验机的夹具固定，根据产品使用要求，将胫骨平台垫12安装在胫骨平台托14上。工装柄3采用试验机的夹具固定，使用微机控制电子万能机，按照样品固定和加载方式，对产品锁合后，进行静态连接试验，以试验机中的横梁位移速率施加载荷，具体的，以(0.04±0.01)mm/s横梁位移速率施加载荷，加载至胫骨平台垫12从胫骨平台托14完全分离或胫骨平台垫12失效则停止测试。最后，记录最大力F及载荷对应位移曲线即完成实验。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。