一种股骨髁疲劳试验装置工装夹具

技术领域

本发明涉及疲劳试验装置工装夹具，具体涉及一种股骨髁疲劳试验装置工装夹具。

背景技术

目前人工膝关节假体需求量逐年增高，对于膝关节假体的力学检测主要以疲劳试验为主，且主要围绕胫骨组件与股骨髁两部分进行。由于股骨髁形状的不规则性，在试验前对其进行安装定位是一项技术难题，其各方向角度的定位偏差往往导致试验结果缺少参考性。目前没有已知存在的股骨髁疲劳试验装置工装夹具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有助于实现股骨髁在疲劳试验中的精准定位的股骨髁疲劳试验装置工装夹具。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种股骨髁疲劳试验装置工装夹具,包括底座，所述的底座通过螺栓与固定框体固连，在固定框体前后两侧的底座上分别左右间隔开有两个长条孔，垂直偏角调节块为T型金属块，所述的垂直偏角调节块包括调节块后杆，所述的调节块后杆前端与调节块前体左壁中间连接，在所述的调节块前体的前后两侧的顶壁上分别向下开有一个凹槽，在每一个凹槽内嵌有一个黄铜接触垫，所述的黄铜接触垫的顶面为与股骨髁模拟试件的后髁位置形状吻合的弧形；

所述的调节块后杆穿过开在水平偏角调节块底壁中间的n形开槽设置，所述的调节块后杆右侧与n形开槽间隙配合，在所述的水平偏角调节块下部设置有轴线沿水平方向设置且与调节块后杆轴线方向垂直的侧壁第一光孔，在垂直偏角调节块上开有与侧壁第一光孔同轴线设置的侧壁第二光孔，所述的垂直偏角调节块的调节块后杆支撑在底座上且与水平偏角调节块共同设置在固定框体内，所述的调节块前体设置在固定框体右壁的凹槽内，所述的水平偏角调节块顶部设置在固定框体顶壁的开孔内且两者间隙配合，在所述的水平偏角调节块的上部开有轴线沿水平方向设置的光孔，在与光孔同轴线位置的固定框体的左右侧壁上分别开有螺纹孔，水平偏角调节螺栓与固定框体的螺纹孔螺纹连接并穿过水平偏角调节块上的光孔，且通过旋入固定框体的螺纹孔固定相连，水平偏角调节块与水平偏角调节螺栓转动配合；

在所述的固定框体的前后侧壁上开有安装通孔，垂直偏角调节螺栓的光杆沿水平方向依次穿过固定框体后侧壁上的安装通孔、水平偏角调节块的n形开槽后壁上的光孔、垂直偏角调节块上的光孔、水平偏角调节块的n形开槽前壁上的光孔以及固定框体前侧壁上的安装通孔，并且垂直偏角调节螺栓的螺纹端通过螺母固定在固定框体前侧壁上，所述的垂直偏角调节螺栓的光杆与水平偏角调节块的n形开槽后壁上的光孔、垂直偏角调节块上的光孔、水平偏角调节块的n形开槽前壁上的光孔转动配合；固定螺栓沿垂直方向穿过固定框体顶壁左侧上的顶壁螺纹孔，并且固定螺栓的底部顶紧调节块后杆的左端，形成以垂直偏角调节螺栓为支点的杠杆，施力点一端为固定螺栓，另一端为黄铜接触垫；通过旋转固定螺栓使垂直偏角调节块右端在固定框体右端的凹槽内能够上下移动，在垂直偏角调节块右端向上移动时股骨髁模拟试件的后髁位置能够夹紧设置在黄铜接触垫和固定框体的右壁凹槽的顶壁之间。

本发明的有益效果是：

1、可实现股骨髁垂直方向与水平方向的角度定位；

2、通过螺栓实现角度调节与定位功能，结构可靠，便于保养与维护；

3、黄铜接触垫可以防止夹持力过大对股骨髁造成损坏。

附图说明

图1是本发明股骨髁疲劳试验装置工装夹具的整体结构示意图；

图2是去掉图1中的固定框体的本发明内部结构示意图；

图3是图1所示装置中水平偏角调节块和垂直偏角调节块连接结构示意图；

图4是图1所示装置中的底座示意图；

图5是图1所示装置中的固定框体正面示意图；

图6是图1所示装置中的固定框体背部示意图；

图7是图1所示装置中的水平偏角调节块示意图；

图8是垂直偏角调节块和水平偏角调节块在固定框体内部的空间结构示意图；.

图9是图1所示装置中黄铜接触垫和垂直偏角调节块安装结构示意图；

图10是固定螺栓对垂直偏角调节块和水平偏角调节块施加载荷时的结构示意图。

图中，1底座，2固定框体，3垂直偏角调节螺栓，4水平偏角调节螺栓，5垂直偏角调节块，6水平偏角调节块，7黄铜接触垫，8加载杆，9固定螺栓，10股骨髁模拟试件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的说明。

如附图1所示的本发明的一种股骨髁疲劳试验装置工装夹具,包括底座，所述的底座1通过螺栓与固定框体2固连，在固定框体2前后两侧的底座1上分别左右间隔开有两个长条孔，如图4所示。螺栓穿过长条孔拧在股骨髁疲劳试验机的基座螺纹孔上。未拧紧时，工装夹具整体可以沿长条孔左右移动，拧紧时，底座1与股骨髁疲劳试验机(现有装置)表面紧密贴合，由于摩擦力的作用，即可将工装夹具固定在股骨髁疲劳试验机上。

垂直偏角调节块5由T型金属块制成，所述的垂直偏角调节块5包括调节块后杆，所述的调节块后杆前端与调节块前体左壁中间连接，在所述的调节块前体的前后两侧的顶壁上分别向下开有一个凹槽，在每一个凹槽内嵌有一个黄铜接触垫7，所述的黄铜接触垫7的顶面为与股骨髁模拟试件10的后髁位置形状吻合的弧形。

如图1所示，所述的调节块后杆穿过开在水平偏角调节块6底壁中间的n形开槽设置，所述的调节块后杆右侧与n形开槽间隙配合，在所述的水平偏角调节块6下部设置有轴线沿水平方向设置且与调节块后杆轴线方向垂直的侧壁第一光孔，在垂直偏角调节块5上开有与侧壁第一光孔同轴线设置的侧壁第二光孔，如图9所示，所述的垂直偏角调节块5的调节块后杆支撑在底座1上且与水平偏角调节块6共同设置在固定框体2内，所述的调节块前体设置在固定框体2右壁的凹槽内，所述的水平偏角调节块6顶部设置在固定框体2顶壁的开孔内且两者间隙配合，在所述的水平偏角调节块6的上部开有轴线沿水平方向设置的光孔，在与光孔同轴线位置的固定框体2的左右侧壁上分别开有与水平偏角调节螺栓4配合使用的螺纹孔。水平偏角调节螺栓4与固定框体2的螺纹孔螺纹连接并穿过水平偏角调节块6上的光孔，且通过旋入固定框体2的螺纹孔固定相连。如图8所示。在水平偏角调节螺栓4拧紧时，水平偏角调节块6与固定框体2存在间隙，水平偏角调节块6与水平偏角调节螺栓4转动配合，水平偏角调节块6可绕水平偏角调节螺栓4转动。

在所述的固定框体2的前后侧壁上开有安装通孔，垂直偏角调节螺栓3的光杆沿水平方向依次穿过固定框体2后侧壁上的安装通孔、水平偏角调节块6的n形开槽后壁上的光孔、垂直偏角调节块5上的光孔、水平偏角调节块6的n形开槽前壁上的光孔以及固定框体2前侧壁上的安装通孔，并且垂直偏角调节螺栓的螺纹端通过螺母固定在固定框体2前侧壁上，所述的垂直偏角调节螺栓3的光杆与水平偏角调节块6的n形开槽后壁上的光孔、垂直偏角调节块5上的光孔、水平偏角调节块6的n形开槽前壁上的光孔转动配合，使垂直偏角调节螺栓成为垂直偏角调节块5转动的中心轴。水平偏角调节块6和垂直偏角调节块5之间为间隙配合，不会紧密结合，在垂直偏角调节螺栓3拧紧后，水平偏角调节块6和垂直偏角调节块5可以相对转动。而且固定框体2和垂直偏角调节块5以及在水平偏角调节块6均存在间隙，不会发生干涉，如图8所示，能够提供水平偏角调节块6和垂直偏角调节块5的转动空间，所以两者可绕垂直偏角调节螺栓3相对转动。在固定框体2侧壁上开安装通孔的目的是便于垂直偏角调节螺栓3安装。在安装时，通过侧壁上的安装通孔插入垂直偏角调节螺栓，穿过水平偏角调节块6和垂直偏角调节块5的光孔，然后拧紧螺栓，使之固定在水平偏角调节块6的侧壁上，垂直偏角调节块5可将垂直偏角调节螺栓3作为中心轴绕垂直偏角调节螺栓3转动。

固定螺栓9沿垂直方向穿过固定框体2顶壁左侧上的顶壁螺纹孔，并且固定螺栓9的底部顶紧调节块后杆的左端，形成以垂直偏角调节螺栓3为支点的杠杆，施力点一端为固定螺栓9，另一端为黄铜接触垫7，如图10所示。

垂直偏角调节块5在空间中的位置可以通过旋入旋出固定螺栓9调节，通过旋转固定螺栓9使垂直偏角调节块5右端在固定框体2右壁的凹槽内能够上下移动，在垂直偏角调节块5右端向上移动时股骨髁模拟试件10的后髁位置能够夹紧设置在黄铜接触垫7和固定框体2的右壁凹槽的顶壁之间，两个黄铜接触垫7与股骨髁模拟试件10的后髁位置(为现有结构)接触。固定螺栓9拧紧时，两个黄铜接触垫7会向上挤压股骨髁模拟试件10，固定框体2会向下挤压股骨髁模拟试件10，从而夹紧股骨髁模拟试件10。然后将沿竖直方向设置的股骨髁疲劳试验机的加载杆8的底部与股骨髁模拟试件10的前髁位置接触并施加载荷。由于黄铜接触垫7具有良好的可塑性，并且受到股骨髁形状限制，所以在拧紧固定螺栓9时，可以自动调整装置到合适的股骨髁样品相对固定框体2的水平偏角和股骨髁样品相对固定框体2的垂直偏角，并且同时锁紧水平偏角和垂直偏角，将股骨髁模拟试件10固定住。

本装置中所述水平偏角调节块6与固定框体2之间角度位置可以水平偏角调节螺栓4为中心调节，垂直偏角调节块5与水平偏角调节块之间角度位置可以垂直偏角调节螺栓3为中心调节，锁紧固定螺栓9可以固定垂直偏角调节块5与水平偏角调节块6相对于股骨髁疲劳试验机的基台的水平偏角和垂直偏角，及两者相对于基台的水平方向和垂直方向位置，达到锁紧股骨髁模拟试件的目的。

本发明的工作过程包括如下步骤：

(1)将股骨髁模拟试件10的后髁放置于黄铜接触垫7上。

(2)调整股骨髁模拟试件10的位姿，旋紧固定螺栓9。

(3)沿底座1上两个长条孔滑动底座1，调整底座1的水平位置，拧紧底座上的螺栓，使底座1和股骨髁疲劳试验机的基台固定连接，使股骨髁疲劳试验装置整体的水平位置固定。

(4)将股骨髁疲劳试验机上的加载杆8下降到与股骨髁模拟试件10的前髁接触，开始进行疲劳试验，实验方法参见ASTM F 3161。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。