基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)

董長(zhǎng)安　閆占輝　王麗娟　周立林　孫長(zhǎng)玲　劉巖

【摘 要】針對(duì)我國(guó)義齒全口義齒基托夾具夾緊時(shí)易變形，定位精度、進(jìn)給精度有待提高的問(wèn)題，而提供一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置。提出的全口義齒3D打印機(jī)進(jìn)給裝置的進(jìn)給裝置使其具有夾緊不變形、定位和進(jìn)給精度高的特點(diǎn)，彌補(bǔ)現(xiàn)有全口義齒3D打印裝置存在的不足。

【關(guān)鍵詞】義齒;3D打印;進(jìn)給;裝置

中圖分類號(hào)： R783.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）26-0036-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.017

1 問(wèn)題的提出

義齒（即“假牙”）一般分為：全口義齒、固定義齒、可摘除義齒和種植義齒。其中全口義齒是義齒和義齒基托兩部分，利用義齒恢復(fù)天然牙列的外觀、咬合和輔助發(fā)音的功能，基托的作用是連接人工牙，恢復(fù)缺損軟硬組織，并使義齒分別固定在上下無(wú)牙頜上。

3D 打印技術(shù)作為快速成型領(lǐng)域的新興技術(shù)，其應(yīng)用正越來(lái)越受到關(guān)注，在口腔義齒制作領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)義齒制作的自動(dòng)化生產(chǎn)，耗材少，成本低，改變了義齒傳統(tǒng)制作模式，具有廣闊的發(fā)展前景。目前，熔融沉積成型（Fused Deposition Modelling， FDM）是3D打印主要的技術(shù)形式之一，它是通過(guò)噴出熔融的熱塑性材料或共晶金屬粉末，立即使其凝固;它最突出的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需機(jī)械加工，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)全口義齒的定制化生產(chǎn)。

目前，由于全口義齒基托的個(gè)性化差異和形狀復(fù)雜性，導(dǎo)致全口義齒（基托）夾具的夾緊、定位精度不高，難以滿足準(zhǔn)確定位要求;同時(shí)，在現(xiàn)有提高熔融沉積成型精度的基礎(chǔ)上，有必要進(jìn)一步提高全口義齒3D打印機(jī)進(jìn)給裝置的進(jìn)給精度，使其具有夾緊不變形、定位和進(jìn)給精度高的特點(diǎn)，彌補(bǔ)現(xiàn)有全口義齒3D打印裝置存在的不足。

本文為解決3D打印裝置全口義齒基托夾具夾緊時(shí)易變形，定位精度、進(jìn)給精度有待提高的問(wèn)題，而提供一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置。

2 基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置

一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置，它包括垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)2、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3、縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)4（包括消除齒側(cè)間隙主動(dòng)齒輪41）、工作臺(tái)5、夾具8;垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)2包括：伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承、絲杠、絲母、絲母座、與絲母座相連的彎板21;彎板21與3D打印機(jī)構(gòu)1固定連接;垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)2固定在床身6上，床身6的下端與橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3相連接;如圖1、圖2所示。

橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3包括：伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承、絲杠絲母間隙消除結(jié)構(gòu)31;絲杠絲母間隙消除結(jié)構(gòu)31包括;絲杠311、左側(cè)外齒圈312、左側(cè)內(nèi)齒圈313、絲母座314、絲母315、右側(cè)內(nèi)齒圈316、右側(cè)外齒圈317，左側(cè)外齒圈312與左側(cè)內(nèi)齒圈313嚙合，絲母315為2個(gè)，右側(cè)內(nèi)齒圈316與右側(cè)外齒圈317嚙合，左側(cè)外齒圈312、右側(cè)外齒圈317分別固定在絲母315的左、右端面;左側(cè)內(nèi)齒圈313、右側(cè)內(nèi)齒圈316分別固定在絲母座314的左、右端面;絲母座314是由下部的中空?qǐng)A柱體和上部的長(zhǎng)方體構(gòu)成的組合體;縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)4包括：伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承、消除齒側(cè)間隙主動(dòng)齒輪41、被動(dòng)齒輪、絲杠、絲母;消除齒側(cè)間隙主動(dòng)齒輪41包括：右側(cè)薄齒齒輪411、左側(cè)薄齒齒輪412、軸向鎖緊螺母413、鎖緊螺釘414、長(zhǎng)螺釘415、拉緊彈簧416、短螺釘417;右側(cè)薄齒齒輪411與左側(cè)薄齒齒輪412同軸且貼合在一起，在左側(cè)薄齒齒輪412端面中部有2個(gè)環(huán)形孔，右側(cè)薄齒齒輪411端面中部有2個(gè)螺釘孔，軸向鎖緊螺母413位于左側(cè)薄齒齒輪412的左側(cè)，鎖緊螺釘414位于軸向鎖緊螺母413的徑向，2個(gè)長(zhǎng)螺釘415固定在右側(cè)薄齒齒輪411上，2個(gè)短螺釘417固定在左側(cè)薄齒齒輪412，長(zhǎng)螺釘415和短螺釘417的頭部為扁狀，中間有圓孔，拉緊彈簧416的兩端分別固定在長(zhǎng)螺釘415和短螺釘417扁狀頭部的中間圓孔;如圖3、圖4、圖5所示。

夾具8包括24V直流電源、槽型夾具體、磁力線圈、高度可調(diào)頂尖、磁流變液、高度調(diào)整塊;24V直流電源81的正負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與磁力線圈兩端相連;槽型夾具體為非金屬材料、底面平整、固定在工作臺(tái)上，基托底面平整全口義齒及其高度調(diào)整塊、基托底面不規(guī)則全口義齒及其高度可調(diào)頂尖均位于夾具體內(nèi);磁力線圈為螺旋狀，其長(zhǎng)度以線圈通電后磁流變液達(dá)到類固體為準(zhǔn);磁流變液是具有可控特性的智能流體，通電后毫秒級(jí)就可以變?yōu)轭惞虘B(tài)，斷電后毫秒級(jí)就可以恢復(fù)為液態(tài)，利用這一特性固定基托底面不規(guī)則全口義齒和基托底面平整全口義齒，磁流變液在槽型夾具體82的容量達(dá)到基托高度和基托底面不規(guī)則全口義齒91高度的1/3左右。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提供了一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進(jìn)給裝置，它包括垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)和夾具;橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承和絲杠絲母間隙消除結(jié)構(gòu);縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括：伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承、消除齒側(cè)間隙主動(dòng)齒輪、被動(dòng)齒輪、絲杠和絲母;夾具包括：24V直流電源、槽型夾具體、磁力線圈、可調(diào)高度螺釘、磁流變液和高度調(diào)整塊;該裝置具有義齒夾緊不變形、定位和進(jìn)給精度高。

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