基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置的设计

董长安　闫占辉　王丽娟　周立林　孙长玲　刘岩

【摘 要】针对我国义齿全口义齿基托夹具夹紧时易变形，定位精度、进给精度有待提高的问题，而提供一种基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置。提出的全口义齿3D打印机进给装置的进给装置使其具有夹紧不变形、定位和进给精度高的特点，弥补现有全口义齿3D打印装置存在的不足。

【关键词】义齿;3D打印;进给;装置

中图分类号： R783.6 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）26-0036-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.017

1 问题的提出

义齿（即“假牙”）一般分为：全口义齿、固定义齿、可摘除义齿和种植义齿。其中全口义齿是义齿和义齿基托两部分，利用义齿恢复天然牙列的外观、咬合和辅助发音的功能，基托的作用是连接人工牙，恢复缺损软硬组织，并使义齿分别固定在上下无牙颌上。

3D 打印技术作为快速成型领域的新兴技术，其应用正越来越受到关注，在口腔义齿制作领域，可以实现义齿制作的自动化生产，耗材少，成本低，改变了义齿传统制作模式，具有广阔的发展前景。目前，熔融沉积成型（Fused Deposition Modelling， FDM）是3D打印主要的技术形式之一，它是通过喷出熔融的热塑性材料或共晶金属粉末，立即使其凝固;它最突出的优点是无需机械加工，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本，从而实现全口义齿的定制化生产。

目前，由于全口义齿基托的个性化差异和形状复杂性，导致全口义齿（基托）夹具的夹紧、定位精度不高，难以满足准确定位要求;同时，在现有提高熔融沉积成型精度的基础上，有必要进一步提高全口义齿3D打印机进给装置的进给精度，使其具有夹紧不变形、定位和进给精度高的特点，弥补现有全口义齿3D打印装置存在的不足。

本文为解决3D打印装置全口义齿基托夹具夹紧时易变形，定位精度、进给精度有待提高的问题，而提供一种基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置。

2 基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置

一种基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置，它包括垂直进给机构2、横向进给机构3、纵向进给机构4（包括消除齿侧间隙主动齿轮41）、工作台5、夹具8;垂直进给机构2包括：伺服电机、联轴器、轴承、丝杠、丝母、丝母座、与丝母座相连的弯板21;弯板21与3D打印机构1固定连接;垂直进给机构2固定在床身6上，床身6的下端与横向进给机构3相连接;如图1、图2所示。

横向进给机构3包括：伺服电机、联轴器、轴承、丝杠丝母间隙消除结构31;丝杠丝母间隙消除结构31包括;丝杠311、左侧外齿圈312、左侧內齿圈313、丝母座314、丝母315、右侧內齿圈316、右侧外齿圈317，左侧外齿圈312与左侧內齿圈313啮合，丝母315为2个，右侧內齿圈316与右侧外齿圈317啮合，左侧外齿圈312、右侧外齿圈317分别固定在丝母315的左、右端面;左侧內齿圈313、右侧內齿圈316分别固定在丝母座314的左、右端面;丝母座314是由下部的中空圆柱体和上部的长方体构成的组合体;纵向进给机构4包括：伺服电机、联轴器、轴承、消除齿侧间隙主动齿轮41、被动齿轮、丝杠、丝母;消除齿侧间隙主动齿轮41包括：右侧薄齿齿轮411、左侧薄齿齿轮412、轴向锁紧螺母413、锁紧螺钉414、长螺钉415、拉紧弹簧416、短螺钉417;右侧薄齿齿轮411与左侧薄齿齿轮412同轴且贴合在一起，在左侧薄齿齿轮412端面中部有2个环形孔，右侧薄齿齿轮411端面中部有2个螺钉孔，轴向锁紧螺母413位于左侧薄齿齿轮412的左侧，锁紧螺钉414位于轴向锁紧螺母413的径向，2个长螺钉415固定在右侧薄齿齿轮411上，2个短螺钉417固定在左侧薄齿齿轮412，长螺钉415和短螺钉417的头部为扁状，中间有圆孔，拉紧弹簧416的两端分别固定在长螺钉415和短螺钉417扁状头部的中间圆孔;如图3、图4、图5所示。

夹具8包括24V直流电源、槽型夹具体、磁力线圈、高度可调顶尖、磁流变液、高度调整块;24V直流电源81的正负极通过导线与磁力线圈两端相连;槽型夹具体为非金属材料、底面平整、固定在工作台上，基托底面平整全口义齿及其高度调整块、基托底面不规则全口义齿及其高度可调顶尖均位于夹具体內;磁力线圈为螺旋状，其长度以线圈通电后磁流变液达到类固体为准;磁流变液是具有可控特性的智能流体，通电后毫秒级就可以变为类固态，断电后毫秒级就可以恢复为液态，利用这一特性固定基托底面不规则全口义齿和基托底面平整全口义齿，磁流变液在槽型夹具体82的容量达到基托高度和基托底面不规则全口义齿91高度的1/3左右。

3 结束语

本文提供了一种基于熔融沉积成型的全口义齿3D打印进给装置，它包括垂直进给机构、横向进给机构、纵向进给机构、工作台和夹具;横向进给机构包括：伺服电机、联轴器、轴承和丝杠丝母间隙消除结构;纵向进给机构包括：伺服电机、联轴器、轴承、消除齿侧间隙主动齿轮、被动齿轮、丝杠和丝母;夹具包括：24V直流电源、槽型夹具体、磁力线圈、可调高度螺钉、磁流变液和高度调整块;该装置具有义齿夹紧不变形、定位和进给精度高。

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