0028-義齒雕刻機(jī)設(shè)計(jì)【SW三維模型+說(shuō)明書(shū)】

0028-義齒雕刻機(jī)設(shè)計(jì)【SW三維模型+說(shuō)明書(shū)】,SW三維模型+說(shuō)明書(shū),義齒,雕刻,設(shè)計(jì),sw,三維,模型,說(shuō)明書(shū),仿單 目錄 摘要 2 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1.1選題的意義 3 1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述 3 1.2.1國(guó)內(nèi)狀況 3 1.2.2國(guó)外狀況 4 1.3主要研究?jī)?nèi)容 5 1.4本章小結(jié) 5 第二章 義齒雕刻機(jī)方案設(shè)計(jì) 6 2.1設(shè)計(jì)原則 6 2.2運(yùn)動(dòng)方案 6 2.3電機(jī)選擇 8 2.4機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 2.5本章小結(jié) 9 第三章 零部件的選用及校核 10 3.1齒輪的選用及校核 10 3.1.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 10 3.1.3齒輪材料的選用原則 11 3.1.4本設(shè)計(jì)中齒輪的選用及校核 11 3.2一些部件的設(shè)計(jì)選用說(shuō)明 19 3.2.1雙片薄齒輪消除側(cè)隙 19 3.2.2滾珠絲杠螺母與主軸的配合 19 3.2.3主軸與大齒輪的配合 20 3.3本章小結(jié) 23 第四章 結(jié)論與展望 24 4.1結(jié)論 24 4.2展望 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 26 摘要 傳統(tǒng)的口腔修復(fù)技術(shù)比較落后,制作出的義齒不僅不美觀，而且精度差，反復(fù)修復(fù)次數(shù)多，給患者帶來(lái)諸多不便。CAD/CAM 技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用將逐漸取代傳統(tǒng)手工修復(fù)技術(shù)，而義齒雕刻系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還寥寥無(wú)幾。在這種背景下，本文對(duì)適合我國(guó)國(guó)情的義齒雕刻系統(tǒng)的數(shù)控加工部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。全文主要研究?jī)?nèi)容可概括如下： 1、對(duì)國(guó)外兩種典型義齒雕刻系統(tǒng)進(jìn)行了分析和借鑒，并根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)所應(yīng)遵循的四項(xiàng)原則，并在此基礎(chǔ)上完成了義齒雕刻系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 2、對(duì)修復(fù)體的加工運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了義齒加工機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)。 3、對(duì)義齒加工機(jī)床進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。 4、對(duì)具體零件進(jìn)行強(qiáng)度校核，檢驗(yàn)方案的可行性。 關(guān)鍵詞：義齒 CAD/CAM 系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床，義齒雕刻機(jī)，義齒加工,口腔修復(fù) ABSTRACT The traditional dental restoration technology is relatively backword.The denture it made is not only unsightly , but the accuracy of it is poor,and it is also needed to be repeatedly repaired,which bring a lot of inconvenience to the patients.In the field of dental restoration, the application of the traditional manual repairing technology will be gradually replace by the CAD/CAM technology ,but,the application of denture engraving system in China is still scanty. In this context, the paper make an overall design of the CNC machining parts of denture engraving system which is suitable for China’s situation.The major content of this paper is summed as follows: 1. Analyzed and referenced to the two representative dental CAD/CAM systems. According to domestic fact, this paper put forward four principles for design of the dental CAD/CAM systems, and made the integral planning of the system on this basis. 2. Analyzed the machining movement, and made the integral planning of the numerical control machine tool. 3. Made specific design of the denture processing machines 4.Made some strength check,and examined the feasibility of the design Keywords：Dental CAD/CAM system .CNC machine tool . Denture engraving machine .False tooth carving .Dental restoration. 第一章 緒論 1.1選題的意義 牙體缺損是口腔科的常見(jiàn)病和多發(fā)病，我國(guó)牙齒疾病的發(fā)病率極高。 固定義齒鑲嵌是口腔醫(yī)學(xué)中應(yīng)用頻率最高的一種治療，而義齒的制作又是義齒鑲嵌手術(shù)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的義齒制作雖然對(duì)技術(shù)要求不高，但工序繁瑣，制作周期長(zhǎng)，消耗人力資源多，而且不能滿足臨床一次性就診的要求，病人需要多次就診才能達(dá)到滿意效果。 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的不斷完善，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）已廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，20 世紀(jì) 70 年代初期，法國(guó)學(xué)者 Francois Duret 開(kāi)創(chuàng)性地將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)引入到口腔固定修復(fù)體的設(shè)計(jì)與制作中，引發(fā)了口腔修復(fù)學(xué)界一場(chǎng)重大的技術(shù)革命。90 年代中期，國(guó)際市場(chǎng)開(kāi)始出現(xiàn) CAD/CAM 技術(shù)制作義齒，極大地縮短了義齒的制作周期，同時(shí)可以制作出生物相融性很好的全陶瓷義齒，受到人們的廣泛歡迎。 在這種形勢(shì)下，天津醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院于 99 年在國(guó)內(nèi)率先引進(jìn)了德國(guó)的CerecⅡ義齒 CAD/CAM 系統(tǒng)，然而由于引進(jìn)的系統(tǒng)價(jià)格昂貴，齒修復(fù)費(fèi)用過(guò)高，難以大面積用于臨床。雖然我國(guó)對(duì)義齒加工機(jī)床的研究已有多年，但由于數(shù)控技術(shù)難度大和國(guó)外對(duì)這一關(guān)鍵技術(shù)的封鎖，使得我國(guó)在這一領(lǐng)域的進(jìn)展非常緩慢。 本次選題旨在為國(guó)內(nèi)義齒加工設(shè)備的進(jìn)一步研發(fā)提供技術(shù)支持，設(shè)計(jì)出符合國(guó)人消費(fèi)水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的義齒雕刻機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)考慮精確性，經(jīng)濟(jì)性，快速性，簡(jiǎn)便性原則。 1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述 1.2.1國(guó)內(nèi)狀況 我國(guó)口腔醫(yī)療水平與發(fā)達(dá)國(guó)家,尤其是歐美等國(guó)家相比存在較大差距。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)口腔醫(yī)院仍采用傳統(tǒng)的烤瓷義齒制作方法制作義齒，這種方法工序繁瑣，加工時(shí)間長(zhǎng)，制作成的修復(fù)體精度低，病人戴用后需要再經(jīng)過(guò)數(shù)次復(fù)診調(diào)磨后才能適應(yīng)，這無(wú)疑延長(zhǎng)了患者的痛苦與治療時(shí)間。而且，在義齒制作期間，患者還需佩戴臨時(shí)性的修復(fù)體，加大了治療成本。 國(guó)內(nèi)對(duì)義齒CAD/CAM系統(tǒng)的研究仍處于起步階段，局限于基礎(chǔ)理論和基本方法的探討階段。我國(guó)對(duì)于義齒CAD/CAM技術(shù)的研究主要集中在各高校和科研院所。 天津大學(xué)設(shè)計(jì)了四軸聯(lián)動(dòng)的義齒修復(fù)機(jī)床，并且針對(duì)該機(jī)床CAD/CAM系統(tǒng)專門研究了從CAD模塊向CAM模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，選用了初始圖形交換標(biāo)準(zhǔn)IGEs作為兩個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了五軸義齒修復(fù)系統(tǒng)l.4，在刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)獲得方面，采用對(duì)SOLIDWORKS軟件二次開(kāi)發(fā)的方式對(duì)義齒三維模型進(jìn)行分割,離散,然后得到刀位點(diǎn)數(shù)據(jù),再進(jìn)行干涉檢查,得到無(wú)干涉刀位點(diǎn),加工出義齒模型。 武漢大學(xué)口腔醫(yī)院開(kāi)發(fā)了全口義齒CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x獲取牙齒點(diǎn)云數(shù)據(jù),然后運(yùn)用B樣條曲線擬合方法對(duì)點(diǎn)云文件進(jìn)行曲面重構(gòu),為后期從CAD系統(tǒng)向CAM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了條件。 南京航空航天大學(xué)主要對(duì)義齒CAD系統(tǒng)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。提出了使用三角網(wǎng)格來(lái)描述和構(gòu)造義齒三維模型的方法,并對(duì)網(wǎng)格曲面等距，自交，裁剪，縫合及參數(shù)化等方面進(jìn)行了研究。建立了具有中國(guó)人牙齒特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)牙體數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，為修復(fù)體外表面形態(tài)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持。 中國(guó)海洋大學(xué)對(duì)基于逆向工程的義齒CAD/CAM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。利用VC++軟件平臺(tái)和OPENGL圖形庫(kù)設(shè)計(jì)了CAD/CAM系統(tǒng)中的部分模塊，包括文件模塊視圖功能模塊，重構(gòu)模塊及數(shù)據(jù)接口模塊等等。使用Delaunay三角網(wǎng)格算法完成了義齒曲面重構(gòu)，并確定以STL文件作為數(shù)據(jù)傳輸接口文件。 北方工業(yè)大學(xué)數(shù)控中心開(kāi)發(fā)了五軸義齒雕刻機(jī)，主要在CAM系統(tǒng)方面進(jìn)行了深入研究，結(jié)合POWERMILL強(qiáng)大的后處理平臺(tái)加工出單顆磨牙牙冠，并使用VERYCUT軟件對(duì)整個(gè)義齒加工過(guò)程進(jìn)行了仿真。 但是各高校的研究都還處于試驗(yàn)階段，都還不能滿足臨床實(shí)際需要然而經(jīng)過(guò)多年的的研究和不懈的努力，北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院、衛(wèi)生部口腔醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心呂培軍教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組初步開(kāi)發(fā)出第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的用于口腔修復(fù)體制作的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且成功的用其設(shè)計(jì)制造出人工冠修復(fù)體。這雖然不是首創(chuàng)，但表明我國(guó)口腔修復(fù)醫(yī)學(xué)界已掌握了有關(guān)口腔修復(fù)CAD- CAM 系統(tǒng)的相關(guān)理論、技術(shù)和制造工藝。是我國(guó)口腔醫(yī)學(xué)界取得的重大進(jìn)展， 對(duì)推動(dòng)我國(guó)口腔修復(fù)學(xué)的發(fā)展具有重要意義。但此試驗(yàn)系統(tǒng)僅僅是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下開(kāi)發(fā)成功，若要進(jìn)入臨床實(shí)際應(yīng)用還需進(jìn)行進(jìn)一步的研究，總而言之，在義齒cad/CAM方面，我們和國(guó)外相比還有很大差距。 1.2.2國(guó)外狀況 國(guó)外對(duì)于義齒加工機(jī)床的研發(fā)己有四十余年的歷史。法國(guó)牙科醫(yī)生Duret于1973年發(fā)表了第一篇關(guān)于義齒修復(fù)系統(tǒng)的論文，首次將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)引入到口腔修復(fù)領(lǐng)域。1975年，隨著Altschulcr教授解決了義齒印模的數(shù)據(jù)化問(wèn)題后，義齒修復(fù)CAD/CAM系統(tǒng)才成為現(xiàn)實(shí)。1983年，第一臺(tái)義齒加工機(jī)床在法國(guó)誕生。1985年，Duret首次使用義齒加工機(jī)床制作出一個(gè)磨牙修復(fù)體。1986年由西門子和西諾德公司共同研發(fā)的義齒修義系統(tǒng)——CEREC系統(tǒng)問(wèn)世。直到20世紀(jì)90年代，國(guó)外相繼開(kāi)發(fā)了幾十套義齒修復(fù)系統(tǒng)。而技術(shù)最先進(jìn)、應(yīng)用最廣泛的義齒CAD／CAM系統(tǒng)當(dāng)屬由德國(guó)西門子和西諾德公司共同開(kāi)發(fā)的CEREC系統(tǒng)。世界各地60多個(gè)國(guó)家有近20 000套CEREC系統(tǒng)，平均每10 s就有一個(gè)由CEREC系統(tǒng)為患者制造的全瓷修復(fù)體產(chǎn)生。20多年的臨床經(jīng)驗(yàn)及CEREC系統(tǒng)的廣泛使用，充分證實(shí)了其技術(shù)的可靠性，也使它成為世界上最受歡迎的義齒修復(fù)設(shè)備。 ⑴ CEREC 系統(tǒng) 該系統(tǒng)是由瑞士蘇黎世大學(xué)牙科學(xué)院 Mormanu 博士和 Brandestini 博士研究開(kāi)發(fā)的，并由德國(guó)西門子公司生產(chǎn)制造。CEREC 分為Ⅰ型和Ⅱ型，最近 CEREC—Ⅲ型系統(tǒng)已經(jīng)問(wèn)世。CEREC—Ⅰ型只能制作嵌體和貼面，嵌體的咬合面形態(tài)需修復(fù)醫(yī)生用手工磨制。在Ⅰ型的基礎(chǔ)上，對(duì)其軟件即 CAD 部分改進(jìn)后形成Ⅱ型，增加了牙冠及基面制作的功能。而 CEREC—Ⅲ型又在Ⅱ型的基礎(chǔ)上采用了Windows 2000 作為操作系統(tǒng)，是操作方便友好，并將加工設(shè)備分離出來(lái)。CEREC系統(tǒng)采用集光學(xué)印模、修復(fù)體設(shè)計(jì)（CAD）、制作（CAM）為一體的專利外型設(shè)計(jì)。 通過(guò)使用口腔視頻相機(jī)，醫(yī)生可以從病人口中直接攝取經(jīng)預(yù)備好的牙體圖像。獲取的圖像在監(jiān)視器上顯示，醫(yī)生在屏幕上通過(guò)人機(jī)交互程序進(jìn)行修復(fù)體 的設(shè)計(jì)。醫(yī)生首先用鼠標(biāo)確定并標(biāo)出窩洞的肩臺(tái)部、鄰接面形態(tài)、牙尖高度、軸角、線角等嵌體洞型的解剖形態(tài)邊界，根據(jù)這些輸入的結(jié)果，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算并設(shè)計(jì)出修復(fù)體的三維空間數(shù)據(jù)，并顯示出修復(fù)體的三維形態(tài)或截面形態(tài)，醫(yī)生還可再對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)色和形態(tài)修正。因此，醫(yī)生對(duì)該系統(tǒng)的使用熟練程度將直接影響修復(fù)體的制作精度。 ⑵ Sopha 系統(tǒng) 該系統(tǒng)是由法國(guó)里昂大學(xué)牙醫(yī)學(xué)院的 Francois Doret 教授與美國(guó) SophaBioconcept 公司合作開(kāi)發(fā)制造的，由相對(duì)獨(dú)立的“光學(xué)印模”系統(tǒng)、CAD（WAX3100 工作站）和 CAM（六自由度數(shù)控加工中心）三部分組成，可用于 嵌體、冠、橋、種植體、貼面等口腔固定修復(fù)體。Sopha 系統(tǒng)采用激光干涉式照相機(jī)，對(duì)石膏工作模型進(jìn)行間接“光學(xué)印?！敝迫。〝?shù)字化牙頜模型），也可在口內(nèi)直接制取“光學(xué)印模”；將印模數(shù)據(jù)傳送到 WAX—3100 工作站上，并建立顯示基牙及鄰牙和對(duì)頜牙的三維立體圖形，由醫(yī)生對(duì)屏幕上的三維圖形進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)；當(dāng)修復(fù)體的設(shè)計(jì)完成以后，各種參數(shù)將自動(dòng)傳送到 CAM 系統(tǒng)，并開(kāi)始修復(fù)體的自動(dòng)加工和制作。該系統(tǒng)具有很高的精度，在牙冠頸緣精度為 0-50 μ m，牙冠內(nèi)側(cè)為 80 μ m左右。 ⑶ Titan 系統(tǒng)（DCS 系統(tǒng)） 該系統(tǒng)是由以色列研究，并由瑞士巴塞爾的 DCS productionAG 公司生產(chǎn)制 造，該系統(tǒng)主要用于烤瓷冠或橋的鈦合金基底冠的設(shè)計(jì)與制造。它由三部分組成：基牙代型表面形態(tài)的數(shù)據(jù)采集（數(shù)字化印模）、計(jì)算機(jī)輔助基底冠設(shè)計(jì)（CAD）、加工制作基底冠的數(shù)控銑床（CAM）。 該系統(tǒng)采用的基牙形態(tài)數(shù)據(jù)采集是采用一種小型接觸式的機(jī)械化三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，最終形成數(shù)字化的工作模型圖形；醫(yī)生對(duì)計(jì)算機(jī)屏幕上的三維立體圖形進(jìn)行觀察、修改，再將生成的基底冠外形最終加工數(shù)據(jù)傳至數(shù)控銑床，并控制完成最終加工。 1.3主要研究?jī)?nèi)容 本論文研究對(duì)象是義齒雕刻機(jī)，通過(guò)借鑒國(guó)外著名義齒雕刻機(jī)設(shè)計(jì)思想，總結(jié)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上取長(zhǎng)補(bǔ)短，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，設(shè)計(jì)一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的義齒雕刻機(jī)。本文的研究重點(diǎn)是義齒雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1． 提出義齒加工設(shè)備的主要設(shè)計(jì)依據(jù)及設(shè)計(jì)原則。 2． 分析義齒加工的運(yùn)動(dòng)形式及分配。 3． 進(jìn)行義齒雕刻機(jī)整體整體外形設(shè)計(jì)。 4． 對(duì)需要校核的零件進(jìn)行校核 1.4本章小結(jié) 本章主要介紹了義齒制作在社會(huì)生活中的重要意義及義齒雕刻機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，并說(shuō)明了本次設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。 第二章 義齒雕刻機(jī)方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)原則 根據(jù)一些口腔醫(yī)院提供的信息，大面積采用國(guó)外義齒雕刻機(jī)系統(tǒng)的可能性不大，主要因?yàn)橹谱鞒杀咎撸谱饕活w全陶瓷義齒牙冠，需要花費(fèi)千元左右，是目前手工制作義齒的4倍，不能為大多數(shù)人所接受。所以，想要使自主開(kāi)發(fā)的義齒雕刻系統(tǒng)能夠被廣大的消費(fèi)者所接受，必須大幅度降低成本。然而，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，不能以犧牲系統(tǒng)的功能或者精度為代價(jià)，要做到價(jià)廉物美。此外，還應(yīng)該能夠在短時(shí)間內(nèi)完成修復(fù)體的最終制作，立即為患者所使用，這樣可以省去患者往返復(fù)診的寶貴時(shí)間，也減少了醫(yī)生的工作時(shí)間，提高了義齒修復(fù)的效率。另外，該系統(tǒng)還應(yīng)該在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，具有一定的優(yōu)勢(shì)。 綜上所述，開(kāi)發(fā)一套適合于我國(guó)國(guó)情的義齒雕刻機(jī)，在借鑒國(guó)外產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考慮了以下四項(xiàng)原則： ⑴ 精確性原則 精確性原則是開(kāi)發(fā)義齒雕刻系統(tǒng)的最重要原則，是使其具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要條件。它貫穿于整個(gè)系統(tǒng)之中，主要取決于原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取，修復(fù)體外形設(shè)計(jì)的科學(xué)性，以及加工制作的精確程度。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的誤差都將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)制作精度的下降。 ⑵ 經(jīng)濟(jì)性原則 這也是很重要的一個(gè)原則，它是指義齒的制作費(fèi)用應(yīng)能符合國(guó)人的消費(fèi)水平。它要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用比較經(jīng)濟(jì)的方案，降低成本。 ⑶ 快速性原則 快速的修復(fù)體制作，可以提高義齒修復(fù)的效率，盡快解除患者痛苦，也是能提高義齒雕刻機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要優(yōu)勢(shì)。與精確性原則相同，快速性也體現(xiàn)在原始數(shù)據(jù)獲取，修復(fù)體的設(shè)計(jì)和制作三個(gè)方面。 ⑷ 簡(jiǎn)便性原則 簡(jiǎn)便性原則的提出，目的是使系統(tǒng)整體的操作過(guò)程更加簡(jiǎn)單直觀、便于掌握。這一原則也是對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求，貫穿于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)始終，但主要是針對(duì)于醫(yī)生使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的操作而提出的。 2.2運(yùn)動(dòng)方案 根據(jù)單顆牙冠加工表面的情況來(lái)看，加工表面可分為牙冠內(nèi)表面和外表面，其中磨牙的外表面形狀最為復(fù)雜。常見(jiàn)的齲齒主要發(fā)生于兩側(cè)的第一磨牙，從它的表面特征來(lái)看（如圖2.1 所示），牙冠外表面上有多個(gè)凸起的嵴，以及不規(guī)則的窩和溝，牙冠內(nèi)表面也不同于簡(jiǎn)單的型腔。 圖2.1 根據(jù)這些表面特征，可以看出，如果采用三坐標(biāo)機(jī)床，只使用一次裝夾是無(wú)法完成加工的。這表明，要完成整顆牙冠的加工，在排除二次裝夾的情況下，至少還要采用一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，也就是說(shuō)，至少要采用三軸半或者四軸的運(yùn)動(dòng)方式。在加工的運(yùn)動(dòng)方面，Cercon 系統(tǒng)正是采用了三軸半的運(yùn)動(dòng)方式，先加工修復(fù)體外表面的頂端，然后由翻轉(zhuǎn)裝置將修復(fù)體翻轉(zhuǎn)180°，再進(jìn)行修復(fù)體外表面的底端和內(nèi)表面的加工。 圖2.2 而 CEREC—Ⅱ型系統(tǒng)，則采用了較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式，如圖2.2所示，左右兩邊的球頭銑刀可以在Z 方向上作平動(dòng)，還可以在 X —Y 平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而修復(fù)體毛坯可以在 X 方向上作平動(dòng)，也可以繞自身的回轉(zhuǎn)軸，即 X 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)銑刀在 X —Y 平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和毛坯在 X 方向上的平動(dòng)的組合，可以使刀具到達(dá)毛坯上 X —Y 平面內(nèi)的任意一點(diǎn)，這樣，CEREC—Ⅱ型系統(tǒng)實(shí)際上應(yīng)用了六軸聯(lián)動(dòng)的方式對(duì)修復(fù)體進(jìn)行加工。 通過(guò)以上分析，本設(shè)計(jì)采用和CEREC—Ⅲ類似的六軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)加工，兩把球頭銑刀分別既可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也可進(jìn)行軸向的移動(dòng)，工件即可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，也可進(jìn)行軸向移動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)圖2.3所示 圖2.3 軸 功能 X1 實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀具的直線運(yùn)動(dòng) X2 實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀具的直線運(yùn)動(dòng) Y 實(shí)現(xiàn)工件的直線運(yùn)動(dòng) A 實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) U 實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) B 實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn) 表2.1 2.3電機(jī)選擇 根據(jù)云母玻璃陶瓷材料的加工性能實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)以及臨床經(jīng)驗(yàn)，主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在每分鐘 10000～15000 轉(zhuǎn)左右，進(jìn)給速度大約在每分鐘 50～100 毫米 左右，法向切削力 Fn＜40N，切向切削力 Fe＜40 N。按照公式（2—1）可估算 出主軸電機(jī)以及進(jìn)給電機(jī)的功率。 （2—1） 式中：P為電機(jī)功率（瓦），F(xiàn) 為切削力（牛），v為進(jìn)給速度（米/分）。 顯然所需電機(jī)功率很小，因此選擇電機(jī)時(shí)主要考慮了精度和結(jié)構(gòu)緊湊。經(jīng)查，可選用安川伺服電機(jī)SGMAV A5A電機(jī)，功率為50w，額定扭矩0.15Nm 以上主要電機(jī)的選用均以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，在保證加工精度的前提下，盡可能降低成本和減小機(jī)床的開(kāi)發(fā)周期。 2.4機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注意到臨床上使用CAD/ CAM制作的最大修復(fù)體，不過(guò)是3～4單位牙橋，其毛坯的尺寸約為40×18×18，并不需要很大的運(yùn)動(dòng)空間，可以盡量減小機(jī)床體積，減輕重量。按照上述所選用電機(jī)的尺寸和運(yùn)動(dòng)分配形式，設(shè)計(jì)機(jī)床如圖2.4所示，其外形尺寸約為680×460×190。 圖2.4 動(dòng)力機(jī)構(gòu)由六個(gè)安川伺服電機(jī)SGMAV A5A組成,分別分配給各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸,負(fù)責(zé)工件加工時(shí)的動(dòng)力輸出。傳動(dòng)時(shí)通過(guò)滾珠絲杠螺母副將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為主軸的軸向移動(dòng)，通過(guò)大小齒輪的嚙合將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成主軸的旋轉(zhuǎn)。刀具主軸的端部由轉(zhuǎn)臂，氣動(dòng)馬達(dá)，球頭銑刀組成。氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速達(dá)30000r/min，有助于提高牙齒的精度。 2.5本章小結(jié) 本章主要提出了義齒雕刻機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)所需遵循的原則，以這些原則為前提，提出了本次設(shè)計(jì)所選用的運(yùn)動(dòng)方案，根據(jù)加工情況，選定了電機(jī)，確定了機(jī)床的大致尺寸，完成了對(duì)機(jī)床粗略的設(shè)計(jì)。 第三章 零部件的選用及校核 3.1齒輪的選用及校核 3.1.1齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn) 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、傳動(dòng)比范圍大、可用于減速或加速；速度和傳遞功率的范圍大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動(dòng)；制造成本較高；精度不高的齒輪，傳動(dòng)時(shí)噪聲、振動(dòng)和沖擊大，污染環(huán)境；無(wú)過(guò)載保護(hù)作用。 3.1.2漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)的選用原則 1. 壓力角α的選擇 由機(jī)械原理可知，增大壓力角α，輪齒的齒厚及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑亦皆隨之增加，有利于提高齒輪傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度。我國(guó)對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為α=20°。對(duì)重合度接近2的高速齒輪傳動(dòng)，推薦采用齒頂高系數(shù)為1～1.2，壓力角為16°～18°的齒輪，這樣做可增加輪齒的柔性，降低噪聲和動(dòng)載荷。 2. 齒數(shù)比u 齒數(shù)比。對(duì)于一般的減速傳動(dòng)，取。開(kāi)式傳動(dòng)或手動(dòng)傳動(dòng)，有時(shí)u可達(dá)8-20。 3. 齒數(shù)z 當(dāng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)取多，則重合度增大，改善了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。同時(shí)，齒數(shù)多則模數(shù)小、齒頂圓直徑小，可使滑動(dòng)比減小，因而磨損小、膠合的危險(xiǎn)性也小；并且又能減小金屬切削量，節(jié)省材料，降低加工成本。但是齒數(shù)增多則模數(shù)減小，齒輪的抗彎強(qiáng)度降低，因此，在滿足抗彎強(qiáng)度的條件下，易取較多的齒數(shù).通常取，閉式傳動(dòng)，硬度小于350HBS，過(guò)載不大，易取較大值；硬度大于350HBS，過(guò)載大，易取較小值；開(kāi)式傳動(dòng)易取較小值。一般減速器中常取。當(dāng)齒輪的齒數(shù)時(shí)，為了便于加工，盡量不使齒輪z為質(zhì)數(shù)。在滿足傳動(dòng)要求的前提下，盡量使、互為質(zhì)數(shù)，以便消散和消除齒輪制造誤差對(duì)傳動(dòng)的影響。 4. 模數(shù)m 模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)。初步確定模數(shù)時(shí)，一般對(duì)于軟齒面齒輪外嚙合傳動(dòng)；對(duì)于硬齒面齒輪外嚙合傳動(dòng)；載荷平穩(wěn)，中心距大時(shí)取小值，反之取大值。開(kāi)始齒輪傳動(dòng)左右。 3.1.3齒輪材料的選用原則 設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬、齒芯要韌。齒輪材料的種類很多，在選用過(guò)程中，可考慮以下幾點(diǎn)： 1. 齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中的粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼和鑄鐵等材料。 2. 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可采用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼毛坯。 3. 正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 4. 合金鋼常用于制造高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 5. 飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。 6. 金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持在30-50HBS或更多。 3.1.4本設(shè)計(jì)中齒輪的選用及校核 工件主軸齒輪參數(shù) 因?yàn)檗D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095─88) 小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS 大齒輪采用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS 二者材料硬度差為40HBS 模數(shù)m=0.5 齒數(shù) 大=270 小=36 小齒輪分度圓直徑=m=0.5×36=18mm 大齒輪分度圓直徑=m=0.5×270=135mm 傳動(dòng)比u=7.5 壓力角 工作齒寬b1=b2=5 齒頂高系數(shù)Ha*=1 齒頂隙系數(shù)C*=0.25 齒高h(yuǎn)=1.125 其嚙合如圖3.1所示 圖3.1 齒輪的強(qiáng)度校核 根據(jù)醫(yī)療研究，當(dāng)切削刀具轉(zhuǎn)速達(dá)10000r/min時(shí)，切削時(shí)的切向力 F≤40N 本設(shè)計(jì)中工件尺寸為10×10×20mm 齒面接觸皮料強(qiáng)度校核 校核公式 所需參數(shù)如下 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ=600MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ=350MPa 查的材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa 機(jī)器的工作次數(shù)定為每加工一顆牙齒工件主軸轉(zhuǎn)動(dòng)20次，每臺(tái)機(jī)器壽命是加工10萬(wàn)顆牙齒。則其應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=20×100000×7.5=1.5×10 N=20x100000=2×10 由此查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=1.1，K=1.35 計(jì)算其接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù)S=2，得 [σ]==M Pa=330MPa []==M Pa=371.25MPa 故主軸上所受轉(zhuǎn)矩T=F×=40×=200 大齒輪上轉(zhuǎn)矩T=T=200 小齒輪上轉(zhuǎn)矩===26.7 計(jì)算載荷系數(shù)K K= 根據(jù)加工時(shí)的載荷狀態(tài)查得使用系數(shù)=1.25 根據(jù)所選用的精度等級(jí)7級(jí)查得動(dòng)載系數(shù)=1.1 根據(jù)所用齒輪為直齒輪查得齒間載荷分配系數(shù) ==1 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)用。 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度時(shí)用。 查得齒向載荷分布系數(shù)=1.1 故有K==1.25×1.1×1×1.1=1.5125 為區(qū)域系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)值齒輪時(shí)，α=，=2.5） =189.8×2.5×M Pa =112.8MPa =112.8≤[σ]=330MPa =189.8×2.5×M Pa =41.16MPa =41.16MPa≤[]=371.25MPa 故接觸疲勞強(qiáng)度滿足條件，合格。 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式 計(jì)算載荷系數(shù)K= 由上可知 使用系數(shù)=1.25 動(dòng)載系數(shù)=1.1 齒間載荷分配系數(shù)=1 齒高h(yuǎn)=2.25m=2.25×0.5=1.125mm 齒寬b=5mm 由=4.44及=1.1查得=1.07 故K==1.25×1.1×1×1.07=1.47125 查得齒形系數(shù)， 查得應(yīng)力校正系數(shù)， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.98，=1.08 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=2 得小齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 []=M Pa=245MPa []==M Pa=205.2MPa 彎曲疲勞應(yīng)力 =M Pa =7.1MPa =M Pa =6.96MPa 有=7.1MPa≤[]=245MPa =6.96MPa≦[]=205.2MPa 故齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求，齒輪選用合格。 通過(guò)以上對(duì)齒輪的校核，證明齒輪能夠滿足條件。 刀具主軸齒輪參數(shù) 因?yàn)檗D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095─88) 小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS 大齒輪采用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS 二者材料硬度差為40HBS 模數(shù)m=0.5 齒數(shù) 大齒輪=270 小齒輪=18 小齒輪分度圓直徑=m=0.5×18=9mm 大齒輪分度圓直徑=m=0.5×270=135mm 傳動(dòng)比u=15 壓力角20 齒頂高系數(shù)Ha*=1 齒頂隙系數(shù)C*=0.25 齒高h(yuǎn)=1.125 工作齒寬b1=b2=5 其嚙合如圖3.2所示 根據(jù)醫(yī)療研究，當(dāng)切削刀具轉(zhuǎn)速達(dá)10000r/min時(shí)，切削時(shí)的切向力 F≤40N 本設(shè)計(jì)中球頭銑刀距主軸中心的距離為L(zhǎng)=40mm 圖3.2 齒輪強(qiáng)度校核 齒面接觸皮料強(qiáng)度校核 校核公式 所需參數(shù)如下 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ=600MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ=350MPa 查的材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa 機(jī)器的工作次數(shù)定為每加工一顆牙齒刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)20次，每臺(tái)機(jī)器壽命是加工10萬(wàn)顆牙齒。則其應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=20×100000×15=3×10 N=20x100000=2×10 由此查得接觸疲勞壽命系數(shù)K=1.05，K=1.35 計(jì)算其接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù)S=1.2，得 [σ]==M Pa=525MPa []==M Pa=618.7MPa 故主軸上所受轉(zhuǎn)矩T=F×L=40×40=1600 大齒輪上轉(zhuǎn)矩T=T=1600 小齒輪上轉(zhuǎn)矩===106.7 計(jì)算載荷系數(shù)K K= 根據(jù)加工時(shí)的載荷狀態(tài)查得使用系數(shù)=1.25 根據(jù)所選用的精度等級(jí)7級(jí)查得動(dòng)載系數(shù)=1.1 根據(jù)所用齒輪為直齒輪查得齒間載荷分配系數(shù) ==1 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)用 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度時(shí)用 查得齒向載荷分布系數(shù)=1.18 故有K==1.25×1.1×1×1.18=1.6225 為區(qū)域系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)值齒輪時(shí)，α=，=2.5） =189.8×2.5×M Pa =453.1MPa =453.1MPa≤[σ]=525MPa =189.8×2.5×M Pa =117MPa =117MPa≤[]=618.7MPa 故接觸疲勞強(qiáng)度滿足條件，合格。 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式 計(jì)算載荷系數(shù)K= 由上可知 使用系數(shù)=1.25 動(dòng)載系數(shù)=1.1 齒間載荷分配系數(shù)=1 齒高h(yuǎn)=2.25m=2.25×0.5=1.125mm 齒寬b=5mm 由=4.44及=1.18查得=1.1 故K==1.25×1.1×1×1.1=1.5125 查得齒形系數(shù)， 查得應(yīng)力校正系數(shù)， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.94，=1.08 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=2 得小齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 []=M Pa=235MPa []==M Pa=205.2MPa 彎曲疲勞應(yīng)力 =M Pa =63.9MPa =M Pa =57.2MPa 有=63.9MPa≤[]=235MPa =57.2MPa≦[]=205.2MPa 故齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求，齒輪選用合格。 通過(guò)以上對(duì)齒輪的校核，表明所選用齒輪均符合要求。 3.2一些部件的設(shè)計(jì)選用說(shuō)明 3.2.1雙片薄齒輪消除側(cè)隙 本設(shè)計(jì)中的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常處于自動(dòng)變向狀態(tài)，數(shù)控機(jī)床反向時(shí)如果傳動(dòng)鏈中的齒輪存在間隙,就會(huì)使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反向滯后于指令信號(hào)，從而影響其驅(qū)動(dòng)精度數(shù)控機(jī)床，因此必須采取措施消除齒輪傳動(dòng)中的間隙，提高加工精度。本設(shè)計(jì)中采用的消除側(cè)隙的方法是雙片薄齒輪錯(cuò)齒消隙法。雙片薄齒輪錯(cuò)齒消隙法關(guān)鍵是計(jì)算彈簧的拉力。一方面，使它能夠克服最大轉(zhuǎn)矩，數(shù)控機(jī)床否則將失去消除間隙的作用；另一方面轉(zhuǎn)矩又不能太大，其目的是減少齒面的摩擦和磨損，減少傳動(dòng)損耗。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)矩非常小，故彈簧無(wú)需校核。本設(shè)計(jì)中消側(cè)隙薄齒輪如下圖3.3所示 圖3.3 該齒輪由兩個(gè)傳動(dòng)參數(shù)相同的圓柱齒輪組成,齒輪2用拉簧4與固定齒輪相連接,在齒輪1上呈浮動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)與其它齒輪嚙合時(shí),先將浮動(dòng)齒輪2相對(duì)于齒輪1轉(zhuǎn)過(guò)幾齒,彈簧被拉開(kāi),使消隙齒輪齒部與嚙合齒產(chǎn)生夾緊作用,消除了齒側(cè)間隙。 通過(guò)使用雙片薄齒輪消隙法，數(shù)控機(jī)床的加工精度得到進(jìn)一步提高。 3.2.2滾珠絲杠螺母與主軸的配合 在數(shù)控進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠螺母副來(lái)改善摩擦特性。滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)是: (1)傳動(dòng)效率高，滾動(dòng)摩擦的摩擦損失小。 (2)摩擦力小，因靜、動(dòng)摩擦因數(shù)小，故而傳動(dòng)靈敏、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、低速不易“爬行”、隨動(dòng)精 度和定位精度高。 (3)可預(yù)緊經(jīng)預(yù)緊后可消除軸向間隙，有助于定位精度和剛度提高，既使反向也沒(méi)有空行程，反向定位精度高，且傳動(dòng)平穩(wěn)。 (4)有可逆性因摩擦因數(shù)小，所以不僅可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲杠和螺母既可作為主動(dòng)件，也可作為從動(dòng)件。 (5)使用壽命長(zhǎng)，滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，其滾道表面摔火硬度達(dá)HRC60- 62，表面粗糙度值小，而且是滾動(dòng)摩擦，故磨損很小、使用壽命長(zhǎng)。 因?yàn)闈L珠絲杠副具有這些優(yōu)點(diǎn)，所以在各類中、小型數(shù)控沖床的直線進(jìn)結(jié)系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。 考慮到滾珠絲杠副的這些優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中的各軸的軸向進(jìn)給，均是通過(guò)滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)的，并且由于受到機(jī)床尺寸及空間位置的限制，本設(shè)計(jì)中，滾珠絲杠螺母與主軸均采通過(guò)螺紋連接在一起。 3.2.3主軸與大齒輪的配合 由于主軸壁厚較小，不適合開(kāi)鍵槽，故本設(shè)計(jì)中主軸與大齒輪均采用過(guò)盈配合，過(guò)盈配合連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中性好，承載能力達(dá)，承受沖擊能力強(qiáng)，對(duì)周消弱少。此過(guò)盈配合在加工過(guò)程中時(shí)，主要受到轉(zhuǎn)矩的作用。由上計(jì)算可知，所受轉(zhuǎn)矩的最大值=1600。 過(guò)盈連接的設(shè)計(jì)計(jì)算 過(guò)盈聯(lián)接是利用零件間的配合過(guò)盈實(shí)現(xiàn)聯(lián)接的。由于配合直徑間有過(guò)盈量，在裝配后的配合面上，產(chǎn)生了一定的徑向壓力。當(dāng)連接承受軸向力F或扭矩T時(shí)，配合面上產(chǎn)生摩擦阻力或摩擦阻力矩來(lái)抵抗和傳遞外載荷。 為了保證過(guò)盈連接的工作能力，強(qiáng)度計(jì)算必須包含兩個(gè)方面：一方面是在已知載荷的條件下，計(jì)算過(guò)盈面所需產(chǎn)生的壓力和產(chǎn)生這個(gè)壓力所需的最小過(guò)盈量；另一方面是在選定的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合下，校核連接的各零件在最大過(guò)盈量時(shí)的強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)中主要承受轉(zhuǎn)矩=1600，則應(yīng)保證在此轉(zhuǎn)矩作用下不產(chǎn)生周向滑移。亦及當(dāng)徑向壓力為時(shí)，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，配合面所能產(chǎn)生的摩擦阻力矩應(yīng)大于或等于轉(zhuǎn)矩T。 設(shè)配合面上的摩擦系數(shù)為,則 因需保證，故得 其中，T為所傳遞的轉(zhuǎn)矩，d為配合的公稱直徑，為配合長(zhǎng)度。 本設(shè)計(jì)中 T=1600 d=34mm =30mm 根據(jù)大齒輪材料45鋼，主軸材料HT250，采用壓入法有潤(rùn)滑裝配查得=0.08. 則≥M Pa=0.367MPa 確定最小有效過(guò)盈量，選定配合種類 1） 求滿足上述p值所需的最小過(guò)盈量 ,──分別為被包容件與包容件材料的彈性模量，M Pa； ──被包容件的剛性系數(shù) ， ； ──包容件的剛性系數(shù)，； ,──分別為別包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑，mm； ，──分別為被包容件與包容件材料的泊松比。對(duì)于剛，=0.3；對(duì)于鑄鐵=0.25。 經(jīng)查表得 =0.25，=0.3；=1.3×10M Pa，=2.1×10M Pa；=26mm，=44mm； ==3.57； ==4.26 將以上各值代入得 =0.367×34××10=0.60 選擇標(biāo)準(zhǔn)配合確定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈量。確定配合孔的表面粗糙度為孔為根據(jù)下表選取=6.3;=10 表3.1 則=[0.6+0.8(6.3+10)]≈14 由于齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩較小，有公差配合表選配合，其孔公差為34；軸公差為34，此標(biāo)準(zhǔn)配合可能產(chǎn)生的最大過(guò)盈量=（59-0）=59；最小過(guò)盈量為（43-25）=18≥=14，合用。 計(jì)算過(guò)盈連接的強(qiáng)度 因所選標(biāo)準(zhǔn)配合可以產(chǎn)生足夠的徑向壓力，故連接強(qiáng)度已保證?，F(xiàn)只需校核連接零件本身的強(qiáng)度。已知所選配合的最大過(guò)盈量=59，但因采用壓入法裝配，考慮配合表面微觀峰尖被擦去2=0.8()，故裝配后可能產(chǎn)生的最大徑向壓力 =M Pa=28.3MPa 有手冊(cè)查處包容件齒輪材料45鋼的屈服強(qiáng)度=280MPa 則有=2617MPa 因 =28.3MPa遠(yuǎn)小于2617MPa，故齒輪套圈強(qiáng)度足夠，而被包容件材料為HT250，具有很高的抗壓強(qiáng)度，無(wú)需經(jīng)行校核，故連接零件本身強(qiáng)度均已足夠。 經(jīng)計(jì)算，齒輪套圈與主軸選用配合可以滿足要求，且刀具主軸所受轉(zhuǎn)矩大于工件主軸，故本設(shè)計(jì)中三根軸均采用此配合，滿足要求。 3.3本章小結(jié) 本章主要是對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行強(qiáng)度校核，并且對(duì)齒輪與主軸的過(guò)盈配合進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行強(qiáng)度校核，提出了齒輪嚙合時(shí)消除側(cè)隙提高加工精度的一些方法，以及滾珠絲杠副在本設(shè)計(jì)中的使用，從而對(duì)義齒雕刻機(jī)做了一個(gè)整體的設(shè)計(jì)。 第四章 結(jié)論與展望 4.1結(jié)論 牙齒缺失或破損是常見(jiàn)的口腔疾病之一。傳統(tǒng)的口腔修復(fù)技術(shù)比較落后，加工周期長(zhǎng)，精度差，制作出的義齒需要經(jīng)過(guò)多次試戴和修改，無(wú)法滿足患者要求。義齒雕刻系統(tǒng)在國(guó)外的研究已有近四十年的歷史，其優(yōu)良的性能得到了國(guó)內(nèi)外廣大消費(fèi)者的認(rèn)可，但其價(jià)格昂貴，不能夠大量引進(jìn)。所以，研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的義齒修復(fù)系統(tǒng)意義深遠(yuǎn)。本文正是在這種背景下，在借鑒國(guó)外著名義齒雕刻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情對(duì)義齒雕刻系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，并得出以下結(jié)論： 1.提出了建立義齒雕刻系統(tǒng)應(yīng)該遵守的四個(gè)基本原則，并對(duì)義齒雕刻系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，為以后義齒 CAD/CAM 系統(tǒng)的建立奠定了基礎(chǔ)。 2.對(duì)修復(fù)體的加工運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了義齒加工機(jī)床的 總體方案。 3.設(shè)計(jì)出體積小，加工精度高的數(shù)控義齒雕刻機(jī)床機(jī)加工部分。 4.采用雙側(cè)球頭銑刀加工，大大提高了加工效率，縮短口腔修復(fù)周期。 5.球頭銑刀安裝在高速馬達(dá)上，轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r/min，提高了加工精度 6.采用雙薄齒輪消除側(cè)隙，進(jìn)一步提高了加工精度。 4.2展望 開(kāi)發(fā)一套完整的義齒雕刻系統(tǒng)需要做大量的工作，本課題的研究?jī)?nèi)容僅是其中的一部分，對(duì)義齒雕刻機(jī)床的加工部分做了初步的設(shè)計(jì)，為以后讓人們對(duì)義齒雕刻機(jī)的研究打下一個(gè)基礎(chǔ)。由于國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究還有很長(zhǎng)的路要走，還有很多難題有待深入研究和突破。 1.本課題只研究設(shè)計(jì)了義齒雕刻系統(tǒng)的加工板塊，其數(shù)控板塊仍然是一個(gè)難題，有待我們進(jìn)一步的研究設(shè)計(jì)。 2.義齒模型數(shù)據(jù)的采集在整個(gè)義齒雕刻系統(tǒng)中占有重要地位，如果數(shù)據(jù)采集不精確，加工精度再高，也無(wú)法制造出患者所需要的義齒，因此，我們要對(duì)牙齒數(shù)據(jù)的采集做進(jìn)一步研究 3.義齒 CAD/CAM 系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)和集成也是亟待解決的問(wèn)題之一，這也是義齒 CAD/CAM 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。 致謝 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 8版. 北京：高等教育出版社，2006. 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