专利名称：用于形成正畸托架的方法和装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种用于形成正畸托架的方法和装置。
背景技术：
对于忍受与牙齿和颂部的缺陷有关的口腔问题(例如，牙齿不齐或错位咬合)的人群而言，要想获得一口排列非常整齐的牙齿，通常会意味着不得不长期佩戴正畸矫正器(或者通常称为牙箍)以纠正那些问题。佩戴牙箍涉及采用牙科粘固剂将(常规的或自锁型的)正畸托架作为附着物固定到牙齿的表面上，以便于采用正畸弓丝和/或其他辅助物通过托架施加力以逐渐把牙齿移动到它们理想的位置。在W02005/044131中记载了自锁托架的例子。但是，还没有制造这种正畸托架的经济有效的方法。本发明的目的为提供一种形成正畸托架的方法，所述方法致力于解决现有技术的至少一个问题并且/或者为公众提供一种实用的选择。
发明内容
在此提出的是第一实施方式，其提供形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的方法，所述方法包括将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部(enlargedportion)，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲；以及模压(coining)对应的所述扩大部以使各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。使用所述方法形成托架的优点在于将所述扩大部成形为比基部构件厚很多，以便在弯曲阶段中和该阶段后当所述扩大部通过模压被压缩时，大幅降低了各扩大部破裂的风险。因此，该方法也使形成任何类型的正畸托架变得更简单且更经济。优选的是，可以弯曲并模压每个所述扩大部以形成小于所述基部构件厚度的三倍的圆角半径。此外，可在弯曲完成后实施模压。可选地，可在弯曲将近完成时实施模压。更优选的是，所述成形步骤可包括金属冲压和冷锻所述材料。此外，可将限定所述通道的各个臂构件的所述一部分配置成彼此回弹地协作以用于接收所述正畸弓丝的所述一部分。此外，所述臂构件可优选地被配置成使弹性箍能够可释放地紧固在所述臂构件上以用于限制所述正畸弓丝的所述一部分。仍更优选的是，所述方法可进一步包括在所述基部构件上形成至少一个定位特征件以定位所述正畸弓丝的所述一部分。另外，所述材料可具有40至60千兆帕斯卡(GPa)之间的范围内的弹性模量，其明显低于常规钢铁的弹性模量，并且所述材料可选自由基于钛的合金和不锈钢所构成的群组。本申请还公开了第二实施方式，其提供一种通过第一实施方式中教导的方法而形成的正畸托架。优选的是，所述正畸托架可为自锁式或非自锁式。
本申请还提出第三实施方式，其提供一种用于形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的装置，所述装置包括用于成形的构件，其将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；用于弯曲和模压的构件，其对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲和模压，使得各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。优选的是，用于弯曲和模压的构件可被配置为使得在每个所述扩大部均形成圆角半径，所述圆角半径小于所述基部构件的厚度的三倍。此外，用于弯曲和模压的构件可被配置为使所述模压在所述弯曲后实施。可选择地，用于弯曲和模压的构件可被配置为使所述模压在所述弯曲将近完成时实施。此外，用于成形的构件可优选地包括用于金属冲压和冷锻的构件。仍更有选的是，所述装置可包括与计算机数控(CNC)机协作地运行的多滑块成型(MSF)机。参照下文描述的实施例来阐明这些和其他的实施方式并使其明晰。
将参照附图描述示例性的实施方式，其中图1示意性地图示了根据实施例的一种用于形成正畸自锁托架的方法；图2(包括图2A至图2H)描绘了基于图1的方法的形成所述正畸自锁托架的各个阶段；图3(包括图3A至图3C)图示了用于弯曲具有扩大部的金属片的技术，该技术被用在用于形成正畸自锁托架的图1的方法中；图4A包括图示了靠近测量刻度放置的图3的金属片的第一照片和图示了图3的金属片的放大图的第二照片；图4B示出了照片，所述照片图示了根据图3的技术在扩大部弯曲后的图4A的工件的各种立体图；图5示出了采用有限元法(FEM)对图4B的金属片的弯曲部分实施的应变分析的图；图6示出了正畸自锁托架的立面图，所述正畸自锁托架采用图1的方法形成并在其内接收了正畸弓丝；图7(包括7A至图7C)示出了用于实施图1的方法的多滑块成型机的使用；图8示出了可采用图1的方法形成的不同类型的自锁托架的立面图；以及图9示出了可采用图1的方法形成的非自锁正畸托架的立面图。
具体实施例图1示出方法100，其用于根据所述方法的第一实施例由例如工件104的一段材料来形成正畸托架102(下文称正畸托架)，图示出步骤(A)至步骤(F)。在该示例性实施例中，正畸托架102为自锁式，工件104由贝塔(β)钛合金(无镍的且特征为低杨氏模量以及高拉伸强度的Ti59-Nb36-Ta2-&2-0)构成。具体而言，Ti59-Nb36-Ta2_Zr2-0显示出在范围40至60千兆帕斯卡(GPa)之间的杨氏模量，其明显低于大约在200GI^区间内的常规钢铁的杨氏模量。为了便于描述实施例，将结合图2A至图2H —起描述方法100，图2A至图2H描绘了基于图1的方法100来加工工件104以形成正畸托架102的不同阶段。在附图和描述中，相同附图标记指代相同部件。在方法100的步骤(A)中，示出工件104作为一段具有基本均一的厚度的钛合金。在此实施例中，工件104的长度、厚度和宽度分别为8. 8毫米、0. 5毫米和3毫米。从步骤(A)到其后的步骤(B)，工件104经过金属冲压和冷锻的结合以使工件104成形从而在所述工件中心的各侧沿工件104的长度(其与在步骤(A)中显示的中心虚线101相交)上形成所需的厚度分布。尽管将沿工件104的各侧的长度的厚度变化地成形，但实际上两侧的厚度分布被配置为是基本对称的，使得当正畸托架102最终形成时，其关于中心虚线101也是基本对称的。现在，结合图2A⑴和2B(I)，为了使工件104成形的目的而配置包括冲头2002(即，上模)和冲模2004(即，下模)的加工装置2000。应当了解的是冲头2002和冲模2004通常相对于彼此可往复运动地设置。此外，图2A(II)和2B(II)是在图2A(I)和2B(I)的加工装置2000上(通过圆形点线)标出的对应区段2006、2008的放大图，从而更详细地图示冲头2002和冲模2004。首先，冲头2002和冲模2004分别(使用任何已知的模制技术)被预模制以具有必要的所需特征件，且之后被可操作地装到加工装置2000上。具体地，冲头2002包括第一组特征件，其成形为一对齿状构件112’；以及分别从各个齿状构件112’处沿相反方向延伸的两个加长部110a’、110b’。另一方面，冲模2004包括第二组特征件，其成形为一对凸状物(bump) 106’ ；以及分别从各个凸状物106’处沿相反方向延伸的两个加长部110a，、110b，。还应当了解的是，当冲头2002向冲模2004往复运动时，齿状构件112’的位置与分隔凸状物106’的间隙重叠。对于形成第一和第二组特征件的类型/尺寸需要考虑的事项包括以判定凸状物106在弯曲后所期望的厚度为基础进行的有限元法(FEM)模拟的分析结果(即，初始厚度应该足够厚以弥补由弯曲导致的厚度减小)。因此，当冲头2002按照图2A(II)所示的设置向冲模2004往复运动时，在分隔冲头2002和冲模2004的空间中限定了内部容积。更具体地，有利地设置内部容积以容纳工件104，用于(通过使用冲头2002和冲模2004进行的金属冲压和冷锻)在工件104上由凸状物106’特征件形成两个凸状物106、由齿状构件112’特征件形成一对齿状构件112(称为定位特征件)、以及由加长部110a’、110b’形成(分别从对应的凸状物106处延伸出的)第一和第二臂构件110a、110b。由于冲头2002和冲模2004初始地设置成间隔的、非接合的配置，所以在工件104被加工装置2000处理前如图2A(II)所示定位在冲模2004上。在这种情况下，将冲头2002可操作地向冲模2004推动，这样冲头2002最终邻接搁置在冲模2004上的工件104。在此阶段，如图2B(II)所示，工件104位于冲头2002和冲模2004之间。当这发生时，如从图2B清晰可见的，工件104因而沿其长度与形成在冲头2002和冲模2004上的第一组和第二组特征件一致地成形。图2C中示出了相应于步骤⑶的此阶段的工件104的相关照片。具体地，工件104被成形为形成了 介于两个凸状物106之间的基部构件108，以及第一和第二臂构件110a、110b，它们分别从对应的凸状物106处延伸并且相对于基部构件108略微被弯曲。换言之，凸状物106之间的间距限定了基部构件108的长度，并且每个凸状物106均成形为其厚度大于基部构件108的厚度。因此，在此实施例中，基部构件108为0. 3毫米厚，然而每个凸状物106均设置为比其相应厚0. 1毫米。此外，凸状物106配置成沿整个工件104是最厚的部分。如图1的步骤⑶所示，相对于基部构件108弯曲第一和第二臂构件IlOaUlOb中的每个，并且还将第一和第二臂构件IlOaUlOb中的每个弄弯以形成第一和第二副部1101、1102，如图2C所示，第一和第二副部1101、1102 一起限定了于彼此之间的锐角。在步骤(B)进行成形的过程中，还在基部构件108上形成一对齿状构件112，并且一对齿状构件112沿与臂构件IlOaUlOb大致相同的方向向上凸出。这对齿状构件112相应于预定的间距彼此间隔。在该示例中，每个齿状构件112都是带有平坦表面的突出物，并且其目的在于在正畸弓丝600接收于正畸托架102后，相互协作地将适合的正畸弓丝600保持在正畸托架102内合适的位置(参见图6)。在后面的段落中将详细阐述该功能性。在方法100的下一个步骤(C)中，对工件104进行进一步成形。具体地，进一步弯曲每个臂构件IlOaUlOb的弯角部以便于容易形成正畸托架102，使得第一和第二副部1101,1102在此形成了实质上直角的结合。图2D中示出了在此阶段的工件104的相关照片。之所以在此步骤实施进一步弯曲的原因是因为只能垂直地或水平地影响应用于图1的方法100的加工运动/方向的类型(将会在下面的段落中详细阐明)，所以如果在后续的步骤中完成进一步弯曲可能会遇到困难。尤其是，这意味着在步骤(C)后面的步骤中，对于在第一和第二副部1101、1102上所能使用的加工运动的类型，第一和第二副部1101、1102会被不方便地设置在不合适的位置，因此，如果弯曲迟些进行就不容易使它们能够如所期望的以合适的方式弯曲。在此实施例中，步骤(B)和步骤(C)可共同称为“预形成”阶段。在下一步骤(D)中，对工件104成形，使得从正立面图所观察时，工件104类似由基部构件108以及第一和第二臂构件IlOaUlOb所限定的大致U形的构件。具体而言，在步骤(C)后，采用模压使工件104成为U形。在解释模压工序的过程中，如图2E所示提供了具有挤压块203的弯曲/模压冲头202，该挤压块203带有接触面205和在接触面205上形成的半球形凹陷206以容纳齿状构件112。这样，当冲头202的接触面205与工件104接触时，齿状构件112收纳在半球形凹陷206内以确保齿状构件112在模压工序中不会变平。此外，提供了冲模211，如由“A”表示的位置所示，当经由凸状物106支撑时工件104初始地搁置在冲模211上。在此位置“A”，工件104仍相应于图2D所示的状态，并且冲床202还未与工件104接合。为了清楚，应当理解的是，在此示例中所使用的冲头202和冲模211代替了先前如图2A和2B中所示的在加工装置2000上使用的冲头和冲模(即，冲头2002和冲模2004)。具体地，使用当前装在加工装置2000上的冲头202和冲模211是为了弯曲和模压工件104的目的，而图2A和2B中的冲头和冲模是为了冲压和冷锻工件104的目的。当随后驱动冲头202以接合工件104时，冲头202朝向工件104(即，沿垂直的轴向向下)开动以便将工件104完全地处于冲模211内。如虚线箭头213所示，这使工件104从原始位置“A”向新位置“B”重新定位。当工件104装到冲模211内(位于位置“B”)时，因为两个臂构件IlOaUlOb与冲模211的侧壁接合，所以它们在这个过程中不可避免地向内弯曲，从而每个臂构件110a、IlOb的第一副部1101变为实质上彼此同平面(planar)。这就形成了在步骤(D)中描述的U形构件。在弯曲臂构件IlOaUlOb的情况下，对处于工件104邻接冲模211的底面215时的位置“B”的工件104实施模压工序。此效果是当冲头202的接触面205对着冲模211的底面215压缩凸状物106时，每个凸状物106的额外的厚度被均勻地重新分布于其周围的部分，从而在每个凸状物106的周围实现基本均一的厚度。特别是，据此模压减小了否则可能会因两个弯曲的臂构件IlOaUlOb引起的弹回效应(spring-back effect)。在步骤(E)中，图2E中的冲头202从加工装置2000卸下，并如图2F(II)所示由芯模(mandrel tool) 204代替，图2F(II)为在如图2F(I)所示的改装后的加工装置2000上(通过圆形点线)所标出的区段2010的放大图。具体而言，其清楚地图示了芯模204以邻接基部构件108的配置定位于U形工件104内。芯模204为基本扁平的，并包括具有梯形凹陷208的接合表面207以允许齿状构件112能够收纳在凹陷208内。此外，芯模204还具有比图2E的冲头202更小的外形。另外，除所述的芯模204以外，在加工装置2000的配备中也包括共面放置的右侧和左侧冲头209、210。右侧和左侧冲头209、210各自特别地形成有突出部215，如图2F(II)所示，将突出部215设置成从外部邻接U形工件104的每个臂构件IlOaUlOb的第一副部1101。应该注意的是，右侧和左侧冲头209、210为可独立地沿箭头213所示的水平向内的方向朝向彼此移动的。如图2G(II)所示，加工装置2000自图2F(II)中的位置对U形工件104进行操作，由此使右侧和左侧冲头209、210朝向彼此(沿箭头213的方向)向内移动以接合两个臂构件IlOaUlOb并使它们关于对应的凸状物106旋转(即，产生弯曲)。图2G(II)为在图2G(I)中所示的加工装置2000上(通过圆形点线)标出的区段2012的放大图。具体而言，第一副部1101经过关于对应的凸状物106的大约90°的角旋，从而它们现在处于与基部构件108基本平行。位于U形工件104内的芯模204确保由芯模204占据的工件104的内部容积不会塌陷并且随后在臂构件IlOaUlOb弯曲后使该内部容积符合芯模204所显现的形状。同时，凸状物106经过了进一步的模压，因为通过向内移动侧冲头209、210并且它们随后接合第一副部1101因而通过芯模204(其处于第一副部1101下方并与其接触)下压凸状物106，使得凸状物106被进一步压缩。之后，移除芯模204，并且图2H中示意性地示出了形成后的正畸托架102。参照图3A和;3B将会有助于进一步详细阐述模压工序，图3A和图示了怎样采用模压和弯曲来弯曲金属片250，其与根据方法100的步骤(D)和(E)来弯曲工件104的第一和第二臂构件IlOaUlOb的方式类似。在模压和弯曲工序前，使金属片250成形以产生比金属片250的其余部分更厚的扩大部252。请参见图4A，其中第一照片为金属片250和扩大部252紧靠卷尺(或量尺)放置的以图示金属片250的长度，并且第二照片为金属片250的放大照片。扩大部252与在图1和2中示出的凸状物106类似。将金属片250设置在冲头302和冲模304之间，同时冲头302位于金属片250上方且冲模304支撑金属片250。应该理解的是，当前配置的冲头302和冲模304与图2A(I)和2B(I)的冲头2002和冲模2004所表达的效果类似。冲头302包括带有倒圆顶部的楔形主体，其配置以便于限定金属片250的弯曲。冲模304包括V形凹槽306，其有助于成形金属片250的弯曲。
为了弯曲金属片250，将其放置在冲模304的平台上，同时扩大部252对准冲头302的顶点并在凹槽306的中心的上方。接着，沿箭头308所示的方向朝向金属片250开动冲头302，以使冲头302邻接扩大部252并于扩大部252将金属片250推至凹槽306内直到金属片250完全处于凹槽306中。冲头302所施加的对金属片250和冲模304的压力沿扩大部252的厚度维度压缩扩大部252，因此减小了扩大部252的厚度，同时也使金属片250弯曲，弯曲部分处的曲率大小取决于凹槽306的V-型轮廓的宽度和深度和冲床302的楔角。在如图;3B所示的该实施例中，凹槽306具有限定为约82°的内角，而冲头302的楔角配置成小于该内角，设置为大约40°。除此之外，选择冲头302的圆角半径(标为“R1”)使其小于金属片250的厚度的三倍，并选择冲模304的内圆角半径(标为“R1. 5”)使其大于圆角半径和金属片250厚度的总和。在此情况下，选择圆角半径、内圆角半径和工件250的厚度的具体相关尺寸，使其分别为0. 5毫米、1. 5毫米、0. 3毫米或者为1毫米、1. 5毫米和0. 3毫米。应该理解的是参照金属片250的弯曲拐角来限定所用冲头302的圆角半径“R1”。换言之，冲床302的圆角半径(通常)具有与金属片250的弯曲拐角相同的几何尺寸。因此，此弯曲和模压工序对于在任何金属工件270(见图3C)上形成锐角弯曲部(sharp bend)都是特别有利且有效的，其中弯曲部的圆角半径(“rl”)可以约小于金属工件270的厚度(“tl”)的三倍以防止薄化和破裂。相比之下，关于用于形成锐角弯曲部的公知的V形弯曲技术，为了避免在锐角弯曲部的形成过程中于锐角弯曲部上的薄化和破裂，必要条件为各弯曲部的圆角半径(“rl”)必须大于金属工件270的厚度(“tl”)的三倍。实际上，根据方法100的该弯曲和模压工序没有现有技术的限制，因此无论各弯曲部的圆角半径是否大于或小于金属工件270的厚度的三倍，其都适用于在金属工件270上形成弯曲部。应该进一步理解的是，由于扩大部252初始地预形成为比其他区段厚，因此当在扩大部252处弯曲金属片250时，弯曲变形的区域不会集中于扩大部252，相反却分散至金属片250的扩大部252附近的其他部分。因此，弯曲后的金属片250于扩大部252的最终厚度不会比金属片的其他区段的厚度薄。因此，扩大部252在弯曲操作中不易破裂。图4B包括几张弯曲后的金属片250的照片450，其中一张照片示出紧靠卷尺或量尺放置的弯曲后的金属片250以图示弯曲后的金属片250的尺寸。图4B还包括三张放大的照片，其示出弯曲后的金属片250的不同角度的不同视图。应当理解的是，由于在金属片250中形成了扩大部252，因此减轻了在模压和弯曲的实施过程中材料在弯曲拐角处的薄化和破裂。图5图示了在图4B的金属片250上进行的应变分析500，其特别针对在弯曲后的凸状物252周围部分的应变分布的测量。采用有限元法(FEM)来执行分析500。在工件(未示出)不会进一步成形有不同的厚度分布(即，具有均一的厚度)的公知的V形弯曲技术的情况下，在工件外层的已经被弯曲的部分(弯曲拐角)处通常会形成大的拉伸应力和应变区域。因此所形成的应变和应力导致工件于弯曲拐角的破裂并可能在那里导致不合意的大的弹回效应。此外，在公知的V形弯曲技术的情况下，在弯曲过程中工件还于上述部分被薄化，而这样的薄化促进在弯曲拐角处破裂发生的可能性的提高。显而易见，由于弯曲拐角的薄化，采用公知的V形弯曲技术不能够令人满意实现在弯曲后进行的模压变形(如在本方法100中实施的；参见图2G)。但是，对于图4A的扩大部252，在实施弯曲后通过模压变形沿其厚度维度充分地将其压缩。如从图5中的应变分析所见，此模压变形据此在弯曲后的扩大部252中产生高的压缩应力和压缩应变以防止破裂。相应地，从图3、图4和图5中能够看出，按照与金属片250的扩大部252类似的方式在凸状物106处弯曲工件104，从而弯曲部分不可能在弯曲过程中或弯曲后发生破裂。在步骤(E)后，如果需要，执行步骤(F)以便将两个臂构件110a、IlOb推动得相互更靠近，从而在其间产生通道114，可以从图2H和图6中更清楚地看到这个过程。正如所示，两个臂IlOaUlOb的第二副部1102为彼此基本平行的从而限定通道114。通道114尤其定尺寸为接收正畸弓丝600的一部分，接收的方式为这样的整个正畸弓丝600的纵轴横向于通道114的纵轴。此外，通道114还形成为使其位于一对齿状构件112的正上方。当正畸弓丝600的所述一部分被完全接收在正畸托架102内时，用一对齿状构件112将弓丝600的所述一部分紧固在合适的位置，如图6中所示一对齿状构件112相互配合地夹住正畸弓丝600的下半部。这确保正畸弓丝600不会以松弛的布置保持在正畸托架102内，松弛的布置会引起使用者的不适，并且更重要的是，松弛的布置不能有效地实现对使用者的牙齿状况的理想矫正。因此，会理解的是，定位在基部构件108上的齿状构件112与通道114对齐，这样正畸弓丝600在插入正畸托架102后可以容易地被紧固在合适的位置或者便于后续从正畸托架102中移除。因此，所完成的工件104形成正畸托架102，并且，当如图6所示搁置于基部构件108上时，其大体上类似于不对称的倒置的T形构件。这也表明正畸托架102具有由基部构件108以及第一和第二臂构件IlOaUlOb限定并围绕的倒置的T形容积。此外，在该配置中，弯曲后的臂构件IlOaUlOb可回弹地偏置以稍微分开(或者弹性地变形)，以使正畸弓丝600的前述一部分在被齿状构件112紧固之前可插入通道114内并由臂构件IlOaUlOb以摩擦方式保持，并且，当必要时后续也可以通过通道114从正畸托架102中将其移除。臂构件IlOaUlOb的回弹性是由钛合金的低杨氏模量促成的，钛合金的低杨氏模量为正畸托架102(特别是第一和第二臂构件IlOaUlOb)提供了可弹性变形特征。因此，使用本实施例的方法100生产的一连串正畸托架102，由于它们更柔韧(即，更柔软)，所以在被患者佩戴时感觉不明显，而配置为大体积、坚硬的(一般由不锈钢形成的)公知的正畸托架却与之相反。使用图1的方法100来生产正畸托架102的优点包括(1)能够由以低杨氏模量为特征的金属合金来形成正畸托架102，而所完成的产品不会因弯曲工序在拐角部分造成破裂或厚度减小。(2)有利于以能够精确地控制通道114的尺寸的方式形成通道114的轮廓，以用于接收或移除正畸弓丝，也用于正畸托架102的其他凹或凸轮廓，而不会涉及不必要的制造步骤；以及(3)使得在弯曲步骤中更容易地控制工件104的弹回效应，模压工艺也进一步将弹回效应最小化。总之，方法100为由具有低杨氏模量的材料(例如，钛合金)来生产正畸托架102带来了高精确度且经济的制造工序(即，高生产量、减少的材料损耗和降低成本)。
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此外，已经发现，由方法100生产的正畸托架102与公知的更坚硬的正畸托架相比由于更柔韧而使患者感觉更舒服。同样地，采用FEM分析发现了，与公知的具有类似的几何尺寸的不锈钢正畸托架相比，将正畸弓丝推入采用方法100而形成的正畸托架102所需的插入力降低了约64%。所述实施例不应被解释为具有限制性。例如，尽管使用β -钛合金作为工件104的材料，但也可以使用具有低杨氏模量的其他适合材料，例如不锈钢。此外，工件104的厚度可为0. 4毫米至0. 6毫米之间的任意尺寸。另外，在预形成阶段(即步骤(B)和步骤(C))中，也可以使用其他成形工序。还有，根据另一种变化，可以采用图7Α至图7C的改良的多滑块成型机(MSF)700来实施方法100的弯曲和模压阶段，而不是先前在图2E至图2G中记载的加工装置2000。此处，改良的MSF700是指与计算机数控(CNC)机(未示出)一起运行的常规的MSF，从而为实施弯曲和模压提供足够的动力以形成正畸托架102。换言之，与附加的CNC机一起使用将使得MSF700能够运行以传输用以实施如图1的方法100要求的弯曲和模压所必需的力。在使用MSF700的过程中，如图7A所示，首先将已经在方法100的步骤(C)中成形的工件104(如图1所示)居中定位并夹在MSF700的基板702上。之后，上冲头704沿箭头706所示的方向(即向下)朝着工件104开动以对着基板702邻接工件104。在此设置中，工件104位于上冲头704和基板702之间。然后，与基板702同侧的用于接合工件104的臂构件IlOaUlOb的两个底冲头708a、708b沿箭头710所示的方向向上移动从而邻接臂构件110a、110b，导致臂构件IlOaUlOb围绕对应的凸状物106弯曲。在此阶段，工件104类似于图1的步骤(D)的U形构件。接着，在继续后面的阶段之前，上冲头704和底冲头708a、708b撤出，留下夹在基板702上的工件104。在图7B中所示的后续阶段中，图2F(II)的芯模204插入并装设到U形工件104上。两个侧冲头730a、730b如箭头732所示向内移动以便用侧力接合并作用于垂直定位的臂构件110a、110b。之后，侧冲头730a、730b进一步向内移动(朝向彼此)，从而围绕凸状物106将臂构件IlOaUlOb弯曲约90°，由此使U形工件104随之变为大体T形的工件104( S卩，图1的步骤(E))。在此阶段完成时，侧冲头730a、730b撤出，并且在如图7C示出的最后阶段中，通过使侧冲头730a、730b输送的合力从上部并向内地组合作用在臂构件110a、IlOb上的方式，再次施加侧冲头730a、730b以与臂构件110a、IlOb接合。这个过程使臂构件IlOaUlOb弯曲以形成通道114并得到完整的正畸托架102( S卩，图1的步骤(F))。会被理解的是，循序地进行冲头704、708a、708b、730a、730b的自动化应用以加工工件104，并且不需要辛苦地替换冲模或加工件(例如拧紧和旋松)。有利的是，因为简单地机械操作不同的冲头704、708a、708b、730a、730b以便为了接合并在使用后撤出而插入/滑出，从而无需在不同阶段之间更换冲模，所以用MSF700代替加工装置2000能够高效地实现正畸托架102的大规模生产。另外，方法100也适于形成具有与图6的正畸托架102类似结构设置(即基部构件介于两个凸状物之间并且臂构件自各凸状物延伸)的其他类型的自锁式正畸托架。一个这样的实施例为图8中图示的第二正畸托架800。具体地，第二正畸托架800包括采用与图3A和图;3B中相同的技术弯曲并模压的两对外部和内部凸状物802、804，其有利于地防止弯曲的凸状物802、804的破裂和弹回效应。应该理解的是，内部和外部凸状物802、804分别成形为比处于预形成状态下的第二正畸托架800的厚度要厚。在进行弯曲前，在托架800 (处于其预形成状态)上凸状物802、804的形成次序是按照这样的顺序外部凸状物802、内部凸状物804、内部凸状物804、外部凸状物802。具体而言，在一对内部凸状物804之间形成基部构件806，同时臂构件808a、808b自每个内部凸状物804延伸。然后，在每个臂构件808a、808b上定位一个外部凸状物802，接着每个臂构件808a、808b分成第一和第二副臂构件810、812，其中，第二副臂构件812在一端与内部凸状物804连接。显而易见的是，弯曲和模压凸状物802、804的次序会是首先在外部凸状物802上进行，接着在内部凸状物804上进行。在外部凸状物802已经被弯曲和模压后，如图8所示，每对第一和第二副臂构件810、812设置成于其间限定锐角。接着，与先前在图2E至2G中描述的类似，弯曲和模压内部凸状物804。此外，还可以采用方法100来形成如图9中所示的特定类型的非自锁式正畸托架，其中，与图6中的正畸托架102的经弯曲和模压的凸状物106类似地形成非自锁式正畸托架900的弯曲部分902。具体而言，非自锁式正畸托架900设置有分别从对应的弯曲部分902延伸的一对臂构件9(Ma、904b，并且一对臂构件9(Ma、904b相互配合地设置为T形结构(与图6中的类似)，以在非自锁式正畸托架900内接收正畸弓丝的一部分(未示出)。但是，臂构件9(Ma、904b并不是回弹地偏置以辅助正畸弓丝906在非自锁式正畸托架900内的固位。相反，附加的弹性箍908(例如，橡胶箍)从外部可释放地装在这对臂构件9(Ma、904b上以施加迫使它们向内朝向彼此的限制力，这样正畸弓丝的被收纳的部分不会容易地通过在这对臂构件9(Ma、904b的一端形成的开口 910而滑出自锁式正畸托架900。此外，借助于分别在臂构件9(Ma、904b的自由端形成的一对向外突出的水平构件91h、912b来防止弹性箍908从臂构件9(Ma、904b移开。另外，非自锁式正畸托架900可由不锈钢制成，不锈钢与用于形成图6的正畸托架102的材料相比具有更高的杨氏模量或更高的刚性。作为可选择的描述，记载了一种用于形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的方法，所述方法包括将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲；以及模压对应的所述扩大部以使各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。能够弯曲和模压每个所述扩大部以形成小于所述基部构件的厚度的三倍的圆角半径。所述模压可在所述弯曲工序完成后实施，或者所述模压可在所述弯曲工序将近完成时实施。所述成形包括金属冲压并冷锻所述材料。限定了所述通道的各个臂构件的所述一部分可被配置为彼此回弹地协作以用于接收正畸弓丝的所述一部分。所述臂构件可被配置为使弹性箍能够可释放地紧固在所述臂构件上以用于限制所述正畸弓丝的所述一部分。所述方法可进一步包括在所述基部构件上形成至少一个定位特征件以定位正畸弓丝的所述一部分。所述材料可为一种具有在40至60千兆帕斯卡(GPa)之间的范围内的弹性模量的材料。所述材料可选自由基于钛的合金和不锈钢所构成的群组中的一个。本申请还记载了采用上述方法形成的正畸托架。所述正畸托架能够是自锁式的或非自锁式的。本申请还记载了用于形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的装置，所述装置包括用于成形的构件，其将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；用于弯曲和模压的构件，其对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲和模压，使得各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。所述装置可以为这样的用于弯曲和模压的构件可被配置为使得在每个所述扩大部均形成圆角半径，所述圆角半径小于所述基部构件的厚度的三倍。用于弯曲和模压的构件可被配置为使所述模压在所述弯曲后实施，或者使所述模压在所述弯曲将近完成时实施。用于成形的构件包括用于金属冲压和冷锻的构件。所述装置能够包括与计算机数控(CNC)机协作地运行的多滑块成型(MSF)机。尽管在附图和前面的说明书中详细地说明和描述了不同的实施方式，但这样的说明和描述应该被认为是说明性的或示例性的，而非限制性的。本领域技术人员在实施要求保护的本发明的过程中能够理解并实现公开的实施方式的其他变化形式。
权利要求
1.一种形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的方法，所述方法包括将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲；以及模压对应的所述扩大部以使各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。
2.权利要求1的方法，其中弯曲和模压每个所述扩大部以形成小于所述基部构件的厚度的三倍的圆角半径。
3.权利要求1的方法，其中在所述弯曲完成后实施所述模压。
4.权利要求1的方法，其中在所述弯曲将近完成时实施所述模压。
5.权利要求1的方法，其中所述成形包括金属冲压和冷锻所述材料。
6.权利要求1的方法，其中限定了所述通道的各个臂构件的所述一部分被配置为彼此回弹地协作以用于接收所述正畸弓丝的所述一部分。
7.权利要求1的方法，其中所述臂构件被配置为使弹性箍能够可释放地紧固在所述臂构件上以用于限制所述正畸弓丝的所述一部分。
8.权利要求1的方法，还包括在所述基部构件上形成至少一个定位特征件以定位所述正畸弓丝的所述一部分。
9.权利要求1的方法，其中所述材料具有在40至60千兆帕斯卡(GPa)之间的范围内的弹性模量。
10.权利要求1的方法，其中所述材料为选自由基于钛的合金和不锈钢构成的群组中的一个。
11.一种正畸托架，其采用根据权利要求1所述的方法形成。
12.权利要求11的正畸托架，其中所述正畸托架是自锁式的。
13.权利要求11的正畸托架，其中所述正畸托架为非自锁式的。
14.一种用于形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的装置，所述装置包括用于成形的构件，其将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；用于弯曲和模压的构件，其对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲和模压，使得各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。
15.权利要求14的装置，其中所述用于弯曲和模压的构件被配置为使得在每个所述扩大部均形成圆角半径，所述圆角半径小于所述基部构件的厚度的三倍。
16.权利要求14的装置，其中所述用于弯曲和模压的构件被配置为使所述模压在所述弯曲后实施。
17.权利要求14的装置，其中所述用于弯曲和模压的构件被配置为使所述模压在所述弯曲将近完成时实施。
18.权利要求14的装置，其中所述用于成形的构件包括用于进行金属冲压和冷锻的构件。
19.权利要求14的装置，其中所述装置包括与计算机数控(CNC)机协作地运行的多滑块成型(MSF)机。
全文摘要
本发明提出一种用于形成正畸托架的方法和装置，尤其是用于形成与正畸弓丝一起使用的正畸托架的方法和装置，其涉及将一段材料成形为形成基部构件和至少两个扩大部，所述基部构件介于两个臂构件及对应的所述扩大部之间，所述扩大部具有比所述基部构件的厚度更厚的厚度；对所述一段材料在对应的所述扩大部处进行弯曲；以及模压对应的所述扩大部，以使各个臂构件的一部分限定了接收所述正畸弓丝的一部分的通道。
文档编号B21D35/00GK102554029SQ20111046112
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者团野敦 申请人:新加坡科技研究局