[發(fā)明專利]一種用于蜂窩芯材料加工的制冷夾持裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610111266.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-29
• 公開（公告）號(hào): CN105737433B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳明;邱坤賢;安慶龍;明偉偉;王昌贏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F25B21/02
• 分類號(hào): F25B21/02;F25B49/00;B23Q3/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 祖志翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工的固持裝置，具體涉及一種基于半導(dǎo)體快速制冷技術(shù)的用于蜂窩芯材料加工的制冷夾持裝置及方法，屬于機(jī)械切削加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

蜂窩芯材料由于其先進(jìn)的性能在航空航天領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，但是在切削加工過程中，由于蜂窩芯材料易變形的特性，其加工時(shí)的夾持方法一直缺乏突破性的進(jìn)展。目前依舊廣泛采用技術(shù)水平低下的雙面膠固定法。雙面膠固定法是將雙面膠黏貼到蜂窩芯材料的底部，然后將其黏貼到加工平臺(tái)上。該方法能夠提供的夾持力很小，在加工過程中很容易由于刀具的作用力將蜂窩芯材料拉起而導(dǎo)致夾持失效；其次，該方法所用的雙面膠具有一定厚度，致使蜂窩芯材料在加工平臺(tái)上的定位問題無法完善解決；此外，該方法主要依賴工人的細(xì)心操作，而在黏貼蜂窩芯材料或?qū)⒎涓C芯材料撕下的過程中，稍有不慎就會(huì)對(duì)蜂窩芯材料造成破壞，致使零件報(bào)廢。除此之外，目前還有采用的聚乙二醇法和真空吸附法等方法也都存在著設(shè)備復(fù)雜龐大、費(fèi)用昂貴、不易清理等缺點(diǎn)，因而難以廣泛推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有蜂窩芯材料夾持方法的不足，提供一種用于蜂窩芯材料加工的夾持裝置及方法，通過半導(dǎo)體快速制冷將液體夾持介質(zhì)迅速凝固，從而為蜂窩芯材料提供足夠的夾持力，并且通過控制半導(dǎo)體電流進(jìn)而控制制冷量，為夾持部位持續(xù)提供夾持力，直至切削加工過程結(jié)束。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種用于蜂窩芯材料加工的制冷式夾持裝置，包括直流電源、溫度控制系統(tǒng)、夾持平臺(tái)、平臺(tái)熱端散熱水管、水泵及外置強(qiáng)制散熱結(jié)構(gòu)；所述夾持平臺(tái)內(nèi)容納有液體夾持介質(zhì)且設(shè)置有半導(dǎo)體制冷片和散熱水管，該半導(dǎo)體制冷片的上端為冷端，下端為熱端，所述散熱水管位于所述半導(dǎo)體制冷片的下方且靠近所述熱端，該散熱水管內(nèi)容納有冷卻水且依次通過所述平臺(tái)熱端散熱水管和水泵連接所述外置強(qiáng)制散熱結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體制冷片通過所述溫度控制系統(tǒng)與所述直流電源連接；所述直流電源向所述半導(dǎo)體制冷片持續(xù)供電使該半導(dǎo)體制冷片制冷并將所述液體夾持介質(zhì)冷卻至固態(tài)，從而將被加工的蜂窩芯材料固定且持續(xù)夾持在所述夾持平臺(tái)上，同時(shí)為該蜂窩芯材料提供固態(tài)填充以增加剛性，所述散熱水管內(nèi)的冷卻水將所述半導(dǎo)體制冷片的熱端產(chǎn)生的熱量傳遞到所述外置強(qiáng)制散熱結(jié)構(gòu)以維持所述半導(dǎo)體制冷片的持續(xù)制冷。

進(jìn)一步地，所述的夾持平臺(tái)還包括前面板、后面板、保溫片、制冷片熱端固定片、制冷片冷端固定片、工作平臺(tái)、定位平臺(tái)以及平臺(tái)基座；所述平臺(tái)基座置于最下層，其上依次設(shè)置所述散熱水管、制冷片熱端固定片、半導(dǎo)體制冷片、制冷片冷端固定片、工作平臺(tái)和定位平臺(tái)，所述半導(dǎo)體制冷片的熱端放置在所述制冷片熱端固定片中，冷端放置在所述制冷片冷端固定片中，該制冷片熱端固定片與制冷片冷端固定片之間設(shè)置有用于阻斷熱傳導(dǎo)的隔熱層，所述保溫片布置于所述工作平臺(tái)的四周形成保溫層，所述定位平臺(tái)設(shè)置于所述工作平臺(tái)上且用于對(duì)被加工的蜂窩芯材料進(jìn)行定位，所述前面板和后面板連接且圍置于所述夾持平臺(tái)的四周。

進(jìn)一步地，所述的定位平臺(tái)上均勻分布有若干凹槽。

進(jìn)一步地，所述的前面板放置在所述平臺(tái)基座的前面，上面設(shè)有操作及顯示面板，所述后面板放置在所述平臺(tái)基座的后面。

進(jìn)一步地，所述的溫度控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電流改變所述半導(dǎo)體制冷片的制冷量。

本發(fā)明的另一技術(shù)方案是：

一種通過上述制冷式夾持裝置實(shí)現(xiàn)的用于蜂窩芯材料加工的制冷式夾持方法，包括如下步驟：

1)將被加工的蜂窩芯材料放置在所述定位平臺(tái)上，向所述夾持平臺(tái)內(nèi)倒入液體夾持介質(zhì)，液體夾持介質(zhì)充入所述蜂窩芯材料的芯格中；

2)通過所述直流電源向所述半導(dǎo)體制冷片供電，所述半導(dǎo)體制冷片迅速制冷，其冷端與熱端之間形成足夠溫差；

3)通過所述散熱水管將所述半導(dǎo)體制冷片的熱端產(chǎn)生的熱量傳遞到冷卻水中；

4)通過所述水泵及外置強(qiáng)制散熱裝置推動(dòng)冷卻水進(jìn)行循環(huán)并在該外置強(qiáng)制散熱裝置中進(jìn)行冷卻，使所述半導(dǎo)體制冷片形成持續(xù)的制冷能力，從而冷卻固化所述液體夾持介質(zhì)，將被加工的蜂窩芯材料固定夾持在所述定位平臺(tái)上，同時(shí)填充在所述蜂窩芯材料芯格內(nèi)的固化的液體夾持介質(zhì)增加了該被加工的蜂窩芯材料的剛性；

5)通過所述溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流經(jīng)所述半導(dǎo)體制冷片的電流，使該半導(dǎo)體制冷片的制冷量足夠抵消所述蜂窩芯材料切削加工過程中產(chǎn)生的熱量，以維持對(duì)該蜂窩芯材料的穩(wěn)定夾持力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到了如下有益效果：

1、采用半導(dǎo)體制冷片可以迅速的實(shí)現(xiàn)液體夾持介質(zhì)的固化，完成蜂窩芯材料的快速夾持。