磁粉夹持正压力理论分析和实验研究

房连强，周燕飞

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

对于一些整体结构件、异构件和薄壁件，由于其形状不规则，刚度相对较差，采用普通的夹持方式难以装夹。目前对于此类零件的加工通常采用增加辅助工艺夹持面或设计专用夹具，但这些方式通常会造成加工材料的浪费，使加工成本和工序增加，同时也延长了加工周期。

针对上述问题，文献[1]提出一种利用处于磁场中的磁粉来产生夹持力的柔性夹持方案。该方案是将工件置于磁粉中，通过励磁装置在工作区域产生磁场，使磁化后的磁粉对工件产生正压力，在加工过程中，磁粉与工件产生摩擦力阻碍其相对运动来实现夹持工件。

磁粉夹持适用性强，对整体结构件、异构件及薄壁件都能夹持。同时在薄壁件内外填充磁粉能够起到支撑作用，减小加工变形量[2]。磁粉对工件的夹持正压力决定了夹持的效果，但磁粉内部的受力情况较为复杂，难以确定影响夹持正压力的因素。本文通过简化磁粉颗粒来定性分析影响磁粉对工件正压力的各种因素并加以实验验证，为进一步提高磁粉夹持力提供理论依据。

1 磁粉受力分析

1.1 磁粉夹持力的产生

磁粉夹持的原理就是通过外加励磁装置产生磁场，使磁粉磁化后互相吸引对工件产生正压力。当工件在加工过程中产生相对运动趋势时，磁粉会与工件产生摩擦力来阻碍工件的相对运动，实现工件的夹持[2-4]。图1为磁粉夹持系统的原理示意图。……