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4. 通电线圈激励磁场的仿真研究 11
4.1 单个线圈 11
4.2 双线圈 线圈电流方向相同 20
4.3 两线圈 电流方向相反 26
4.4 本章小结 30
5. 夹具设计 31
5.1 三种情况下的磁场强度数值 31
5.2 夹具模型 33
5.3 磁场力计算公式的推导 34
5.4 本章小结 35
6. 总结与展望 36
6.1 总结 36
6.2 展望 36
参考文献 37
致谢 39
1.前言
1.1 研究现状
1.2 组合夹具的技术发展趋势
1.2.1 孔槽组合夹具
1.2.2 焊接组合夹具
1.2.3 检测组合夹具
1.2.4 电磁夹具
在理化领域内，电与磁是相伴相生的两个物理量，电磁夹具是将交流电整流为直流电，利用通电线圈产生电磁效应，使工件磁化并对工件产生夹紧力，实现工件的加工轴向定位。而工件的径向定位是靠端面支撑，使安放在支撑上的工件中心偏离工件轴中心。其工作过程中具备能耗低、污染小、便于控制等优点。电磁组合夹具综合了电磁的优良、精准属性以及组合夹具在夹具技术中的重要发展方向，针对此领域的研究与尝试，显得重要而有意义。
电磁夹具利用磁力来夹持工件，从而使工件装拆简化，在上、下料过程中可以实现高度自动化，在工业加工生产中应用广泛。但在实际生产中，相同结构的电磁夹具所能产生的最大磁力往往会有差异，在电磁夹具的设计中对如何提高磁力、减少磁损耗，是今后重要的研究方向。
与此同时，电磁夹具是适合易磁化的薄壁回转体零件磨加工的高效率夹具，对该类夹具进行设计，能降低成本，扩大夹具的通用性，安装机械手并实行自动上下料之后，能使装夹的辅助时间大大缩短，提高工效。电磁夹具的设计，关键是制作具有足够磁力的线圈，选择理想的支撑端面材料，结合不同机床自身的特性，调整相关的支承角度和相对位置，在确保夹具必要强度的基础上，尽量使夹具的提及缩小，使其与机床的结构浑然一体[5]。
以轴承磨床为例，其为一种常见的电磁夹具，如图1所示，通电线圈装在线圈盘中，通过夹具地板固定在工件箱体上；铁磁芯固定在工件轴上，从线圈盘中穿过，并随工件轴一起旋转，磁极固定在磁盘上，随铁磁芯一起旋转；支撑在支撑座上可调整，使支撑与工件保持良好接触。
图1.1 电磁组合夹具
1.2.5 磁力原理
由电磁原理可知，当线圈通入恒定直流电，在线圈的周围会激发磁场，按电磁感应定律，磁感线将依次通过铁磁芯、磁极、支撑座、气隙及夹具体，最后回到铁磁芯形成一个封闭的磁路，在该激发磁场中会产生磁力，作用于工件使其贴合在磁极上，随磁极一起运动。电磁夹具的磁力会对加工工件产生影响，如果磁力过大，容易划伤工件支撑表面或损伤；如果磁力过小，会导致工件夹紧力偏小而导致工作过程不稳定，影响工件加工精度。
1.3 本章小结
本节讨论了机械夹具的研究背景以及组合夹具的发展趋势，引出了电磁夹具是组合夹具发展的主要方向，相对于传统组合夹具，其具有较多优势，基于该领域内的研究显得重要而有意义。