整体薄壁结构件具有重量轻、结构强度高、制造装配工作量小等优点,在航空航天等许多领域被广泛应用。但是由于其结构尺寸大、形状较为复杂和壁薄等特点导致装夹相对困难并容易产生夹持变形,因而产生加工误差,影响加工质量。因此,关于减小整体薄壁结构件在加工时因装夹变形引起误差的装夹方式和方法的研究一直是关注的热点。磁粉柔性夹持是本课题组近年来展开研究的一种适用于装夹整体薄壁结构件的新的装夹方式。本文在课题组磁粉柔性夹持系统已有研究成果的基础上,设计了磁粉柔性夹持系统,借助磁偶极子模型,振动仿真、电磁仿真和夹持力实验等手段,对磁粉柔性夹持系统的夹持力和夹持正压力的规律进行了深入系统的研究,探究了控制磁粉夹持力的影响因素和规律,对磁粉柔性夹持系统的研究和整体薄壁结构件加工的柔性夹持系统研究和设计具有重要理论意义和应用价值。论文主要研究成果和创新性工作如下:(1)对磁粉柔性夹持系统的夹持力进行了理论分析,建立了磁粉颗粒的简化模型,确定了磁粉夹持正压力的影响因素。通过在宏观上将磁粉作为一个整体,分别对磁性工件和非磁性工件进行了夹持过程分析,确定了磁粉柔性夹持系统中工件的受力情况,确定了磁粉夹持正压力的作用。借助磁偶极子模型在微观上建立了处于磁场中的磁粉颗粒在磁粉颗粒群中的受力模型,得到了磁粉夹持正压力的影响因素为磁粉空隙率、磁粉磁化率和磁感应强度,为提高磁粉夹持力明确了方向。(2)建立了磁粉和工件的振动模型,确定了最优振动参数。基于磁粉夹持正压力和磁粉空隙率的关系,提出了通过振动来降低磁粉空隙率从而增大磁粉夹持正压力的方法。在EDEM中建立了磁粉颗粒与工件的振动模型,借助Hertz-Mindlin无滑动接触模型对对磁粉进行振动仿真,深入研究了振动参数包括振动频率、振动时间、振动方向和振幅对磁粉空隙率的影响,通过正交试验法得到最优振动参数来降低磁粉空隙率从而增大磁粉夹持正压力。(3)建立了磁粉柔性夹持系统的激磁单元与磁粉的电磁仿真模型,对磁感应强度进行了深入研究。通过对外加激磁装置和永磁体的比较确定了磁粉柔性夹持系统的磁场发生装置,为了提高磁粉夹持正压力,基于Maxwell和电磁场理论建立了激磁单元和磁粉的电磁仿真模型,深入研究了激磁单元的几何参数和磁粉区域的几何参数对磁粉区域的磁感应强度的影响,从而明确了优化几何参数来提高磁感应强度即增大磁粉夹持正压力的方向。(4)设计了激磁装置,对磁粉夹持正压力和磁粉夹持力进行了实验研究。通过铣削力的计算和磁路计算设计了夹持系统的激磁装置,设计了磁粉夹持正压力的测量方案,并对影响磁粉夹持正压力的因素进行了实验研究,得出结论:磁粉目数越大,磁粉夹持正压力越大;磁粉磁化率越大,磁粉夹持正压力越大;磁感应强度越大,磁粉夹持正压力越大。结论验证了第二章的理论分析结果。利用第三章得到的振动参数对夹持系统中的磁粉和工件进行了振动实验,并测量了振动前后的磁粉夹持正压力,实验结果显示振动后的磁粉夹持正压力增大了8.7%,验证了第三章的振动仿真的正确性。同时设计了磁粉夹持力的测量方案,通过对比夹持系统中有无磁粉时的夹持力获得了无电磁吸引力影响的磁粉夹持力。利用磁粉柔性夹持系统夹持薄壁框体结构件进行了铣削实验,在实际加工中验证了夹持效果。