使用人力通过各种传力机构对工件进行夹紧，称为手动夹紧。而现代高效率的夹具，大多采用机动夹紧方式。在机动夹紧中，一般都设有产生夹紧力的动力系统，常用的动力系统有：气动、液压、气液联合、电动、磁力、真空动力系统等。机动夹紧可以大幅度缩减装夹工件的辅助时间，提高生产率和减轻工人劳动强度。下面介绍常用动力装置的特点及一般应用情况，对于具体的结构设计可参阅有关机床夹具设计资料。
一、气动夹紧系统
气动夹紧是机动夹紧中应用最广泛的一种，目前不仅在大批量生产中已普遍采用，而且已逐步推广到成批和小批生产。
1.气动夹紧系统的组成
如图4-54所示，空气压缩机产生0.7～0.9 MPa 的压缩空气，以17～25 m/s 的流速流经开关6 流向各用气点。压缩空气在进入机床夹具的气缸前，必须进行处理：首先经分水滤气器7 分离出水分并滤去杂质，以免锈蚀元件及堵塞管路；再经调压阀8，使压力降至工作压力（0.4～0.6 MPa）并稳定在该压力；然后通过油雾器9 混以雾化油，以保证系统中各元件的润滑；最后经单向阀10 和换向阀11 进入气缸，推动活塞完成所需工作。
图4-54 气动夹紧系统示意图
1—电动机；2—空压机；3—冷却器；4—储气罐；5—过滤器；6—开关；7—分水滤气器；8—调压阀；9—油雾器；10—单向阀；11—换向阀；12—节流阀；13—活塞式气缸；14—薄膜式气缸
气动系统一般由4 部分组成：
（1）气源部分——包括空气压缩机、冷却器、储气罐、过滤器，一般置于动力站内。
（2）控制部分——如调压阀、节流阀、换向阀等。用于控制和调节压缩空气的压力、流量和方向，以满足夹具的动作和性能要求。多装在机床附近。
（3）执行部分——能量输出装置，如气缸等。通常执行部分直接装在机床夹具上，与夹紧机构相连接。气缸是将压缩空气的工作压力转换为活塞的移动，以此驱动夹紧机构实现对工件的夹紧。它的种类很多，按活塞的结构可分为活塞式和薄膜片式两大类；按安装方式可分为固定式、摆动式和回转式等；按工作方式还可分为单向作用和双向作用气缸。气缸的分类及主要用途见表4-11。
表4-11 常用气缸种类及用途
续表
（4）辅助部分——包括管部、接头、压力表、分水滤气器、油雾器、消声器等。辅助部分起连接、测量、过滤、润滑、减小噪音等作用。多装在机床附近。
2.气动夹紧的特点
（1）压缩空气来源于大气，取之不尽，废气可排入大气中，处理方便。
（2）压缩空气在管道中流动的压力损失小，因此，便于集中供应和实现远距离操纵，以提高自动化程度。
（3）动作迅速，反应灵敏，可实现快速夹紧，方便操作。
（4）夹紧力基本稳定，但由于空气有压缩性，夹紧刚度差，故在重切削或断续切削时，应设置自锁装置。
（5）压缩空气的工作压力较小，因此，与液压夹紧装置相比，结构较庞大。
3.气动夹紧系统设计程序
（1）根据对气动系统的要求，选择基本气动回路进行适当的组合，并与执行元件相连接，构成气动系统图。
（2）设计（或选择）执行元件（气缸）。
（3）选定气阀。
（4）选定辅助元件。
二、液压夹紧系统
液压夹紧是利用压力油作为传力介质，推动执行机构（油缸），实现对工件的夹紧。其工作原理及结构与气动夹紧相似。由于油压一般比气压高几倍至几十倍，加上液体的不可压缩性，因而当产生同样大小的夹紧力时，油缸直径尺寸比气缸小得多，而且夹紧刚度大，工作平稳，没有噪声。
当在几台非液压机床上使用液压夹具，并采用集中泵站供油方式时，可以看到液压夹具的优越性。但是，它存在着某台机床工件夹紧后或更换时不需要供应液压油，而其他机床却需要液压泵连续供油，这样造成液压泵不能停机，浪费电能，致使油温急剧上升，液压油容易变质等问题。为此，可采用单机配套的高压小流量液压泵站。
图4-55（a）是YJZ 型液压泵站外形图。图4-55（b）所示为其油路系统，油液经滤油器12 进入柱塞泵8，通过单向阀7 与快换接头3 进入夹具微型液压缸1。电接点压力表6用于显示液压系统的工作压力，溢流阀的作用是防止系统过载，电磁卸荷阀10 兼有卸荷、换向、保压的作用。
图4-55 YJZ 型液压泵站
（a）外形；（b）油路系统
1—微型液压缸；2，9，12—滤油器；3—快换接头；4—溢流阀；5—高压软管；6—电接点压力表；7—单向阀；8—柱塞泵；10—电磁卸荷阀；11—电动机；13—油箱
液压泵站输出的液压油油压高（最高工作压力为16～32 MPa），因此工作液压缸直径尺寸可以很小。这种微型液压缸可直接安装在机床工作台或夹具体上，图4-56（a）为通过T 形槽安装在工作台上，图4-56（b）所示液压缸安装在夹具体孔中并用螺钉紧固，图4-56（c）所示液压缸直接旋入夹具体螺纹孔中。
液压泵站可按实际需要购买。微型液压缸的参数和尺寸见有关机床夹具设计手册。
由于压力油不能像压缩空气那样可以集中远距离供应，因此，除非机床本身已有液压系统装置，否则需要单独为液压夹紧机构配置一套专用液压辅助装置，成本较高，没有气压夹紧机构应用范围广。但是随着液压机床的增多和液压技术的发展，液压夹具的应用也日益广泛，特别是在组合机床及自动线上的应用越来越多。
图4-56 微型液压缸
1—工件；2—压板；3—微型液压缸；4—夹具体
关于液压传动系统设计的有关知识，请查阅《液压传动》，本节从略。
三、气液压增压装置
为了综合应用气压夹紧和液压夹紧的优点，可以采用气液联动的增压装置。由于该种装置可只利用气源即可获得高压油，因此成本低，维护方便。
1.气压增压工作原理
气液增压夹紧的动力来源仍是压缩空气，液压起增压作用，其工作原理如图4-57所示。压缩空气进入气缸A 室，推动活塞1 左移。增力液压缸B 与工作液压缸是接通的。当活塞1 左移时，活塞杆就推动B 室内的油增压进入工作液压缸而夹紧工件。增力计算如下：(www.xing528.com)
按工件被夹紧后的平衡条件，气缸与增力液压缸之间的平衡方程式为
式中 p——输出油压（N/cm2）；
p1——压缩空气气压（N/cm2）；
图4-57 气液增压原理图
1—活塞
D1——气缸的直径（cm）；
d——增力液压缸直径（cm）；
η——总效率，一般为0.8～0.85。
作用在工作液压缸上的推力为
式中 F——工作液压缸活塞上的推力（N）；
D——工作液压缸直径（cm）。
由上式可知，气液增压装置的增压比为
2.气压增压装置的典型结构
图4-58所示的双级气液增压器，其夹紧动作分两步进行：
（1）预夹紧。先将三位五通阀的手柄转到预夹紧的位置，压缩空气进入左气缸的B 腔，推动活塞1 向右移动，油液由b 腔经a 腔输至油缸3，其活塞即以低压快速移动对工件进行预夹紧。此时油液容量大，活塞的行程也较大。在缸径D=120 mm，d=90 mm，气源气压为5.5 ×105 Pa 时，低压油压力约为9.9 ×105 Pa。
（2）增压夹紧。在预夹紧后，把手柄转至高压位置，压缩空气即进入右气缸的C 腔，推动活塞2 向左移动，直径d3 的柱塞将油腔a 和b 隔开，并对a 腔的油液施加压力，使油压升高，并输送至工作油缸而实现高压夹紧。在D=120 mm，d=24 mm时，高压油压力可高达137.5 ×105 Pa。
加工完毕后，把手柄转到放松的位置，压缩空气进入A、D 两腔，活塞1 和2 做相反方向移动，此时工作油缸的活塞在弹簧力的作用下复位，放松工件，油液回到增压缸中。
四、磁力、真空夹紧装置
1.磁力夹紧
磁力夹紧分为永磁式和电磁式两种。永磁式是由永久磁铁产生吸力将工件夹紧，夹紧力较小。电磁式是由直流电流通过一组线圈产生磁场吸力而将工件吸紧，夹紧力可以事先控制，且比永磁式大得多。目前，除了在磨床上广泛应用外，还可以在其他机床，如车床、铣床、钻床及刨床上使用。
图4-59 是车床用电磁吸盘。当线圈1 通上直流电后，在铁芯2 上产生磁力线，避开隔磁圈5 使磁力线通过工件和导磁体定位件6 形成闭合回路（如图中虚线所示），工件被吸在盘面上。断电后，磁力消失，取下工件。
磁力夹紧主要适用于薄件加工和高精度的磨削，它具有结构简单紧凑，安全可靠，夹紧动作迅速等特点。
图4-58 双级气液增压器
1，2—活塞；3—油缸；4—换向阀
2.真空夹紧
真空夹紧是指利用真空吸力来夹紧工件。常用于加工非导磁性材料制成的薄片零件或刚度较差的大型零件。这些零件若用机械夹紧或其他方法夹紧，往往由于夹紧力比较集中而容易引起变形，真空夹紧能使夹紧力均匀地分布在工件加工表面上。
图4-59 车床用电磁吸盘
1—线圈；2—铁芯；3—工件；4，6—导磁体定位件；5—隔磁圈；7—夹具体
真空夹具结构简单，使用方便，但它的夹紧力不大，一般在6.8～7.8 N/cm2。
图4-60 是真空夹紧装置的传动系统及工作原理。工件放在橡胶圈密封圈A 上，于是工件与吸台6间形成密封的空腔B。操纵控制阀5，当吸台接通真空罐4 时，工件就被大气压力pA 吸紧，当吸台与大气相通时，工件就可松开。
真空罐4 经常处于真空状态，用以迅速在吸台内腔产生真空，为使工件能被迅速吸紧，其容积应为吸台空腔的15～20 倍。
真空吸台的夹紧力可用下式计算：
FW=s(pA- p0)- Fm
式中 s——空腔的有效面积，即密封圈所包围的面积（mm2）；
pA——大气压强，0.1 MPa；
p0——空腔内剩余压强，一般为0.01～0.015 MPa；
Fm——橡胶密封圈的反作用力（N）。
图4-60 真空传动装置系统图
1—真空泵；2—空气过滤器；3—单向阀；4—真空罐；5—控制阀；6—吸台
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