机床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构绝大部分都是利用机械摩擦的自锁原理来夹紧工件的。斜楔夹紧是其中最基本的形式，螺旋、偏心等机构是斜楔夹紧的变化应用。

1.斜楔夹紧机构

如图3-39所示为斜楔夹紧的原理，当外力F将斜楔推入工件与夹具之间后，斜楔对工件产生推力F_w，对夹具产生推力F_z，由于工件与斜楔间、夹具体与斜楔间都存在摩擦力，钢与铸铁的摩擦因数一般为0.1～0.15，当斜楔的升角α=5°～7°时，则斜楔能自锁，即使撤去外力F，工件仍不会放松。

斜楔夹紧有以下特点：

图3-39 斜楔夹紧原理

1）斜楔结构简单，有增力作用，一般扩力比为

i_p=F_w/F≤3

升角α越小，增力作用越大。当采用带滚子的斜楔结构时，其扩力比i_p可达5。

2）斜楔夹紧的行程小，且受斜楔升角α的影响，增大升角α可加大行程，但自锁性能差。

3）使用手动操作的简单斜楔夹紧时，工件的夹紧和松开都需敲击斜楔的大、小端，因此，单独使用较少。通常都与其他夹紧机构联合使用，以改变夹紧力F_w方向，或作增力机构用。当斜楔结构和气动、液压动力装置或螺旋机构联合使用时，由于作用在斜楔上的动力来自气缸、液压缸或螺旋，所以不必考虑自锁。这时，升角α可增大到15°～30°。

图3-40a所示为一个以气缸作动力的斜楔夹紧机构。由于不必考虑自锁，可采用较大的升角α，因而其工作行程也可加大。当气缸带动斜楔向下运动时，钩形压板在弹簧力推动下向右运动而松开工件。

图3-40b所示为螺旋与简单斜楔相结合的联合夹紧机构。由于不必考虑斜楔自锁，所以升角α可做得较大。当拧紧螺旋时楔块向左移动，使杠杆压板转动压紧工件。当反向转动螺旋时，楔块向右移动，杠杆压板在弹簧力的作用下松开工件。

图3-40 斜楔夹紧机构(www.daowen.com)

a）气缸-斜楔夹紧机构 b）螺旋-斜楔夹紧机构

2.螺旋夹紧机构

由于螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，所以在机床夹具中得到广泛的应用。图3-41a所示为最简单的螺旋夹紧机构，用扳手拧紧螺钉时，螺钉头部直接作用于工件表面。图3-41b所示为改进后的螺旋夹紧机构，在螺钉头部增设可摆动的压块，这样能保证与工件表面有良好接触，防止夹紧时螺钉带动工件转动，并可避免螺钉头部直接与工件接触而造成压痕。

螺旋夹紧的原理与斜楔相同，可将螺旋看作一个绕在圆柱上的斜面，展开后就相当于斜楔。其扩力比i_p远比斜楔大，并能可靠自锁。螺旋夹紧的缺点是夹紧动作慢，装拆工件的辅助时间长，在有些情况下，可采用各种快速螺旋夹紧装置。图3-42a在螺杆上开有螺旋槽和直槽。夹紧时，用直槽快速推近工件，再利用螺旋槽夹紧工件。松开工件时将螺杆转至直槽处，即可快速抽出螺杆，以便装拆工件。图3-42b为带有快卸垫圈的快速松开装置，由于螺母外径小于工件孔径，只要稍松开螺母，取下快卸垫圈，工件即可穿过螺母取出，反之装夹工件同样快速、方便。

图3-41 螺旋夹紧机构

a）简单螺旋压紧 b）常用螺旋夹紧

图3-42 快速螺旋夹紧机构

a）快速螺旋机构 b）快卸垫圈机构

3.偏心夹紧机构

偏心夹紧是一种利用偏心轮直接或间接夹紧工件的快速夹紧机构，常用的有圆偏心和曲线偏心两种。因圆偏心结构简单，制造方便，故比曲线偏心得到更为广泛的应用。

图3-43所示为典型的偏心夹紧机构，当操纵手柄3使偏心轮绕小轴2顺时针转动时，偏心轮的圆柱面压在垫板4上，在垫板反作用力的作用下小轴2被向上推动，从而使压板1左端向下压紧工件。其中偏心轮并不直接夹紧工件，而是偏心轮压紧垫板，通过压板的杠杆作用来夹紧工件。