如何选择气缸及相关配件？

熟悉各种气动元件的特征特性，善于根据设备机构设计条件和要求进行正确选型，是做好气动设备的基本功。具体选型时，首要的是抓住执行元件（如气缸），如图2-3所示，这个选对了，接下来的基本就是“套路”了，基本上是元件匹配和性能发挥的问题。例如，某个工艺需要ϕ50mm缸径的气缸，却选了ϕ40mm的气缸，结果可想而知。假设气缸选对了，其他的东西，即便选得不准确，只要能匹配到（安装作业），一般问题不大（大不了换一个，一般不涉及过多改动机构的问题）。

然而，传统教材，包括厂商型录大都是列出步骤，然后是很概括的只言片语，难以指导实际设计工作。例如“气缸选定程序”的第1步是确定气缸直径，流程虽然很明确，但如何去确定气缸直径呢？这个不是靠几个公式计算或单纯看看输出力表就可以确定的问题，还要依赖于一些经验判断和辅助计算。

图2-3 设备中的执行元件（气缸）

1.气缸的型号信息和学习重点

气缸的型号，在命名上只是一些数字和字母，却全面定义了空间布局、动力特性、连接固定和配件信息等相关设计要素，如图2-4所示。未必要去背诵具体的型号，但要熟悉标示和每个字母、数字的含义，并能快速查阅型录获得技术信息。

不要忽视型号表达的重要性，最终填在采购清单上的就是这些字符串，例如型号MB1L32-50和MDB1L32-50差别很大，前者除了控制上缺乏感应功能外，外形也是有差别的，如果刚好是布置在局促的空间里，一旦选错、用错，修改起来非常麻烦。

此外，标准件厂商都提供3D零件库，在调用时务必认清型号，不要随意通过改外形尺寸来改变型号，这样特别容易出现错误，并以讹传讹（别人调用你的图样可能没发现）。

图2-4 气缸的型号信息

气缸选用的学习重点，主要有以下几个原则。

（1）熟悉气缸的动力特性和空间布局 打个比方，对气缸输出力、速度和行程要求不高，或者停电不会造成安全事故隐患的场合（如定位和夹紧等），可考虑用单作用气缸，其他的情况一般采用双作用气缸；需要大动力时可用串联增压气缸，运动有精度要求时可用带导杆气缸或滑台气缸。同样一个缸径的气缸有很多类型，各有适应面，例如空间有限时可用薄型CQ2系列，几个方向都能安装时可用自由安装型CU系列等。

（2）搜集或积累一些经验数据 这有助于选型，也是标准件厂商技术售后无法提供支持的内容。例如压一根（数字信号）端子进入到塑胶孔槽的压强大概是0.98MPa，这个属于各行业特定产品制程的经验数据，供应商是不可能提供培训的。

（3）基础知识的积累 应注意积累类似以下这样的基本应用常识。

1）一般情况下，单作用气缸配两位三通电磁阀，如果只有两位五通电磁阀，则对应电磁阀只需一个出气口，另一个封住。

2）双作用气缸配两位五通电磁阀；相同体积下，采用单作用气缸所获得的行程会偏小（内部有弹簧），因此单作用气缸更适合小行程。

3）两个平行安装的气缸缸筒间距应大于40mm，否则这两个气缸的磁性开关可能会相互干扰，造成误动作。

4）除非是防旋转的单轴气缸，否则单轴气缸的轴在运动过程中是会旋转的，这有可能会造成活塞杆头部螺栓的联接松动。

5）气缸动作过程突然断电或者断气，可能造成搬运物品掉落，砸坏机台或者损伤产品，可以选择双线圈的电磁阀，它能在断电的情况下保持气缸原本的动作。

2.气缸的分类

（1）按动作进行分类 气缸按动作分为单作用气缸和双作用气缸，结构示意图如图2-5所示，前者又分为弹簧压回和弹簧压出两种气缸，一般用于行程短、对输出力和运动速度要求不高的场合（价格低、耗能少），双作用气缸则应用更为广泛（不要把单双作用气缸理解为带/不带磁环的气缸）。

（2）按功能进行分类 气缸按功能分类型较多，如标准气缸、复合型气缸、特殊气缸、摆动气缸、气爪等，如图2-6所示。其中比较常用的为自由安装型气缸、薄型气缸、笔形气缸、双杆气缸、滑台气缸、无杆气缸、旋转气缸、夹爪气缸等，如图2-7所示，只要了解各种气缸的大致特性和对应型号，平时多熟悉，应用时调出3D文件即可。

图2-5 气缸的分类（按动作）

a）单作用弹簧压回 b）单作用弹簧压出 c）双作用（应用广泛）

图2-6 气缸的分类（按功能）

图2-7 较常用的气缸类型

a）自由安装型气缸 b）薄型气缸 c）笔形气缸 d）双杆气缸 e）滑台气缸 f）无杆气缸 g）旋转气缸 h）夹爪气缸

基于气缸在动力特性或空间布局方面的应用特点，在实际选用气缸时，首先要确定一个合适的类别（由于型录每年都更新，部分数据仅供参考，请读者以最新型录为准）。

1）节省空间型气缸。指轴向或径向尺寸比标准气缸较小的气缸，具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点，例如薄型气缸（如CQ系列，缸径ϕ12～ϕ100mm，行程≤100mm）和自由安装型气缸（如CU系列，缸径ϕ6～ϕ32mm，行程≤100mm），如图2-8所示。

图2-8 节省空间型气缸

a）薄型气缸 b）自由安装型气缸

具有节省空间特点的还有无杆气缸，形象地说，有杆气缸的安装空间约为2.2倍行程的话，无杆气缸可以缩减到约1.2倍行程，定位精度也比较高，一般需要和导引机构配套。无杆气缸有磁偶式（CY1）和机械式（MY1）两种。

①磁偶式无杆气缸：活塞两侧受压面积相等，具有同样的推力，有利于提高定位精度，适合长行程，质量轻、结构简单、占用空间小，如图2-9所示。

图2-9 磁偶式无杆气缸

②机械式无杆气缸：有较大的承载能力和抗力矩能力，适用缸径ϕ10～ϕ80mm，如图2-10所示，有MY1B（基本型）、MY1M（滑动导轨型）、MY1C（凸轮随动导轨型）、MY1HT（高刚度、高精度导轨双轴）、MY1H（高精度导轨型单轴）系列产品。

此外，希望节省空间的同时兼顾导向精度要求时，往往会用到双杆气缸（相当于两个单杆气缸并联成一体），如图2-11所示。

2）高精度要求型气缸。一般采用滑台气缸（将滑台与气缸紧凑组合的一体化气动组件），也有各种细分的类型，如图2-12所示。工件可安装在滑台上，通过气缸推动滑台运动，适用于精密组装、定位、传送工件等。

图2-10 机械式无杆气缸

图2-11 双杆气缸

图2-12 高精度要求型气缸

a）MXU b）MXQ c）MXW d）MXP

3）摆动/旋转运动型气缸。遇到需要摆动或转动的场合，一般采用旋转气缸，主要有叶片式旋转气缸和齿轮式旋转气缸两类。

①叶片式旋转气缸：如图2-13所示，通过内部止动块或外部挡块来改变其摆动角度。止动块和缸体固定在一起，叶片和转轴连在一起。气压作用在叶片上，带动转轴回转，并输出转矩。叶片式摆动气缸有单片式和双片式。双片式的输出转矩比单片式大1倍，但转角小于180°。叶片式摆动气缸有CRB2、CRBU2（缸径ϕ10～ϕ40mm）、CRB1（缸径ϕ50～ϕ100mm）等系列可供选择。

图2-13 叶片式旋转气缸

②齿轮式旋转气缸：如图2-14所示，气压力推动活塞带动齿条做直线运动，齿条带动齿轮做回转运动，由齿轮轴输出转矩并带动外负载摆动。齿轮齿条式摆缸有CRJ、CRA1（缸径ϕ30～ϕ100mm标准型）、CRQ2（缸径ϕ10～ϕ40mm薄型）、MSQ（缸径ϕ10～ϕ200mm摆动平台）等系列可供选择。

图2-14 齿轮式旋转气缸

叶片式和齿轮式两种摆动气缸的特点对比见表2-1。

表2-1 叶片式和齿轮式两种摆动气缸的特点对比

4）夹持/固定产品型气缸。一般用气指气缸（原理：开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与夹爪相连的曲柄连杆、滚轮或齿轮等机构，驱动各个夹爪同步做开、闭运动），它可以用来抓取物体，实现机械手的各种动作，常应用在搬运、传送工件机构，内部结构示意如图2-15所示。

图2-15 气指气缸的内部结构

根据不同的夹持/固定场合，气指气缸可以进一步细分为平行开合夹爪、肘节摆动开合夹爪、两爪、三爪和四爪等类型，如图2-16所示，应灵活选用。例如宽型MHL2系列行程长，适合夹持体积大的物体；肘节型MHT2系列，内置磁环，可安装磁性开关，即便突然失去压力，也能维持状态，适合夹持重工件；紧凑型MHF2系列和标准的直线导轨MHZ2系列相比，高度缩小约1/3，并且精度提高，常用作机器人夹爪……

图2-16 气指气缸的细分类型

在机构需要用到气指气缸的时候，需要留意以下几个问题。

①气指气缸是不能直接用的，需要根据产品和工艺，设计定位夹爪并安装在上面，尽可能设计得小巧灵活，并注意互换性和可靠性。

②要确保气指气缸有足够的夹持力（可查厂商型录，见表2-2），以免影响夹持效果。但是反过来说，夹持力过大也容易损伤产品，所以一般来说适合外观不重要、结构有一定强度的产品，否则建议换用电动夹爪（虽然价格高，但夹持力可控），或者采用柔性更强的真空吸取的方式。

表2-2 气指气缸（气爪）的夹持力

③不同品牌的销售价格，从几百元到千余元不等，也属于易损件，如果设备使用太多的夹爪，在后续维护管理方面的费用支出会较大。

④气指气缸的型号表达如图2-17所示，开时和闭时的行程（见图2-18）是和缸径一一对应的，和气缸可能同一缸径对应不同行程不一样。

图2-17 气指气缸（平行开闭型）的型号表达

5）其他场合型气缸。例如大行程、大动力、空间小，又分别应该用什么类型的气缸？请查阅型录，认真总结，这里从略。

需要提醒的是，只有建立在对种类繁多的气缸有类似上述这些基本认识的前提下，才可能对气缸的选型做到尽可能合理、准确，因为在实际选型过程中，都是先根据工况去选择哪类气缸（对气缸不熟悉就很难对号入座），进而再确认该类气缸的各种参数和匹配附件。

图2-18 气指气缸的开闭行程

3.气缸的结构和动作原理

如图2-19所示，普通气缸由缸体、活塞、密封圈、磁环（有传感器的气缸）等组成。其动作原理是，压缩空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。

图2-19 气缸的结构

4.气缸的选型计算

首先表达一个观点：非标机构设计也许需要计算，但计算不等于设计，尤其是气动模式下的机构设计，很多已知条件本身就难以量化，兼之应用工况复杂多变，并不能指望通过几个公式演算就得到精确无误的设计结果。计算的意义，更多地体现在通过计算分析规避失败风险，也就是说，大部分计算只需考虑最糟糕状态。例如，我们估算某场合需要选用一个缸径ϕ40mm的气缸，这就是底线，但完全没有必要说，给个安全系数，然后选一个精确缸径，实际的做法应该是根据各种考虑，可能会选缸径ϕ50mm或者ϕ63mm乃至ϕ100mm，这就叫实战设计（≠理论设计）。

如果说机构设计最后都表现为一种感觉设计，那么在入门和成长阶段下苦功夫，多做一些科学计算和推导总结，对以后形成准确的感觉是很有帮助的。平时多分析和计算，慢慢会形成感觉和能力，在评估新案子时，几乎可以直接给出一个相对合理的预估（八九不离十）。

言归正传，回到气缸选型相关计算的内容。以单活塞杆双作用气缸为例，选型计算流程大致如下。

（1）确定气缸缸径 气缸缸径的设计计算需根据其负载大小、运行速度和系统工作压力来确定。从学习的角度，下面给大家进行简单的梳理。如图2-20所示，气缸输出力理论值

F=πD²P/4式中，F为气缸理论输出力，单位为N；D为气缸缸径，单位为mm；P为工作压强，单位为MPa。根据气源供气条件，应小于减压阀进口压强的85%。

图2-20 单活塞杆双作用气缸的动作示意图

气缸缩回力理论值

F′=π（D²-d²）P/4式中，F′为气缸理论缩回力，单位为N；d为气缸杆径，单位为mm。

1）公式能做的事：如果工况需求的动力N已知，可求出气缸的理论输出力F。

气缸的工作阻力，主要来自于缸内密封件及导向部位的阻力F₁和排气侧产生的阻力F₂。F₁是无论气缸如何动作都会有，而F₂与气缸的运动速度紧密相关。因此，针对气缸输出力的阻力，根据气缸尺寸、压力、速度等条件而产生变化，需选择较大的直径尺寸。

气缸实际输出力N=AF，其中，气缸的实际输出力或负载力为N，A为安全系数（也叫负荷率），均由实际工况需求所决定，若是确定了N和A，则由定义就能确定气缸的理论输出力F=N/A。对于静负载（如夹紧、低速铆接等），F₂阻力很小，A≤0.7；对于气缸速度在50～500mm/s范围内的水平或垂直动作，A≤0.5；对于气缸速度大于500mm/s的动作，F₂影响很大，A≤0.3。

算出所需的气缸理论输出力，就可以算出对应的缸径。如果是双作用气缸，也可以把数据直接整理成表格形式，这样可以免得每次都临场计算，见表2-3。例如缸径ϕ16mm在0.5MPa条件下的理论输出力是10.1kgf（1kgf=9.8N），如果气缸工作在50～500mm/s速度范围内呢，则为5.05kgf……类似这些数据，直接查询会便利很多。

表2-3 双作用气缸（不适用于单作用气缸）输出力计算表

注：表格只是公式的数据化，还应注意平时整理，例如工作速度＞500mm/s，本表就查不到。

2）公式不能做的事：求出机构或工艺到底需要多大的气缸输出力N。

整个气缸选型最关键的是，首先要确定机构或工艺需要多大的气缸输出力，而这个参数有时并不容易确定，需要基于机构分析获得，有时甚至需要借助经验判断。换言之，从气缸选型计算的实战意义看，如图2-21所示的选型思路，A部分才是重点和难点，也是有设计意义的部分。初学者往往缺乏这方面的实战经验，平时应该把重点放在工况确认和拟定已知条件，而不局限于用什么公式来计算。

要特别注意的是，在对机构进行力学分析时，不能遗漏重力，如图2-22所示，机构的水平布置与竖直布置，对气缸实际输出力大小的要求是不一样的。

图2-21 气缸的选型思路

图2-22 气缸的布局方式

a）水平运动 b）竖直运动

下面以一个气动插针机构案例来简单说明确定缸径的方法。如图2-23所示，该机构是先夹持端子（薄片状的五金材料），然后整体向上把材料切成单片，再往前推动，到位后竖直向下插端子，然后张开夹持块，再退回原位。

图2-23 气动插针机构的缸径选型

分两种情况来说明。

①情况一：已经做过类似案例，有一些经验。

例如前后运动气缸，主要受到行进阻力，这个看具体的机构设计，阻力f=阻尼系数_μ×模组重力G，平时可以试着推推类似机构，感觉一下阻力有多大，滑得很顺畅的模组，阻力很小，但加工不好导致“卡卡”的情况也有，做得多了，可以凭经验，选个ϕ20mm的气缸。

例如起夹紧作用的气缸，需要的力量也不大，但原则上宁可力大点，例如用个ϕ16mm缸径的就够了……

②情况二：初学者经验不足，希望通过前期的计算校核提升设计的“感觉”。

例如上下运动的气缸，要承担的输出力主要是两部分，一部分是整个移动模组的重量G，另一部分是裁断端子的剪切力F，机构运动的过程中要克服的其他阻力，如插端子工艺，由于产品端子与塑胶干涉力远比裁切成片的力小，所以可以忽略；运动过程克服导轨的摩擦阻力也是一样，都比较小，小到多小呢，普通的导轨摩擦因数的数量级为10^-3，乘上正压力（或重量），大概就能估算个粗略值……据此可以判断该机构大概需要气缸输出多大的力（考虑到加减速和意外情况，所取值应比估算的合力大一些），然后回到气缸相关的理论计算，最终确定缸径。

相比情况二的选型过程，可能很多行业新人会有疑问，情况一是不是太随便了？其实不然，气动模式下的机构设计，没有必要每次都重复做，例如做过这个案例，下次遇到类似的工况，条件或要求没有变得更加苛刻，就可以“一笔带过”，对于拿捏不准的情况，再进行细致的分析和严谨的校核。

（2）确定气缸行程 气缸的行程与使用场合、机构尺寸有关，应注意以下几点。(www.zuozong.com)

1）一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰，如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1～2mm以上的余量。

2）限位要“平衡稳当”，所谓“平衡”，就是不要让气缸杆“憋着”或“悬着”，所谓“稳当”，就是要有足够的力量阻挡“来势汹汹”的活动部分，并且没有摇动、晃动或松脱的倾向。

3）应尽量选为标准行程，这样可保证供货速度，降低成本。

如图2-24所示，实际移动93mm，可以选100mm（标准行程）的行程。

图2-24 气缸行程的确定

（3）确定气缸系列 要充分理解并熟练地查阅厂商型录的相关表格。例如需要一个ϕ50mm缸径的气缸，就别看什么CM2，没有这个规格。气缸系列和气缸缸径的对应表见表2-4。

表2-4 气缸系列和气缸缸径对应表

注：表中黑点表示适用。

（4）安装形式 气缸的安装形式根据机构的空间限制和使用目的等决定，如图2-25所示。

（5）气缸的缓冲装置 根据活塞的速度决定是否应采用缓冲装置，要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声时，应选缓冲气缸。气缸系列和缓冲形式对应表如图2-26所示。

（6）磁性开关 磁性开关用于检测气缸位置，实现电、气联合控制。气缸上的磁性开关，要采取防磁措施（如气缸周围有铁粉，或者处于磁场环境，则容易失效），并避免碰撞损坏。不同的气缸有不同的磁性开关，亦有不同的安装方式，设计人员应根据机构要求选用，见表2-5。

图2-25 气缸系列和安装形式对应表

注：图中黑点表示适用。

图2-26 气缸系列和缓冲形式对应表

注：图中黑点表示适用。

表2-5 气缸系列和磁性开关及其安装形式对应表

需要注意的是，只有选用带磁环的气缸才要配对磁性开关，不同气缸和磁性开关也是配对使用的，不能随便乱套，例如笔形气缸的磁性开关是圆环钢带固定。绘制机构时一定要考虑好磁性开关的安装方式，避免让位不够造成实际安装时无法走线和布管。

（续）

注：表中黑点表示适用。

（7）其他要求 如气缸工作在有灰尘之类的恶劣环境下，需在活塞杆伸出端安装防尘罩，要求无污染时需选用无给油或无油润滑气缸……

概括地说，气缸的选型流程如图2-27所示，但实际操作起来，往往会根据设计需要提前确认程序3，然后再按部就班地确定缸径、行程等。其中，缸径的确定是最重要的，涉及对具体机构的分析和经验的判断，是初学者应该重点把握的学习内容。

5.气缸配件的选型

在气动元件选型中，气缸是一个重点，但是与之配套的附件的选用，也不是毫不讲究的，如电磁阀、节流阀、浮动接头等，如图2-28所示，都是一些看似无关紧要但影响性能的因素。

（1）气缸配件的选型表 如果说气缸配件有什么傻瓜式的选型方法，气缸配件的选型表算是一个，见表2-6。只要把执行元件（气缸）选型的问题解决了，其他的基本上可以按表格来配套。例如，已经选定了CQ2-20-10气缸，就很容易选定其他的配件，如电磁阀SY3000（或SY5000）系列，速度控制阀（弯头型）AS2201F-M5-06，浮动接头JB20-5-030，管子外径ϕ6mm等。

图2-27 气缸的选型流程

图2-28 气缸及其配件

表2-6 气缸配件的选型表

（2）控制阀（电磁阀）的选型 控制阀如同电路开关（实现电流通和断的切换），起着切换气缸内压缩空气“通”和“断”状态的作用，自动化设备使用最多的是电磁阀（重点），有时也用到机械阀，如图2-29所示。

图2-29 自动化设备常用的控制阀

a）电磁阀 b）机械阀

以电磁阀为例，选型流程如图2-30所示，但实际操作起来比较模式化，例如常用的气缸（缸径）没怎么变，则基本上无需每次都重复电磁阀的选型。

图2-30 电磁阀的选型流程

1）电磁阀型号。电磁阀的型号和实物如图2-31所示。

2）电磁阀系列。电磁阀主要依据气缸工作所需的气体流量来选型（即一方面满足阀门的有效面积和工作气缸相吻合；另一方面满足匹配气缸的工作速度），例如气缸工作速度超过300～500mm/s时，电磁阀的选型可以查阅图2-32。电子行业设备上用的气缸通常都不大，所以配套较多的是SY系列，如果是需要大动力的场合，例如缸径ϕ125mm的气缸，则可以选用其他的系列（如VQ系列）。

3）控制机能。常用的两位五通电磁阀有单线圈和双线圈两种，控制机能有差别，大多数采用双线圈，防止设备断电时带来的误动作或安全事故，见表2-7。

图2-31 电磁阀的型号和实物

图2-32 电磁阀和气缸的适配表

表2-7 电磁阀的切换方式

4）电气规格。自动化设备上的电磁阀，较多采用DC24V，也有用到AC110V，其他情况则较少用，见表2-8。

表2-8 电磁阀的电气规格

5）导线引出方式。电磁阀的接电方式有直接出线式、L型或M型插座式、DIN插座式、接线座接线式，根据不同的场合，选择相应的接线方式。一般情况下，小型电磁阀选择直接出线式及L型或M型插座式；大型电磁阀是直接出线式及DIN插座式。

6）配管形式。电磁阀的配管方式有两种，直接配管型和底板配管型，如图2-33所示。一般来说，设备上的气缸较多时用底板配管型，如图2-34和图2-35所示，多个电磁阀通过汇流排连接到一起，汇流排之间也可以串联，这样气路和电线比较集中，方便布管走线。

图2-33 电磁阀的配管形式

a）直接配管型 b）底板配管型

图2-34 电磁阀的底板配管方式（一）

图2-35 电磁阀的底板配管方式（二）

7）配管口径。每个电磁阀都有它指定的配管口径，有些会有一个以上口径尺寸可供选择，具体可根据执行元件适配管径（参照型录相关表格）进行综合考虑。

8）可选项（见表2-9）。

表2-9 电磁阀选型的可选项

（3）单向节流阀（也叫调速接头或速度控制阀）的选型 气缸活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气的流量、气缸进排气口的大小及导管内径的大小。气缸运动速度一般为50～1000mm/s，对高速运动的气缸，应选择大内径的进气管道。没有调速要求时，选用普通的快速接头，如果要调速，则一般选用调速接头。

调速接头是由单向阀（靠单向型密封圈来实现）和节流阀并联而成的流量控制阀，流量特性优良，主要用于控制气缸等执行元件的气体供应量（相当于控制速度），内部结构如图2-36所示。

阀体M5及以下的调速接头，采用垫片密封，因此不需要缠密封带，但阀体大于M5的Rc螺纹场合采用密封剂，如果已经磨损或脱落（如旧的调速接头），再次使用时则要缠密封带，不然可能会漏气。使用密封带时，螺纹头部应空出1.5～2个螺距，密封带的卷绕方向如图2-37所示。

调速接头分进气节流和排气节流两种，如图2-38所示。所谓进气节流，表示进气可调大小，出气不受控制；所谓排气节流，表示出气可调大小，进气不受控制，其对比见表2-10。多数情况下用的是排气节流阀（在性能上会占优势，尤其是水平运动的场合），当然，不表示进气节流阀没用，如单动气缸（弹簧复位），要调伸出速度，必然是希望进气（克服弹力伸出）能调大小，用排气节流阀达不到调速目的。

图2-36 调速接头的内部结构

图2-37 密封带的缠绕方法

图2-38 排气节流和进气节流

表2-10 排气节流和进气节流对比表

强调一点的是，在调整执行元件的速度时，应将调速接头由全闭状态逐渐打开，以防止执行元件突然冲出，在拧紧调速接头的锁紧螺母时，应直接用手（勿使用工具）。

（4）其他元件的选型（三联组合、液压缓冲器、浮动接头等）

1）三联组合（Filter、Regulator、Lubricator，FRL）。从空气压缩机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物。水分对气动元件影响较大，会使管道金属生锈，水结冰，会使润滑油变质及冲洗掉润滑脂，锈屑及粉尘会使相对运动件产生磨损，加速密封件损伤，导致漏气，液态油、水及粉尘从排气口排出，会污染环境、影响产品质量。由空气过滤器、减压阀和油雾器组合而成的三联组合（见图2-39）便能改善压缩空气的质量，一般每台单独的设备都需要配备，如图2-40所示。

图2-39 三联组合

2）浮动接头。如图2-41所示，是连接气缸和机构的纽带，形式多样，可买现成的，也可自制。不允许将气缸杆直接固定在移动的零件上，因为气缸会偏心或憋死从而加剧磨损（类似于电动机和轴的联接需要联轴器一样的道理）。

实际设计的时候，更多采用自制的浮动接头，如图2-42所示，和浮动接头的设计原理差不多，就是确保气缸杆和机构之间为非刚性连接。但要注意的是，连接SMC气缸的活塞杆端，需要稍微留意一下其螺纹规格。内螺纹一般是普通粗牙，可以用普通螺钉或螺母固定，但外螺纹从M10开始就不一样了，需要在零件图样上标注相应的螺纹规格，例如M10×1.25、M14×1.5等，为减少工件返修量，多翻翻型录是有好处的。

3）液压缓冲器。气缸动作到行程终点停止时，如无外部制动或限位器，活塞与端盖将产生冲击，为缓和其冲击力与降低噪声，一般需要有缓冲装置。

大多数气缸动作的机构，通过图2-43所示的（液压）缓冲器来减少冲击和降低噪声。有的厂商干脆定下一条“凡气缸动作的机构必用缓冲器”的设计标准，可见其对机构稳定性的贡献有多大。

图2-40 每台独立设备需配置的三联组合

图2-41 浮动接头

图2-42 自制的浮动接头

图2-43 液压缓冲器

a）基本型 b）带胶垫

事实上，未必一定要处处用到液压缓冲器，是否需要添加缓冲器，主要看冲击的大小（与动能有关，而动能取决于物体的质量和运动速度），而不是只看气缸多大，见表2-11。

表2-11 缓冲形式及其适用情况

在具体选用液压缓冲器时应注意以下几点：

①缓冲器不是限位元件，一般和限位元件邻近组装在一起，如图2-44所示。但是，在其负荷范围内，缓冲器也可直接用于限位（阻挡工件，让其停到所需位置）。

图2-44 液压缓冲器和限位元件邻近组装

②假设移动机构质量为M，到达终点的最大速度为V，可根据冲击量I=MV²/2粗略计算动能变化量，再核对液压缓冲器的主要指标（见表2-12），选用合适的规格。

表2-12 液压缓冲器（RB系列无止动螺母型）的主要指标

③SMC液压缓冲器的螺纹为细牙（其他品牌则可能是粗牙），如图2-45所示，设计安装孔前要对牙型进行确认，搞错的话就安装不上了。

图2-45 SMC液压缓冲器的螺纹牙型

④消声器。相当于一个有特殊性能的排气口，所以无论是电磁阀还是真空发生器的排气，一般都要接这个元件。常用的消声器如图2-46所示，型号及特性见表2-13，具体请查型录确认。

消声器主要有两种：一种为吸收型，压缩空气通过多孔吸声材料减少排气噪声，多使用聚氯乙烯纤维、玻璃纤维、烧结铜珠等；另一种为膨胀干涉型，直径比排气孔大，主要用于消除中、低频噪声。消声器的选型依据主要考虑接口口径、消声效果和有效截面积。例如电磁阀SY9000系列，外接消声器的接口口径为1/4in（1in=25.4mm），有效断面积为32mm²，可以选用薄型AN20-02，消声效果30dB。

图2-46 常用的消声器

表2-13 常用消声器的型号及性能