smc气动培训教程气动理论基础

1、品质管理课培训教材第一章 概 论 气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。 发展原因发展原因：1 加工技术的提高，材料和密封技术的发展、 新工艺的出现以及电子技术的结合2 工业机械化、自动化发展，生产效率和产品质量的需求（市场的需求）第一节 气动技术的应用现状1 汽车制造业：汽车制造业：车身外壳的吸起和放下、点焊。2 电子、半导体制造业：电子、半导体制造业：显象管的吸起，芯片的搬运、寿命实验3 生产自动化的实现：生产自动化的实现：搬运、转位、定位、加紧、进给、装卸、装配4 包装自动化的实现：包装自动化的实现：化肥

2、的计量、粘稠、有毒气体包装 第二节 气动技术的特点 机械方式机械方式 ：凸轮、杠杆、连杆、齿轮和转动轴 电气方式：电气方式：限位开关、继电器、延时器、电磁离合器 电子方式：电子方式：半导体元件 液压方式：液压方式：液压阀、缸 气动方式：气动方式：气动阀、缸从驱动、环境、驱动、环境、操作、价格操作、价格等方面考虑，扬长避短结合使用自动化方式:气动方式优点：1 气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低，故使用安全。工作介质是取之不尽、用之不完的空气，空气本身不花钱。输出力及工作速度的调节非常容易。 可靠性高，使用寿命长。利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气。全气动控制具有防火、防暴

3、、耐潮的能力。7 由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。气动方式缺点：由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸稳定性不如液压缸。气缸的输出力比液压缸小。第三节 气动技术发展动向 高质量：高质量：阀 3000万次 缸（20005000）km 高精度：高精度：0.50.1mm 0.01m 0.1mg 高速度高速度: 10hz 3m/s 低功耗低功耗: 10.5w 小型化小型化 轻量化轻量化: 铝合金、塑料 无给油化：无给油化：低成本、寿命长 复合集成化复合集成化 机电一体化：机电一体化：可编程控制器+传感器+气动元件第二

4、章 气动执行元件 将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动、夹持的元件称为气动执行元件。第一节 气动元件与系统的基本构成气源设备：气源设备： 空气压缩机、后冷却器、气罐气源处理元件：气源处理元件：过滤器、干燥器气动控制元件：气动控制元件：压力、方向、速度控制阀气动执行元件：气动执行元件：气缸、气马达、气爪气动辅助元件：气动辅助元件：油雾器、消音器、管接头1-增压阀 2-五通电磁阀 3-储气罐第二节 气缸的分类按结构分：按结构分：有活塞式、非活塞式 标准型 ： cj、cq2、cm2、cg1、mb省空间型： cu、cq2高精度型： cx、cxs、mgp/q带导杆型：

5、mgp/q带阀型、无杆型、止动性、中停型、落下防止型、计测型(以上机种为中国工厂常加工的机种）按功能分类：按功能分类：基本型： 不带安装件的气缸 有s、b、a型脚座型 ： l型 法兰型： f、g型按安装方式分类：按安装方式分类：耳环型： c、d、e型耳轴型： t、u型固定式摆动式按缓冲方式分类：按缓冲方式分类：无缓冲垫缓冲：设置聚氨酯橡胶垫气缓冲设置液压缓冲器给油气缸：由压缩空气带入油雾不给油气缸：靠预先在密封圈内添加的润滑脂来保证。按润滑方式分类：按润滑方式分类：目前，绝大多数系列的气缸都是不给油式。需注意的是，它也可给油使用，单一旦给油，就必须保持给油，如中途停止给油，因润滑脂已被油冲洗掉

6、而是它处于无润滑状态，使密封件过快磨损。限位开关式 很少用磁性开关式 常 用按位置检测方式分类：按位置检测方式分类：按驱动方式分类按驱动方式分类单作用气缸双作用气缸无记号：标准型无“d”：不带磁石“r”：方型端盖缸径：行程：以5进制 “n”：n制有“d”：带磁石“b”：标准型12.16.20.25.32.40.50.63c g 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍ncdgbn20501标准型有“n”字刻印n 制护套橡胶缓冲型*标准型与n制的区别： 杆：标准型杆端螺纹较n制螺纹粗，n制螺纹较细，同时杆端螺纹追加保护套； 端盖：n制型在气孔一侧，有“n”字刻印；气孔螺纹为npi-*； 筒：n制型在气

7、孔一侧，有“n”字刻印；气孔螺纹为npt-*；气缓冲型方型端盖标准型安装形式：安装形式： 缸径：行程无“无“d”：不带磁石：不带磁石b b基本型基本型4040 40m m40m m有“有“d”：带磁石：带磁石*l*l轴向角座型轴向角座型5050 50m m50m m*f*f前端盖角座型前端盖角座型6363 63m m63m m*g*g后端盖角座型后端盖角座型8080 80m m80m m*c*c100100100m m100m m*d*d cda2b75ca 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍50单耳轴型单耳轴型双耳轴型双耳轴型无杆侧耳轴型无杆侧耳轴型mb型气缸mb32气缸mb40-100气缸

8、无记号：标准型无“d”：不带磁石“k”：防回转型缸径：行程：以5进制“c”：橡胶缓冲 “n”：n制有“d”：带磁石“w”：双杆型12.16.20.25.32.40.50.63 无c：无缓冲 “e”：e制缸筒的安装形式：驱动方式：“m”：杆端外螺纹“a”：安装孔为螺纹型“d”：双动型 无m：杆端内螺纹“b”：安装孔为光孔“s”：单动型（弹簧压入）“t”：单动型（弹簧压出）cnmcd50k2qd20bc q 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍1225用3263用a型安装孔b型安装孔a型筒：均使用n制筒，刻“n”字;b型筒：12-25，32行程5使用标准缸筒，32-10以上63使用n制缸筒；杆内螺纹

9、型：端面为圆弧角，12、40、50、63从外观杀上可明显看出，其他目视不明显；杆外螺纹型：螺纹外径明显比标准型小，并且加保护套；双杆型防回转t单动型s单动型外螺纹内螺纹带磁石型安装形式缸径： 行程b：标准型32m m32m m40m m40m m50m m50m m63m m63m m80m m80m mnca 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍ndc1150150400ab150150200200250250325325400400c95型气缸cp95型气缸e制端盖区别安装形式：安装形式： 缸径：行程无“d”：不带磁石b b基本型基本型3232 32m m32m m有“d”：带磁石*l*l轴

10、向角座型轴向角座型4040 40m m40m m*f*f前端盖角座型前端盖角座型5050 50m m50m m*g*g后端盖角座型后端盖角座型6363 63m m63m m*c*c8080 80m m80m m*d*d100100100m m100m m 双耳轴型双耳轴型无杆侧耳轴型无杆侧耳轴型单耳轴型单耳轴型mdbb5075mb 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍mb型气缸mb32气缸mb40-100气缸无记号标准型缸筒带磁石型安装形式缸径： 行程方型缸筒3232 32m m32m m4040 40m m40m m5050 50m m50m m6363 63m m63m m8080 80m

11、m80m m100100100m m100m mpsbpd5050100c95 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍c95c95型气缸cp95型气缸e制端盖区别形式：无“d”：不带磁石基本型缸径：有“d”：带磁石双杆型防回转型直接安装型安装形式驱动方式：直接安装杆不回转型b标准型d摆动型l角座型f法兰型cdj2kb16c j 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍rka无记号6.10.16.“s”无记号“t”标准型双杆型防回转型法兰型u形钩安装导轨型行程：以5进制标准型軸向气孔驱动方式：自动开关的安装形式：缓冲形式：不带磁石型无记号橡胶缓冲气缓冲单动压入 安装导轨型安装皮带型50sr无记号双动型无记

12、号aaba单动压出安装皮带型ra直杆安装型轴向气孔型气缓冲型无“d”：不带磁石安装形式:有“d”：带磁石bd无“d”：不带磁石缸径：有“d”：带磁石8.10.12.16.cdncdjn16c j 系系 列列 品品 番番 介介 绍绍285标准型双杆型u形钩安装形式:缸径：n行程：标准型自动开关的安装形式：标准型6.10.16.軸向气孔不带磁石型摆动型e制汽缸只有行程：自动开关的安装形式：不带磁石型安装皮带型sb安装皮带型100r无记号b无记号25b无记号bb16防回转型安装皮带型轴向气孔型气缓冲型磁石有无磁石有无缸径缸径无无2020配管方法配管方法有有25253232形式形式4040安装形式安装

13、形式 作動方式作動方式 g g c c d d 双u型双u型沟沟无凸台杆无凸台杆侧耳轴侧耳轴型型 前面直接安装型前面直接安装型单耳轴型单耳轴型无凸台杆无凸台杆侧法兰侧法兰型型 单动压出单动压出 底面直接安装型底面直接安装型无杆无杆侧法兰型侧法兰型无凸台基本型无凸台基本型 单动压回单动压回 杆不回杆不回转型转型杆杆侧法兰型侧法兰型耳耳轴一体型轴一体型无无记号记号复动复动双杆型双杆型轴向角座型轴向角座型无杆无杆侧耳轴型侧耳轴型 气液气液连用型连用型基本型基本型杆杆侧耳轴型侧耳轴型无无记号记号基本型基本型40mm40mm 集約配管型集約配管型32mm32mm 内制快内制快换接通换接通 25mm25m

14、m无无记号记号螺螺纹配管型纹配管型无无记号记号20mm20mm行程行程- - f f 型式品番表示型式品番表示磁性磁性开关个数开关个数自动开关导线长自动开关导线长缓冲形式缓冲形式 气气缓冲缓冲无无记号记号橡橡胶缓冲胶缓冲z z 无无记号记号 双面耐热帆布双面耐热帆布双面尼龙帆布双面尼龙帆布 单面耐热帆布单面耐热帆布 单面尼龙帆布单面尼龙帆布n nn个n个无无记号记号 个 个无无记号记号无无 1个1个 l l 防防护套护套 前面取付形前面取付形 基本形 基本形一体形一体形 形 形 線長線長 底面取付形底面取付形 込配管形 込配管形 bzbz標準標準 不適合事例不適合事例 先端 先端部部切屑付着切

15、屑付着第三节 气缸的基本构造 由于气缸的使用目的不同，气缸的构造是多种多样的，但使用最多的是单杆双作用气缸。v缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小。v活塞要在缸筒内作平稳的往复运动，缸筒内表面的表 面粗糙度应达ra0.8m。v对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减少摩擦阻力和磨损，并能防止腐蚀。v缸筒材质：高碳钢管、高强度铝合金、黄铜、不锈钢。v注意：带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸缸筒材质：不锈钢、铝合金或黄铜。进排气通口：缓冲机构（部分）密封圈、防尘圈（杆侧端盖）：防止漏气、防尘。导向套（杆侧端盖）：提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向载荷，减少活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使

16、用寿命；材质：烧结含油合金、铅青铜铸件。材质：可锻铸铁、铝合金压铸（轻、防锈）、黄铜（微型缸）气缸中的受力元件。活塞密封圈：防止活塞左右两腔相互串气；活塞耐磨环：提高气缸导向性；聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂活塞的宽度：由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。 （滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死）材质：铝合金、铸铁、黄铜（小缸径）q气缸中的重要受力元件q材质：高碳钢、表面经镀硬铬处理，不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。第四节 缸筒与端盖的连接方法整体型：整体型：采用锻造工艺把缸筒与一侧端盖作成一体，另一侧端盖与缸筒使用铆接或用卡圈固定。用于微型缸和中小型缸。铆接型：铆接型：在端盖上开

17、有沟槽，将缸筒两端压铆入端盖沟槽内，形成一体，用于中小型缸。cj2、cm2螺纹连接型：螺纹连接型：缸筒与端盖上有连接螺纹，将它们连接在一起。用于中小型缸。cg1法兰型：法兰型：缸筒和端盖上都有法兰，用螺栓将它们连在一起，用于省空间的中小型缸。cuw拉杆型：拉杆型：用四根拉杆将两端盖与缸筒夹紧在一起，端盖与缸筒之间有密封圈。用于行程不太长也不太短的大中型气缸。mb、c95、ca第五节 密封 动密封：动密封：回转或往复运动的部件密封； 静密封：静密封：静止件部分的密封；要求：要求：既能保证密封，滑动摩擦力又小。压缩密封圈：压缩密封圈：将密封圈放入密封沟槽内时，便有一定的预压缩量，靠密封面上的接触面

18、压力阻塞泄露通路。气压密封圈：气压密封圈：靠气压力将密封圈的唇部压紧在密封面上以保证密封。指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。第三章标准气缸第一节 单作用气缸s s型气缸：型气缸：弹簧压回型t t型气缸：型气缸：弹簧压出型特点：气缸结构简单，耗气量少；缩短了气缸的有效行程；作用力随压缩行程而变化；弹簧具有吸收动能的能力，可减少行程终端的撞击作用。在弹簧侧设有呼吸孔，最好有过滤片应用范围：行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。分类：单活塞杆型：单活塞杆型：普通常用型双活塞杆型：双活塞杆型：活塞两侧受压面积相等，两侧运动行程和输出力相等。工作台

19、第二节 双作用气缸特点： 1、活塞前进或后退都能输出力； 2、结构简单前因：前因：运动速度大时，紧靠缓冲垫已不足吸收活塞对端盖的冲击力构成：构成：气缓冲装置是由缓冲套、缓冲密封圈和缓冲阀等组成。第三节气缓冲气缸1、当活塞向右运动时，右缓冲套接触右缓冲密封圈，活塞右侧便形成一个封闭气室（称为缓冲腔）。2、缓冲腔气体根据缓冲阀开度向外排气；3、活塞继续右行，气体绝热压缩，压力上升；4、压力对活塞产生反作用力，使活塞减速，停止，避免撞击 注意：弹跳现象可调缓冲气缸：可调缓冲气缸：带缓冲阀，通过调节缓冲阀的开度，可改变缓冲能力。缓冲行程不宜太长：因缓冲密封圈有节流作用，活塞动作反应慢。不可调缓冲气缸：

20、不可调缓冲气缸：开有恒节流孔，形成背压，起到缓冲作用。加大恒节流孔，可使气缸的运动速度增大。提示：液压缓冲器提示：液压缓冲器 运动件质量大，运动速度很高的气缸。要求：要求：缸筒必须是导磁性弱，隔磁性强的 材料（硬铝、不锈钢、黄铜）。有触电舌簧型（ac、dc）、无触电固态电子型（dc）第四节 带磁性开关的气缸工作原理：工作原理：1、在非磁性体的活塞上安装一个永久性磁铁磁环：橡胶磁铁、塑料磁铁；2、随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合，反之，断开，发出电信号。3、信号控制相应电磁阀切换。特点：特点：1、使用方便，结构紧凑，2、可靠性好，寿命长，成本低、反映快安装

21、方法：安装方法：1、用钢带固定2、固定在导轨上3、卡固在拉杆上4、直接安装安装位置：安装位置：在活塞应停止位置使活塞固定，让开关在活塞的上方左右移动，找出开关吸合时位置，左右吸合位置的中间位置。最高灵敏位置。使用注意事项使用注意事项1、从安全考虑，间距应比最大磁滞距离大3mm;2、不得装在强磁场;3、两缸筒间距大于40mm;4、速度不得大于磁性开关能检测的最大速度 vmax=lmin/tc（当速度过大时，选用带延时功能的磁性开关）5、拧紧安装螺钉扭矩要适当：偏移、损坏第五节 气缸的特性1、当活塞两侧的压力差达到气缸的最低工作压力以上时，活塞开始移动。静摩擦力降为动摩擦力，稍有抖动2、随外负载和

22、排气回路的阻抗大小等因素的不同，导致活塞的运动速度及气缸的有效输出力的变化规律也不同。p1、p2、u一、气缸的瞬态特性(气缸的运动状态)延迟时间、延迟时间、 到达时间到达时间u0 理论基准速度，mm/s;s排气回路的合成有效面积，mm2；a排气侧活塞的有效面积，cm2；最大速度: um平均速度：v二、气缸的速度特性： u0=1920*s/a当速度小于50mm/s时，摩擦阻力和气体的可压缩性，出现“爬行”当速度大于500mm/s时，摩擦生热加剧，加速密封件的磨损，加大冲击力。 气缸活塞杆受到的轴向负载力f与气缸的理论值之比。 负载率由负载的运动状态而定。三、气缸的理论输出力 气缸的使用压力作用在

23、活塞有效面积上产生的推力或拉力。f0=/4d2p四、气缸的负载率气缸的最低使用压力至最高使用压力的范围。0.150.25，11.5mp五、使用压力范围七、环境温度和介质温度：（软化、硬化脆裂） 非磁性开关气缸：5700c 磁性开关气缸：5600c六、耐压性能： 气缸的最高使用压力为1.5倍，保压1min时气缸状况。八、泄漏量： 气缸处于静止状态，从无杆侧和有杆侧交替输入最低压力和最高压力，从活塞处（内泄漏）及活塞杆和管接头等处（外泄漏）的泄漏流量。根据jis b 8377标准，外（内）泄漏不得大于3+0.15d（d）ml/min九、耐久性: 在活塞杆的轴向施加负载率为50%的负载，向气缸通入最

24、高使用压力，调节速度控制阀，使活塞运动速度达到200mm/s,活塞沿全行程作往复运动，气缸仍保证合格的累计行程。不低于 3000km十、气缸的耗气量: 用于选用其他处理元件第六节 气缸的选用一、预选气缸的缸径1、根据气缸的负载状态，确定气缸的轴向负载力f2、根据负载的运动状态，预选气缸的负载率、根据气源提供条件，确定气缸使用压力三、选择气缸的品种二、预选气缸行程1、根据气缸的运动状态是输出力还是拉力、负载率、气缸的行程l和气缸的动作时间t,可查得气缸的理论基准速度u0；2、根据气缸的运动状态是输出推力还是拉力以及负载率，可查得气缸的最大速度um与理论基准速度u0之比，从尔求出气缸的最大速度um

25、；3、负载运动的动能1/2mum2和缓冲力的比较；四、演算缓冲能力七、计算气缸的空气消费量和所要空气量；八、选择磁性开关；九、选择活塞杆端部接头；十、确定充（放）气回路中的各种气动元件；五、选择安装方式六、活塞杆长度的演算；活塞杆端承受的横向负载大小与气缸行程的关系；用气缸水平推动台车，负载质量m=150kg，台车与床面间的摩擦系数=0.3，气缸行程l=300mm,要求气缸的动作时间t=0.8s,供给压力p=0.5mpa,配管长l=3m,选择缸径及其充（放）气回路的元件组合。解：轴向负载力f=mg=0.3*150*9.8=450kn根据表，预选负载率=25%，得气缸的理论输出力 f0=1800

26、n由p=0.5mpa,算出缸径为67.7mm,故应选缸径d=80mm,已知l=300mm,t=0.8s,=25%，查出理论基准速度u0=500mm/s,=1.05，则气缸的最大速度um=525mm/s.故负载运动的最大动能em=1/2mum2=20.7j,查图，mb80不能满足缓冲能力的要求，故选用mb100。常见的气缸是由五部分组成的，试分析各部分的主要作用和基本功能。答：常见的气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈等组成；其中1）缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小，支撑活塞在缸筒内作平稳的往复滑动；2）端盖上设有进排气通孔，有的在端盖设有缓冲机构，杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内，杆侧