双作用并列式气动执行气缸结构设计

　　很多新手做气缸建模容易忽略端盖的密封槽结构，实际上缸筒和前后端盖的配合面、活塞杆伸出端的防尘圈与密封圈槽位，都是直接影响实际装配后气密性的关键结构，建模时不能只做外观示意，要把密封件的安装槽尺寸按照常规气动元件的密封件规格预留出来，比如活塞杆处的防尘圈槽深度、宽度，都要和常用的Y型密封圈、防尘圈的安装尺寸匹配，不然做出来的模型转到工程图阶段就会出现工艺性问题。双缸并列的结构设计，核心是要保证两个缸筒的平行度，两个缸体的连接端板在建模时要做好同轴约束，两端的安装孔位要保证位置度公差，不然实际装配后两根活塞杆伸出时会出现卡滞，甚至因为不同步导致端板倾斜、密封件偏磨。在自动化产线的直线驱动工位设计中，并列式双缸结构的气动执行件一直是小空间大出力需求场景的常用选型，这类结构相比单气缸驱动，能在不增加径向安装尺寸的前提下提升输出推力，同时避免单杆气缸长行程下的杆端扭转问题，在工装夹具夹紧、小型物料顶升、窄空间往复推送这类工位上适配性极强。做这类结构的三维建模时，首先要明确安装边界的约束，本次设计的气缸杆径为50mm，行程长度300mm，建模初期就要先把安装端面的孔位、缸体总长度、端盖连接尺寸这些硬约束先定下来，避免后续结构干涉。从实际应用场景来看，这类双缸结构经常用在电子装配线的工装板顶升工位，因为这类工位需要的顶升力比单缸能提供的更大，但是安装空间的宽度方向受限，没法并排安装大缸径的单杆气缸，用并列双缸的结构就能在和单缸差不多的宽度尺寸下，把输出推力提升近一倍，同时两根活塞杆共同受力，端板的受力更均匀，顶升重物时不会出现偏载。建模过程中，缸筒部分采用等壁厚的拉伸结构即可，但是要注意缸筒内壁的粗糙度要求在模型里通过工艺标注体现，不过三维模型阶段要保证内壁的圆柱度，不能出现拉伸后的锥度问题，不然会影响活塞的滑动顺畅度。

　　前后端盖和缸筒的连接采用内六角螺栓拉紧，建模时要把螺栓的沉孔位置做均匀分布，每个端盖的螺栓数量要根据缸径大小匹配，50mm杆径对应的缸筒外径下，端盖用4根螺栓拉紧就能满足密封所需的压紧力，螺栓孔的位置要避开气路通道，端盖上的进气、排气口位置要根据实际安装场景设置在侧面或者端面，本次设计将气口设置在端盖侧面，方便现场接气管时不会和上方的被驱动工件干涉。很多选型的工程师在选这类气缸时容易忽略行程末端的缓冲结构，实际上300mm行程的气缸，活塞运动到末端时如果没有缓冲，会产生很大的撞击噪音，还会影响端盖的使用寿命，所以建模时要在前后端盖内部预留缓冲套的安装位置，活塞上也要对应做缓冲柱塞的结构，保证活塞运动到距离端盖还有几毫米行程时，能通过气缓冲降低运动速度，减少撞击。

　　另外，双缸结构的同步性问题，虽然气动本身的特性决定了很难做到绝对同步，但是在结构设计上要尽量保证两个缸的进气路径阻力一致，所以两个缸的气口位置要对称布置，接气管时用等长度的气管连接到同一个电磁阀，就能基本满足常规工位的同步需求，不需要额外增加复杂的同步阀结构，降低整套气动回路的成本。从安装尺寸来看，这类气缸的安装方式可以选择前端法兰安装、后端脚座安装或者中间耳轴安装，建模时要把这几种安装方式对应的安装接口都做成可配置的结构，方便不同工位选型时直接调用，不需要重新建模。比如前端法兰安装的话，法兰盘的厚度要根据受力大小计算，保证法兰不会因为活塞杆的推力出现变形，法兰上的安装孔要做成长圆孔还是圆孔，也要根据现场安装的调整需求来定，一般需要微调安装位置的工位会把安装孔做成长圆孔，方便调整气缸的前后位置。在做三维模型的装配约束时，要把活塞的运动行程做限位约束，模拟实际的运动范围，检查整个运动过程中有没有零部件干涉，比如活塞杆伸出到最大行程时，活塞会不会和前端盖碰撞，缩回时会不会和后端盖碰撞，还要检查螺栓头会不会和相邻的零部件产生干涉。

　　很多人做气缸模型只做外部的壳体，忽略内部的活塞、活塞杆、密封件的结构，实际上做完整的内部结构才能在后续做整机装配时，准确模拟气缸的运动状态，检查和周边设备的安全距离，比如气缸伸出时，活塞杆和端板会不会碰到旁边的传感器、管线槽这些部件，提前在建模阶段规避干涉问题，比现场安装时再切管、改支架要节省大量的调试时间。这类并列双缸相比导杆气缸来说，成本更低，而且在相同行程下，整体的安装长度更短，适合那些安装空间的长度方向受限，但是对出力有要求的工位，比如小型冲床的上下料推送、包装线的物料推齐工位，都能看到这类结构的应用。设计时还要注意活塞杆的表面处理要求，一般是镀硬铬抛光，保证表面硬度和粗糙度，减少密封件的磨损，延长气缸的使用寿命，建模时虽然不用体现镀层，但是要在零件属性里标注清楚表面处理的要求，方便后续出工程图时直接调用。另外，缸筒的材质一般选用铝合金，重量轻、导热性好，适合气动元件的快速往复运动，端盖可以选用压铸铝合金或者工程塑料，根据使用场景的受力大小选择，受力大的场景用铝合金端盖，受力小的场景用塑料端盖能降低成本。