车间压力表显示 6 bar，四台气动虎钳还能在 0.3 秒内完成夹紧吗？仅凭这块压力表无法回答。它只显示某一位置、某一时刻的压力，无法说明每次动作需要多少空气，也无法说明其他负载工作时压力会下降多少。
应分别使用三个数值。每循环耗气量乘以循环频率，决定支路和空压机的平均需求。最短动作时间内的流量用于选择过滤器、调压阀、换向阀、气管、接头和排气通路。夹具动作期间的最低压力则是最终验收结果。
放行条件：
Pfixture,min ≥ Pdevice,min + 项目批准的压力裕量，同时夹紧或松开动作也必须在规定时间内完成。任一条件未满足，供气路径都不能通过验收。
三个气源数值回答三个不同问题
| 数值 | 获取方法 | 决定什么 |
|---|---|---|
| 每循环基准状态耗气量 | 累计每次夹紧和松开时充入并排出的空气，再加上每循环都会充气和排气的管路容积。 | 用于计算支路平均需求和估算能耗。 |
| 行程平均所需流量 | 将一次动作的基准状态耗气量除以允许动作时间，再叠加同时工作的负载。 | 用于初步确定局部供气路径的流量目标。 |
| 夹具最低动态压力 | 在计划中最不利的负载重叠期间，记录夹具入口压力。 | 对照具体夹持装置的要求判定合格或不合格。 |
不要把第二个数值称为精确的瞬时峰值。随着压力建立，实际流量会在行程中变化。最终选型应使用所选元件的流量曲线或 ISO 6358 数据。SMC 工程计算器同样将循环耗气量与所需流量分开计算。
FRL是过滤器、调压阀和油雾器的英文缩写。这三个字母代表三项功能，并不意味着每条气路都需要三者。所需空气等级，以及是否必须、允许或禁止加油，应由装置手册决定。
选型表需要八项准确输入
应按实际单元填写此表。空白项意味着应暂停选型，而不是从另一台机器复制数值。
| 输入项 | 需要记录的内容 | 依据 |
|---|---|---|
| 夹持装置 | 虎钳、基准板、气缸或增压器的准确型号和气路类型。 | 现行图纸和手册。 |
| 执行器数据 | 供应商提供的每次动作耗气量，或各受压腔的缸径、活塞杆直径、行程和工作压力。 | 对应型号的数据表。 |
| 动作目标 | 从发出指令到收到所需确认信号，夹紧和松开各自允许的时间。 | 单元动作时序和验收计划。 |
| 需求时序 | 每分钟循环次数、同时动作的数量，以及每项用气负载的开始和结束时间。 | 可编程逻辑控制器（PLC）时序图或空循环记录。 |
| 供气条件 | 工厂及该单元均运行时，总管的最低压力。 | 使用记录到的压力，而非空压机铭牌压力。 |
| 供气路径 | 准确的过滤器、调压阀、换向阀、消声器、快速接头、管接头、气管内径和长度。 | 零件编号和布置图。 |
| 其他负载 | 同一支路上的机器人夹爪、到位检测、吹扫、吹屑、泄漏，以及增压器的用气需求。 | 供应商曲线和实测工作时间。 |
| 验收限值 | 装置最低压力、各适用最高压力限值中的最低值、允许动作时间、批准的压力裕量和空气洁净度等级。 | 设计评审和具体装置手册。 |
为什么气缸两腔需要分别计算
如果供应商公布的每次动作耗气量适用于准确型号及使用压力，应直接采用该数据。如果装置使用参数已知的单活塞杆双作用气缸，应分别计算无杆腔和有杆腔。活塞杆会占据空间，因此不能将一腔容积简单乘以二。
绝对压力等于压力表读数加上当地大气压：Pabs = Pgauge + Patm,local。绝对温度使用开尔文：T(K) = T(°C) + 273.15。以下比值中的两个温度都应使用开尔文。缸径 D、活塞杆直径 d 和行程 L 均以毫米为单位：
Vextend = π × D² × L ÷ (4 × 1,000,000)
Vretract = π × (D² − d²) × L ÷ (4 × 1,000,000)
两个结果均为以升为单位的气腔几何容积。将气腔容积换算为基准状态升数的公式为 Vref = Vchamber × (Pabs ÷ Pref) × (Tref ÷ Tabs)。应使用绝对压力和绝对温度。
下例将一基准升定义为绝对压力 1.00 bar、温度 20°C 时的空气量。应记录元件供应商采用的湿度规定。如果另一份数据表使用标准立方英尺每分钟（SCFM）、标准升每分钟（Nl/min），或 ANR 基准状态下的 L/min（按目录规定的压力、温度和湿度归一化的空气体积），换算数值前应先抄录其规定的基准压力、温度和湿度。ISO 8778规定了气动数据的标准基准大气条件。
计算示例：一只小型双作用执行器
这是用于规划的示例，不是 NEXTAS 产品额定值。气缸缸径为 50 mm，活塞杆直径为 20 mm，行程为 25 mm。供气表压为 6 bar。基准压力和当地大气压均取绝对压力 1 bar。供气温度与基准温度相同。
- 无杆腔几何容积：0.0491 L。
- 有杆腔几何容积：0.0412 L。
- 伸出时的基准状态耗气量：0.3436 L。
- 缩回时的基准状态耗气量：0.2886 L。
- 一次完整伸出和缩回循环：0.6322 基准升，尚未计入任何管路容积或泄漏。
每分钟完成六次完整循环时，该执行器的平均耗气量约为 3.8 基准升/分钟。若伸出必须在 0.25 秒内完成，行程平均所需流量约为 82.5 基准升/分钟。在 0.25 秒内缩回所需流量约为 69.3 基准升/分钟。初步选型应采用 82.5 L/min 的动作工况，而非 3.8 L/min 的循环平均值。
只加入在该次动作中会充气和排气的气管容积或死容积。连续吹扫或泄漏应按流量乘以实际工作时间计入。不能将以升计的容积直接与以升每分钟计的流量相加。
负载重叠的时间窗口决定最高需求
一个单元的平均需求可能很低，但在四分之一秒内的需求却很高。将每项负载放在同一条时间线上，只在重叠的时间窗口内叠加流量。
| 时间窗口 | 工作负载 | 计算表采用的流量 |
|---|---|---|
| 0.00–0.25 s | 两只示例气缸同时伸出。 | 2 × 82.5 = 165 基准升/分钟。 |
| 0.10–0.60 s | 吹屑喷嘴工作。 | 根据该喷嘴的压力／流量曲线加入准确流量，记为 Qblow。 |
| 0.10–0.25 s | 两项动作重叠。 | 165 + Qblow。这是计算表中的最大需求工况。 |
| 0.25–0.60 s | 仅吹屑继续工作。 | Qblow。 |
若将吹气指令的启动时刻移至 0.25 秒，叠加工况将从 165 + Qblow 变为 165 与 Qblow 中的较大值。调整时序可能无需更换虎钳就能降低所需峰值供气能力，但应确认不会影响清屑、就位或循环逻辑。
普通压力开关几乎不消耗工艺用气。气动检测回路或开放式喷嘴则可能持续耗气。应使用具体检测回路或喷嘴的曲线。增压器也有自身的耗气量和补气时间，不能将这些项目按固定预留值处理。
接口尺寸不等于流量额定值
1/4 英寸接口只能说明螺纹尺寸，不能说明在 165 L/min 时出口还能保持多少压力。相同接口尺寸的两款调压阀，可能具有不同的流量曲线和压降。
- 过滤器：按下游最敏感装置确定所需空气洁净度等级。在该过滤器的准确曲线上查找叠加工况流量下的压降。更精细的过滤会增加阻力，因此没有装置或工艺要求时，不应随意选用更细的过滤器。
- 调压阀：使用实测最低入口压力、所选设定压力和工况流量。曲线必须表明出口压力能保持在夹具最低压力加批准裕量以上。
- 换向阀：按实际入口和出口压力检查夹紧与松开两个方向。使用制造商的流量曲线或公布的通流能力数据；如有 ISO 6358 数据，也应采用。还应计入排气口和消声器的影响。
- 气管和接头：采用实际内径、长度、弯头、铰接接头、快速接头和歧管。检查供应商的压降数据，或测试装配后的完整路径。
- 油雾器：只有全部受影响的下游元件均要求或允许使用该润滑油时才能安装。只要一个元件禁止用油，就不能采用共用油雾器。
美国能源部《压缩空气系统参考手册》将用气点元件选型过小列为压降原因之一，并建议采用制造商的压降数据。Festo 操作指南也指出，每增加一个过滤器都会增加流动阻力，而气源处理单元的尺寸取决于总耗气量。
应按 ISO 8573-1记录装置手册要求的准确空气洁净度等级。检查和更换规则应以所选过滤器手册或其状态指示器为依据，不能用通用的微米等级或固定日历间隔替代。
储气罐只能弥补经过计算的短时缺口
储气罐用于储存压缩空气，不同于用于定位和夹紧托盘的零点接收模块。只有在可用压力范围足够、且有时间重新充气的情况下，储气罐才能弥补短时流量缺口。下式的初步估算假定过程接近等温，也就是在该工况期间空气温度基本保持不变：
Vreceiver ≈ Qnet × t × Pref ÷ (Phigh,abs − Plow,abs)，其中 Qnet 是扣除上游已提供流量后仍缺少的需求，单位为基准升/秒；t 的单位为秒；Pref 为绝对基准压力；Phigh,abs − Plow,abs 为从工况开始到结束时储气罐允许的压力下降值。三个压力值必须使用相同单位。
应结合温度、阀的响应、补气时间和实际工况记录重新核验结果。储气罐还必须具备有效的压力额定值、泄压保护、排水和隔离措施，并符合当地压力容器法规。它不能修复堵塞的接头或受限的排气通路。
气液增压器的数据同样取决于具体型号。应记录增压比、耗气量、排油量、最高气源入口压力、最高液压出口压力、补充时间和失气安全状态。切勿凭通用增压比推断这些数值。若所选夹持装置已给出每次动作耗气量，应使用该型号数据。
用三条压力曲线定位节流位置
在三个位置使用压力记录仪：P0 位于局部气源处理单元之前，P1 位于该单元最后一个过滤器、调压阀或油雾器之后，P2 位于夹具入口。应记录采样间隔。以更短的采样间隔重复最不利工况，直到测得的最低压力在批准的测试容差内保持稳定。测试应采用实际最长气管、已安装的阀和消声器、计划最低总管压力，以及允许范围内最不利的负载重叠。
| 压力记录表现 | 优先检查位置 |
|---|---|
| 工况期间 P0 下降。 | 工厂总管、支路容量、上游储气能力或其他共用负载。 |
| P0 稳定，但 P1 下降过大。 | 局部过滤器、调压阀、已安装的油雾器、压力设定、污染或排水状况。 |
| P1 稳定，但 P2 下降过大。 | 阀、歧管、接头、管接头、气管或夹具入口的节流。 |
| P2 合格，但动作超时。 | 执行器负载、机械阻滞、阀指令、排气受限或确认传感器。 |
每轮测试都应记录 P0 最低值、P1 最低值、P2 最低值、指令时刻、夹紧确认时刻、松开确认时刻和压力恢复时间。合格条件应明确：
P2 最低值 ≥ 装置最低压力 + 批准的压力裕量；实际动作时间 ≤ 允许动作时间；最高实测压力 ≤ 各元件最高额定压力中的最低值；- 在下一次计划需求前压力已恢复；并且
- 任何夹紧、就位、低压或时序故障都未被自动重试掩盖。
若项目尚未批准压力裕量或动作时间限值，测试就没有合格判据。不要通过提高调压阀压力掩盖损失。应先用 P0、P1 和 P2 找到压降位置，再更换受限元件或修改时序，然后重复相同测试。
安全边界：普通压力开关提供的是工艺信号，不能证明工件完全就位、机械锁紧或具备安全等级的功能。应规定单元在低压、失气、急停和重新启动时的响应。维护前应隔离并锁定供气，释放储存压力，并确认压力为零。
ISO 4414规定了气动系统的一般安全要求。机床制造商仍须实施单元风险评估，并验证其安全功能。
可供评审的气源选型资料包应包含什么
请提供填写完整的选型表、需求时间线、供应商流量曲线，以及最不利工况下的 P0/P1/P2 记录。每份文件都应标明零件编号、版本和测试日期。NEXTAS 可以评审所指定的夹持接口及提供的供气路径数据。最终单元选型与安全验收仍须依据所选元件和实测结果。
计算与选型资料来源
- SMC 耗气量与所需流量计算器——区分循环耗气量与动作流量。
- Festo 一般运行条件——气缸腔体计算、气源处理和润滑限制。
- 美国能源部《压缩空气系统参考手册》——用气点压降和元件选型。
- ISO 8778、ISO 8573-1，以及 ISO 4414——基准大气条件、空气洁净度等级和气动安全。
气动耗气量与供气选型常见问题
为什么不能仅凭接口尺寸选择 FRL？
接口尺寸只能说明元件连接使用何种螺纹，不能说明在实际入口压力、出口压力和流量下的压降。应根据制造商流量曲线选择具体过滤器和调压阀，再测试夹具处的压力。
每循环耗气量与行程流量有什么区别？
每循环耗气量是一个循环中充入并排出的总基准状态体积，用于估算平均供气能力和能耗。行程流量则是一次动作的耗气量除以允许动作时间。这个较短的动作工况通常决定过滤器、调压阀、换向阀和气管的尺寸。
局部储气罐能解决所有压降问题吗？
不能。储气罐只有在可用压力范围足够、且能在下一次需求前重新充气时，才能弥补经过计算的短时需求。它不能修复受限的阀、接头或排气通路，也不能解决长时间需求期间持续不足的供气。
为什么 SCFM 和 Nl/min 必须注明基准条件？
两者都用基准状态体积表示空气量，但供应商采用的基准压力、温度和湿度可能不同。比较或换算数值前，应记录每份数据表的定义。
如何证明气动夹具有足够的供气？
在计划中最不利的负载重叠期间，记录局部气源处理单元之前、最后一个元件之后，以及夹具入口处的压力。只有夹具压力始终高于所选装置最低压力加批准裕量、动作在规定时间内完成，且压力在下一次需求前恢复时，才能通过验收。
