氣動(dòng)執(zhí)行元件氣缸主要由缸筒、活塞桿、導(dǎo)向套、密封等部件組成，下面闡述這些重要組成部分的材料構(gòu)成及工藝工作原理，以便更好的了解氣缸的運(yùn)行。
一般采用圓筒形結(jié)構(gòu)，目前已廣泛采用方形、矩形的異形管材及用于防轉(zhuǎn)氣缸的矩形或橢圓孔的異形管材。缸筒材料采用冷拔拉制的高碳鋼管、可鍛鑄鐵、鋁合金壓鑄高強(qiáng)度鋁合金、黃銅(微型缸)、不銹鋼和工程塑料管。中小型氣缸大多用鋁合金管和不銹鋼管，開關(guān)氣缸的缸筒或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸缸筒材質(zhì)要求用非導(dǎo)磁材料，如采用不銹鋼、鋁合金或黃銅。用于冶金、汽車等行業(yè)的重型氣缸一般采用冷拔精拉鋼管，也有用鑄鐵管的，對(duì)鑄鐵管應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效處理，對(duì)于采用凸緣型缸筒結(jié)構(gòu)的焊接件需退火處理。
為抵抗活塞運(yùn)動(dòng)的磨損，材料表面應(yīng)有一定的硬度。鋼管的內(nèi)表面需鍍鉻、珩磨鍍層厚度0.02mm。鋁合金管需硬質(zhì)陽極氧化處理，硬氧膜層厚度30~50m。缸筒與活塞動(dòng)配合精度H9級(jí)，圓柱度允差(0.02~0.03)/100,表面粗糙度Ra0.2~0.4m,缸筒兩端對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度允差0.05~0.1mm。氣缸筒應(yīng)能承受1.5倍最高工作壓力條件下的耐壓試驗(yàn)，并不得有泄漏。缸筒壁厚與最大工作壓力p及缸徑成正比，與缸簡材料的許用應(yīng)力成反比。缸筒壁厚可根據(jù)薄壁筒的計(jì)算公式計(jì)算：
式中b:缸筒壁厚，cm
D:缸筒內(nèi)徑，cm
P:缸筒承受的最大氣壓力，MPa
[G]缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa
缸筒壁厚的實(shí)際取值，對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍，重型氣缸約取計(jì)算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺寸。
活塞桿是氣缸中的重要受力元件，要求能承受拉伸、壓縮、振動(dòng)等負(fù)載，表面耐磨，不發(fā)生銹蝕，一般選用碳鋼(35鋼、45鋼)、精軋不銹鋼等材料。鋼材表面需鍍鉻及調(diào)質(zhì)熱處理?；钊麠U伸出在缸體外面，易受粉塵影響，使活塞桿表面容易劃傷。在多塵環(huán)境中應(yīng)在桿上安裝防塵套，其材料大多為涂覆橡膠的尼龍布，在高溫場合也有用玻璃纖維布材料。
在使用中應(yīng)注意在大慣性負(fù)載運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，往往伴隨著沖擊。由于沖擊作用而容易引起活塞桿頭部的破壞。因此，在使用時(shí)應(yīng)檢查負(fù)載的慣性力，設(shè)置負(fù)載停止的阻擋裝置和緩沖吸收裝置，以消除活塞桿上承受的不合理的作用力。大多數(shù)場合活塞桿承受的是推力負(fù)載，必須考慮細(xì)長桿的壓桿穩(wěn)定性問題。氣缸水平安裝時(shí)，活塞桿伸出因自重而引起活塞桿頭部下垂，應(yīng)注意活塞桿的彎曲強(qiáng)度問題。
氣缸活塞受氣壓作用產(chǎn)生推力并在缸筒內(nèi)滑動(dòng)。在高速運(yùn)動(dòng)場合，活塞有可能撞擊缸蓋。因此，要求活塞具有足夠的強(qiáng)度和良好的滑動(dòng)特性。對(duì)氣缸用的活塞應(yīng)充分重視其滑動(dòng)性能，特別是耐磨性和不發(fā)生“咬缸”現(xiàn)象。隨著密封技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在活塞都制成整體型。采用鋁合金或球墨鑄鐵材料制成整體的活塞，具有良好的滑動(dòng)性和減振耐沖擊性能。對(duì)于磁性開關(guān)氣缸，因要在活塞上安裝磁環(huán)，所以一般制成兩半。
圖二所示為幾種活塞結(jié)構(gòu)示意圖，圖二(a)為整體結(jié)構(gòu)活塞，圖二(b)為在活塞的滑動(dòng)面上焊接了銅合金的活塞結(jié)構(gòu)，圖二(c)為在活塞的剖切面上安裝了用聚四氟乙烯或聚氨酯、夾布合成樹脂等材料制成的導(dǎo)向環(huán)結(jié)構(gòu)，可提高氣缸導(dǎo)向性。采用圖二(b)、(c)結(jié)構(gòu)的活塞具有更加良好的滑動(dòng)性能
活塞的寬度與采用密封圈的數(shù)量、導(dǎo)向環(huán)的形式等因素有關(guān)。一般活塞寬度越小，氣缸的總長就越短。從使用上來講，活塞的滑動(dòng)面小容易引起早期磨損和咬缸現(xiàn)象。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣缸而言，活塞寬度需綜合考慮使用條件、活塞與缸筒尺寸、密封圈的數(shù)量、導(dǎo)向環(huán)的形式、活塞桿與導(dǎo)向套的間隙尺寸等因素。從使用上來講，活塞的滑動(dòng)面小容易引起早期磨損和卡死。一般活塞寬度為缸徑的20%~25%。
導(dǎo)向套的作用是用作活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)向，提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向載荷，減少活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長氣缸使用壽命。因此，同對(duì)活塞的要求一樣，應(yīng)具有良好的滑動(dòng)性能，能承受由于活塞桿受負(fù)載時(shí)引起的彎曲、振動(dòng)及沖擊。在粉塵等雜物進(jìn)入活塞桿和導(dǎo)向套之間的間隙時(shí)，希望活塞桿表面不被劃傷。實(shí)際上，要求導(dǎo)向套材料完全符合上述的要求很困難。常用聚四氟乙烯復(fù)合材料和其他復(fù)合樹脂材料以及銅顆粒燒結(jié)的含油軸承材料。以導(dǎo)向套內(nèi)徑尺寸容許公差取H8,表面粗糙度Ra0.4m。
氣缸的密封分為動(dòng)密封(回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的部件密封)和靜密封(靜止件部分的密封)。對(duì)密封的要求是既能保證密封，滑動(dòng)摩擦力又小。氣缸常用的密封元件有兩大類，一類為壓縮密封圈，另一類為氣壓密封圈。
氣缸密封圈第一大類：壓縮密封圈
壓縮密封圈將密封圈放入密封溝槽內(nèi)時(shí)，便有一定的預(yù)壓縮量，靠密封面上的接觸面壓力阻塞泄漏通路，如O形和方形密封圈等。
氣缸密封圈第二大類：氣壓密封圈
氣壓密封圈是靠氣壓力將密封圈的唇部壓緊在密封面上以保證密封，如唇形密封圈。密封圈密封原理和特點(diǎn)參見下圖，常用的密封材料是丁腈橡膠和聚氨酯。
氣缸不同密封圈的適用范圍：
①缸蓋和缸筒連接的密封一般采用O形密封圈安裝在缸蓋和缸筒配合的溝槽內(nèi)；有時(shí)也采用橡膠等平墊圈安放在連接止口上，構(gòu)成平面密封。
②活塞的密封活塞有兩處地方需密封，一處是活塞與缸筒之間的動(dòng)密封，除了用O形密封圈和唇形密封圈外，也有用W形密封。它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結(jié)構(gòu)，W形密封是雙向密封，軸向尺寸小。另一處是活塞與活塞桿連接處的靜密封，一般用O形密封圈。
③活塞桿的密封在缸蓋的溝槽里放置唇形密封圈和防塵密封圈，或防塵組合密封圈，保證活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的密封和防塵。
④緩沖柱塞的密封有兩種方法：一種是在緩沖柱塞的溝槽里安放孔用唇形密封圈，另一種是在缸蓋上壓入氣缸緩沖專用密封圈。它是在圓形鋼蓋上硫化了一個(gè)唇形密封圈構(gòu)成。這種緩沖專用密封圈的緩沖性能比前者好。近年出現(xiàn)的浮動(dòng)緩沖密封結(jié)構(gòu)，它是在缸蓋上浮置了一個(gè)唇形密封圈。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入緩沖后，浮置的唇形密封圈能隨緩沖柱塞移動(dòng)一小段距離。采用這種浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，能降低對(duì)氣缸零件加工和安裝的同心度要求，保證緩沖的密封性能。
氣缸不同密封圈的結(jié)構(gòu)圖：
