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CKD喜開理高速型氣缸HCA系列要點【湖南中村】

更新時間：2025/10/27點擊次數：29
一、型號組成
HCA 系列型號采用 “系列標識 - 高速驅動模式 - 缸徑 - 行程 - 安裝形式 - 定制編碼" 的七級編碼體系，以 “HCA-S-32-100-F-V" 及 “HCA-P-50-200-R-EX" 為例解析：

  • 前綴 “HCA"：高速型氣缸核心標識，“H" 代表高速響應（High-speed response），“C" 為氣缸主體（Cylinder），“A" 為氣動優化模塊（Aerodynamic optimization）；

  • 高速驅動模式 “S/P"：“S" 代表伺服輔助型（集成伺服閥實現速度閉環控制，適配 1m/s 以上超高速度場景），“P" 代表比例調節型（通過比例流量閥實現 0.5-3m/s 無級調速，適配柔性高速作業）；

  • 缸徑代碼 “32/50"：對應標準缸徑 32mm、50mm，系列覆蓋 12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm 中小負載高速規格；

  • 行程代碼 “100/200"：代表有效行程 100mm、200mm，常規范圍 20-300mm，短行程精密型加后綴 “-S"（下限 10mm），長行程定制加后綴 “-L"（上限 500mm）；

  • 安裝形式 “F/R"：“F" 為法蘭安裝，“R" 為耳環安裝（可選 “B" 腳座安裝、“T" 通孔安裝，適配高速設備的緊湊布局需求）；

  • 定制編碼 “V/EX"：“V" 為速度反饋模塊（集成磁柵傳感器實時監測速度），“EX" 為防爆組件（可選 “-H" 耐環境、“-D" 雙導桿導向、“-C" 耐腐蝕涂層）。

二、規格要點

  1. 高速氣動結構特性：采用 “流線型缸體 - 大流量氣道 - 輕量化活塞" 一體化設計，缸體內壁經精密珩磨處理，表面粗糙度≤0.2μm，較普通氣缸減少 40% 氣流阻力；活塞選用航空級鋁合金（密度 2.7g/cm3），配合空心活塞桿設計，運動慣性降低 35%，缸體采用壓鑄鋁合金成型，表面經陽極氧化處理形成 8μm 防護層，適配高頻次高速往復場景；

  1. 高速驅動核心優勢：伺服輔助型（S 類）集成 200Hz 響應頻率的伺服閥，通過 PID 算法動態調節進氣流量，活塞速度可達 1-5m/s，速度波動控制在 ±3% 以內；比例調節型（P 類）通過 0-10V 電信號控制比例流量閥，實現 0.5-3m/s 無級調速，加速時間≤0.02s，適配啟停頻繁的高速間歇作業；

  1. 高速緩沖系統：采用 “可調式液壓緩沖 + 空氣緩沖" 雙重結構，缸體兩端內置緩沖套，通過調節緩沖針閥改變節流面積，可匹配不同速度下的緩沖需求，當活塞以 5m/s 速度運行時，緩沖行程控制在 20-40mm，緩沖后殘余速度≤30mm/s，有效避免高速沖擊導致的部件損耗；

  1. 穩定運行保障：活塞桿選用 SUS304 不銹鋼，表面經鍍鉻處理（硬度 HV700），直線度≤0.02mm/m，配合自潤滑軸承導向，徑向跳動控制在 0.03mm 以內；密封件采用聚四氟乙烯與丁腈橡膠復合材質，耐摩擦次數≥200 萬次，適配高速往復下的密封需求。

三、衍生型號

  1. HCA-H 系列：耐環境型，防護等級升級至 IP67，缸體接縫采用迷宮式密封 + O 型圈雙重防護，活塞桿密封選用氟橡膠材質，可在 - 20℃-80℃溫度范圍、粉塵濃度 15mg/m3 環境中穩定運行，高速運行時的溫度升幅控制在 15℃以內；

  1. HCA-HD 系列：高負載高速型，缸徑擴展至 63-100mm，活塞有效面積較基礎型增加 80%，采用加強型缸體（抗拉強度≥600MPa），在 2m/s 速度下可輸出最大推力 25kN，適配重型工件的高速搬運需求；

  1. HCA-L 系列：長行程高速型，支持 300-500mm 行程定制，內置活塞桿支撐環組，每 50mm 間距設置一處支撐，長行程運行時的橫向偏移量≤0.05mm，高速穩定性保持率達 98%；

  1. HCA-EX 系列：防爆高速型，氣動回路與控制模塊符合 Ex d IIB T4 Ga 防爆等級，缸體采用隔爆結構設計，隔爆面間隙≤0.15mm，防護等級達 IP66，適配石油化工、噴涂車間等易燃易爆環境的高速作業。

四、核心技術參數

  • 缸徑范圍：12mm-100mm，對應活塞有效面積 113.1mm2-7854.0mm2；

  • 行程范圍：10-300mm（常規）、10-500mm（HCA-L 系列定制）；

  • 工作壓力：0.4MPa-1.0MPa，1.0MPa 工況下最大推力 0.1kN-25kN；

  • 高速性能：伺服輔助型速度 1-5m/s，比例調節型速度 0.5-3m/s，速度調節分辨率 0.01m/s，加速時間≤0.02s；

  • 緩沖性能：緩沖響應時間≤0.01s，殘余速度≤30mm/s，緩沖力調節范圍 50-5000N；

  • 環境適配：使用溫度 - 10℃-70℃（基礎型）、-20℃-80℃（HCA-H 系列），相對濕度 10%-95%（可凝露，需加裝自動排水器）；

  • 使用壽命：基礎型≥200 萬次往復運動，密封件壽命≥150 萬次高速摩擦，活塞桿磨損量≤0.01mm/10 萬次。

五、使用方法

  1. 安裝準備：確認氣源壓力處于 0.4-1.0MPa 區間，氣源需經四級過濾（精度≤1μm）、干燥（露點≤-40℃）及穩壓處理，避免壓力波動影響高速穩定性；安裝時需保證活塞桿軸心與負載運動方向同軸度≤0.03mm/m，水平安裝優先選用雙導桿 D 系列，垂直安裝需加裝防墜輔助裝置；

  1. 裝配流程：按安裝形式固定氣缸（法蘭安裝需采用高強度螺栓，預緊力矩達 25N?m），配管選用大流量聚氨酯氣管（內徑≥缸徑 1/2），減少氣流阻力；接線時區分控制信號線與反饋線，伺服輔助型需接入 PLC 實現速度閉環控制，防爆型需按 Ex 標準進行接地處理（接地電阻≤4Ω）；

  1. 調試要點：運行前需通過控制模塊進行原點校準，采用 “低速啟動 - 梯度提速" 方式調試，從 0.5m/s 逐步提升至額定速度，每提升 0.5m/s 測試 30 分鐘，檢查速度穩定性與緩沖效果；伺服輔助型需校準速度反饋傳感器與伺服閥的響應同步性，確保指令與實際速度偏差≤3%；

  1. 維護規范：每運行 5000 小時檢查密封件磨損情況，密封件出現滲氣或磨損量超過 0.1mm 時立即更換；每 10000 小時對缸體內壁進行清潔并涂抹專用氣動潤滑劑（黏度等級 ISO VG 22）；防爆型每 3 個月檢測隔爆面密封性，清除積塵后涂抹防銹油脂，嚴禁使用含硅潤滑劑。

六、應用案例

  1. 電子元件高速分揀：某半導體元件分揀設備采用 HCA-S-20-50-T-V 型號，伺服輔助型高速驅動適配 0.8mm 芯片的分揀需求，活塞速度達 3m/s，分揀效率從 2000 件 / 小時提升至 8000 件 / 小時，分揀準確率保持 99.9%；

  1. 包裝設備高速送料：某食品包裝生產線選用 HCA-P-32-150-F 型號，比例調節型適配不同規格包裝袋的送料需求，速度在 1-2.5m/s 間無級調節，送料定位重復性達 ±0.05mm，設備停機率從 2.1% 降至 0.3%；

  1. 汽車零部件裝配線：某發動機缸體裝配設備采用 HCA-L-40-400-B 型號，長行程高速型適配螺栓擰緊前的工件搬運，行程 400mm，運行速度 2m/s，單次搬運時間縮短至 0.2 秒，生產線節拍提升 40%；

  1. 防爆環境噴涂作業：某家具噴涂車間采用 HCA-EX-50-200-R 型號，防爆高速型適配噴槍的往復噴涂動作，在可燃溶劑環境中實現 1.5m/s 的高速運動，每小時噴涂面積達 15㎡，防爆性能通過 ATEX 現場驗證。

七、認證標準

  • 安全認證：符合 ISO 15552 氣動氣缸標準、EN 13849-1 機械安全標準（安全等級 PL d）、IEC 61508 功能安全標準（SIL 2 級），通過 CE 認證（機械指令 2006/42/EC、EMC 指令 2014/30/EU）；

  • 質量認證：通過 ISO 9001 質量管理體系認證、ISO 14001 環境管理體系認證，缸體與密封部件材質符合 RoHS 2.0 環保指令（2011/65/EU）、REACH 法規（1907/2006/EC）中高關注物質限制要求；

  • 防爆認證：HCA-EX 系列通過 ATEX 認證（Ex d IIB T4 Ga）、IECEx 認證及中國 GB 3836.1-2010 防爆標準，隔爆外殼耐受壓力 1.5MPa，滿足爆炸性氣體環境 1 區、2 區使用要求；

  • 性能認證：通過 200 萬次往復疲勞測試與 150 萬次高速摩擦測試，速度波動≤3%，符合 IEC 61000-4-2 靜電抗擾度標準（±8kV 接觸放電）、IEC 61000-4-3 輻射抗擾度標準（10V/m）。



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