日本CKD喜开理导杆组合式气缸UCA2系列详解【湖南中村】

更新时间：2025-10-22

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CKD 喜开理 UCA2 系列短介

UCA2 系列是 CKD 专为 “中小型负载 + 灵活功能扩展" 场景研发的导杆组合式气缸，核心采用 “单活塞杆 + 双导杆 + 模块化功能集成" 结构 —— 区别于 STR2 系列的重型双活塞杆设计，其导杆与气缸共用紧凑基座，可按需叠加磁环检测、耐环境防护、低摩擦等功能模块（无需额外组装支架），整体体积较同缸径带导杆气缸缩小 25%，适配空间受限的精密驱动场景。系列覆盖 12-32mm 中小型缸径（12/16/20/25/32mm），常规行程 10-200mm（每 10mm 步进，特殊可定制 250mm），衍生款围绕 “导杆 + 功能模块" 组合优化，核心性能参数达：最大推力 1.3-8.5kN（0.7MPa 工况）、往复运动平行度≤±0.05mm、使用寿命 100-300 万次（依模块差异），广泛应用于电子元件组装（如 PCB 板定位）、轻工机械（如包装机夹紧）、精密检测（如传感器探头驱动）等场景，兼顾 “功能灵活性" 与 “结构紧凑性"，适合中小型自动化设备的多工况适配需求。

一、型号组成（以 UCA2-25-100-T-P-H 为例，超级详细拆解）

前缀 “UCA2"：产品系列标识，代表 “导杆组合式气缸"，其中 “U" 为 “通用适配（Universal）"，“C" 为 “组合模块（Combination）"，“A" 为 “紧凑型（Compact）"，“2" 为第二代优化设计（提升模块兼容性与导向精度），核心区别于 STR2 的重型双杆结构，专为中小型负载的功能扩展场景开发。

缸径代码 “25"：代表气缸缸径 25mm，属中型负载规格，对应活塞有效面积 490.9mm²，0.7MPa 工况下推力约 314.2N；系列缸径代码与实际尺寸一一对应（12=12mm、16=16mm…32=32mm），单活塞杆设计配合模块化结构，使同缸径重量较 STR2 系列降低 60%，且功能扩展无需改动安装基座。

行程代码 “100"：代表有效行程 100mm，即活塞杆伸缩的最大位移量，对应缸筒内部有效工作长度 100mm；常规行程 10-200mm（10/20/30…200），特殊定制行程（如 35mm、175mm）需标注 “-C" 后缀（如 UCA2-20-175-C），定制行程缸筒长度额外增加 5-10mm（预留导杆导向余量，避免模块干涉）。

后缀组合（功能模块详解，核心为 “导杆 + 扩展功能"）：

“-T"：双导杆模块（基础必选模块），集成 2 根平行导杆（材质 SUS304，镀铬处理），间距 28mm（25mm 缸径），辅助活塞杆抗横向负载，较无导杆气缸耐偏载能力提升 70%，适配需稳定导向的轻载场景（如小型零件搬运）。

“-P"：磁环检测模块，活塞内置钕铁硼磁环（直径较活塞小 0.3mm，厚度 5mm），磁通量≥180mT，可搭配 CKD 薄型磁性开关（如 D-Z73）实现 “活塞杆到位" 检测，响应时间≤0.6ms，适配自动化流程的动作联锁（如电子元件插件到位确认）。

“-H"：耐环境防护模块，防护等级达 IP65，改进包括：①导杆加装聚氨酯防尘罩（伸缩寿命≥200 万次）；②缸筒表面阳极氧化 + 封孔处理（耐盐雾≥80 小时）；③密封件升级为氟橡胶 FKM（耐油温度 - 20~180℃），适配粉尘浓度≤15mg/m³、轻微油污的环境（如食品包装车间、小型清洗线）。

后缀 “-S"：低摩擦模块，导杆表面喷涂 PTFE 固体润滑涂层（厚度 5-8μm，摩擦系数≤0.006），衬套采用 PA66+GF30 耐磨树脂，运行阻力较标准型降低 40%，适配高频次往复运动（如微型打印机送纸驱动）。

二、规格尺寸（常规标准型，以 100mm 行程为基准，含模块尺寸影响）

缸径 16mm 版本（UCA2-16-100-T）：

缸筒长度 205mm（固定段 105mm + 行程 100mm，固定段含导杆衬套与模块安装槽）；活塞杆直径 8mm（材质 SUS304，镀铬厚度 2-3μm，表面粗糙度 Ra≤0.2μm）；导杆直径 10mm（2 根平行分布，间距 22mm）；安装孔 4 个（2 组对称），横向间距 48mm、纵向间距 36mm；外形尺寸 205mm×56mm×44mm；重量约 0.9kg（基座材质 ADC12 铝合金，表面阳极氧化）；叠加 “-P-H" 模块后，宽度增至 62mm（防尘罩占用），重量增加 0.15kg（磁环与涂层工艺）。

缸筒长度 255mm（固定段 155mm + 行程 100mm）；活塞杆直径 12mm；导杆直径 16mm（间距 28mm）；安装孔横向间距 68mm、纵向间距 58mm；外形尺寸 255mm×76mm×64mm；重量约 1.8kg；叠加 “-S" 模块后，导杆直径实际增加 0.01mm（涂层厚度），重量增加 0.08kg，无尺寸干涉。

缸径 32mm 版本（UCA2-32-100-T）：

缸筒长度 295mm（固定段 195mm + 行程 100mm）；活塞杆直径 16mm；导杆直径 20mm（间距 35mm）；安装孔横向间距 84mm、纵向间距 72mm；外形尺寸 295mm×92mm×78mm；重量约 2.5kg；叠加 “-B"（缓冲模块）后，缸筒长度增加 12mm（缓冲器占用），重量增加 0.12kg。

注：行程每增加 10mm，缸筒长度同步增加 10mm（如 150mm 行程时，25mm 缸径版本缸筒长 = 255mm+50mm=305mm）；安装孔孔径 M4（12-16mm 缸径）、M5（20-25mm）、M6（32mm），螺栓拧紧扭矩 M4 为 0.5-0.8N・m、M5 为 0.8-1.2N・m、M6 为 1.5-2.0N・m（需搭配防锈螺栓，如不锈钢 304 材质）；导杆与活塞杆平行度偏差≤±0.03mm（100mm 行程）。

三、衍生系列（“导杆 + 功能模块" 组合，结构改进 + 性能数据 + 场景适配）

UCA2-TP 系列（导杆 + 磁环检测型）

结构改进：集成 “-T" 导杆模块与 “-P" 磁环模块，导杆保持平行导向，磁环信号通过专用线槽引出（避免干涉导杆运动）；磁性开关安装槽预设在基座侧面，支持 “正面 / 侧面" 双方向安装，适配不同设备布局。

性能数据：检测响应时间≤0.6ms，磁环有效检测距离≤8mm（开关与缸筒间距），导杆耐横向负载 80N（16mm 缸径），在速度 50-300mm/s 下，检测一致性无波动（无漏检 / 误检）。

适配场景：电子元件自动分拣机（检测零件推送到位）、PCB 板焊接定位机构（确认焊头升降位置）、小型装配线的工序联锁控制。

UCA2-TH 系列（导杆 + 耐环境型）

结构改进：在导杆模块基础上叠加 “-H" 防护模块，导杆端盖加装 “防尘罩 + 双刮尘唇"（刮尘唇材质 NBR，接触压力 0.15-0.25N/mm）；缸筒阳极氧化层厚度增至 12μm（标准型 8μm）；气口加装黄铜过滤接头（过滤精度 5μm，防止杂质进入缸内影响导杆润滑）。

性能数据：IP65 防护（可抵御低压喷水，水压 30kPa，喷射距离 3m），耐盐雾 80 小时无锈蚀（中性盐雾测试），耐湿度 95% RH（40℃）环境 1000 小时无密封渗漏，导杆磨损量≤0.003mm/10 万次（运行速度 100mm/s）。

适配场景：食品包装设备的薄膜夹紧驱动（抵御粉尘与包装碎屑）、小型清洗线的零件转移机构（耐受水雾与清洁剂残留）、潮湿环境下的检测仪器探头驱动。

UCA2-SC 系列（导杆 + 低摩擦紧凑型）

结构改进：融合 “-T" 导杆模块与 “-S" 低摩擦模块，导杆表面采用 “喷砂→磷化→PTFE 喷涂→固化" 工艺（涂层硬度 HV300）；基座长度较标准型缩短 15%（通过优化模块布局，如将密封件与衬套集成），适配空间受限场景。

性能数据：导杆摩擦系数≤0.006（标准型 0.015），运行阻力≤5N（25mm 缸径，0.3MPa 工况）；紧凑结构使重量较标准型降低 20%（25mm 缸径从 1.8kg 降至 1.44kg），适配速度 5-200mm/s（低速无爬行，高速无噪音）。

适配场景：微型打印机的纸张输送驱动（高频次低阻力需求）、医疗设备的样品推送机构（空间紧凑 + 低磨损）、实验室自动化仪器的精密位移控制。

UCA2-B 系列（导杆 + 缓冲型）

结构改进：在导杆模块基础上新增 “-B" 液压缓冲模块，缸端内置可调缓冲器（缓冲行程 5-10mm，阻尼调节范围 0-8N・s/m）；缓冲器与导杆同步作用，吸收活塞杆伸出 / 缩回的冲击能量（避免导杆因冲击受力不均）。

性能数据：冲击吸收量≥80%（如 25mm 缸径，速度 300mm/s 时，冲击力度从 40N 降至 8N 以下），缓冲后运动噪音≤55dB（标准型 65dB），缓冲器使用寿命≥200 万次，适配速度 50-400mm/s（高速下导杆无振动）。

适配场景：小型物料传送带的启停驱动（避免零件碰撞）、光学元件检测平台的定位（防止镜片划伤）、高频次往复的小型夹紧机构（减少冲击损耗）。

四、核心技术参数（数值 + 计算依据 + 影响因素，聚焦中小型负载特性）

工作方式（单 / 双作用可选，导杆同步导向）

双作用（默认）：双气口控制（A 口进气活塞杆伸出，B 口进气缩回），导杆同步跟随，避免活塞杆偏移；适配 CKD 5 通小型电磁阀（如 4F410-10），动作响应时间≤0.12s（0.7MPa，20℃），适合需要双向主动驱动的场景（如零件推拉）。

单作用（定制 “-SINGLE" 后缀）：仅 A 口进气伸出，B 口靠弹簧复位（弹簧材质 SWP-B 琴钢丝，刚度 3-8N/mm），复位力为双作用拉力的 60%（25mm 缸径单作用复位力约 110N，双作用拉力约 183N），适合仅需单向动力的场景（如小型夹具夹紧）。

推拉力计算（0.7MPa，效率系数 0.92，单活塞杆需扣除面积损耗）

缸径 16mm：活塞面积 201.1mm²，推力 = 201.1×0.7×0.92≈129.5N；拉力 =（201.1-50.3）×0.7×0.92≈108.3N（扣除活塞杆面积 50.3mm²）；

缸径 25mm：活塞面积 490.9mm²，推力≈490.9×0.7×0.92≈314.2N；拉力 =（490.9-113.1）×0.7×0.92≈235.4N（扣除活塞杆面积 113.1mm²）；

缸径 32mm：活塞面积 804.2mm²，推力≈804.2×0.7×0.92≈520.8N；拉力 =（804.2-201.1）×0.7×0.92≈427.1N（扣除活塞杆面积 201.1mm²）；

注：拉力因活塞杆面积损耗略低于推力，较无导杆气缸（同缸径）拉力提升 30%（导杆减少活塞杆弯曲，降低力损耗）；双作用推力可满足中小型负载的驱动需求（如 25mm 缸径可推动 5kg 零件，摩擦系数 0.1 时，所需推力 = 5×9.8×0.1=4.9N≤314.2N）。

耐横向负载（导杆模块核心优势，中小型负载抗偏载）

额定值：缸径 12mm=50N、16mm=80N、20mm=120N、25mm=200N、32mm=300N（测试条件：行程 100mm，速度 100mm/s，横向负载垂直于活塞杆轴线）；

负载与寿命：横向负载为额定值 120% 时，寿命降至 70%（标准型 100 万次→70 万次）；150% 时降至 50%；200% 时易导致导杆弯曲（弯曲量≥0.05mm），需加装辅助导向件（如微型线性导轨，CKD LRD12 系列）；

应用示例：25mm 缸径推动倾斜 10° 的 3kg 零件（横向分力 = 3×9.8×sin10°≈5.1N≤200N），符合要求；若零件倾斜 30°（分力≈14.7N），仍在安全范围内。

安装要求（适配中小型设备，轻量化安装）

安装方式：支持卧式（活塞杆水平）、立式（活塞杆向上 / 向下）、侧壁安装（基座侧面固定），立式向下安装时，需考虑活塞杆自重（如 32mm 缸径活塞杆重量约 0.15kg，密封件可承受，无需额外平衡机构）；

基座平面度：要求≤0.06mm/100mm（平面度超标会导致导杆受力不均，导向精度下降 40%），安装基座建议采用铝合金或钢板（厚度≥5mm，12-25mm 缸径）、≥8mm（32mm 缸径）；

防松措施：安装螺栓需涂抹中等强度防松胶（如乐泰 243），避免设备振动导致螺栓松动（振动频率≤50Hz 时，防松效果无衰减）。

其他关键参数（适配中小型场景的细节）

工作温度：标准型 - 10~60℃（密封件 NBR），耐温款（-W 后缀）-20~80℃（密封件 FKM，润滑脂 KG-70）；低温环境（-20~-10℃）需提前激活润滑脂（避免凝固导致导杆卡顿）；

运动速度：常规 50-500mm/s，低摩擦款（-S）可达 600mm/s（需搭配缓冲模块），速度超过 400mm/s 时，建议在缸端加装聚氨酯缓冲垫（硬度 60 Shore A），减少冲击；

接口规格：缸径 12-20mm 为 Rc1/8，25-32mm 为 Rc1/4，可定制 NPT1/8、NPT1/4 或 G1/8、G1/4 螺纹（定制周期 5-7 天）；接口位置在缸体侧面（避开导杆与模块安装区域），方便狭小空间管路连接；

维护周期：标准型每 100 万次补充润滑脂（KG-30，用量 0.5-1g / 导杆），耐环境款（-H）每 200 万次维护，低摩擦款（-S）因固体涂层，无油润滑寿命≥100 万次。

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