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CKD喜开理高速型气缸HCA系列要点【湖南中村】

更新时间：2025/10/27点击次数：14
一、型号组成
HCA 系列型号采用 “系列标识 - 高速驱动模式 - 缸径 - 行程 - 安装形式 - 定制编码" 的七级编码体系，以 “HCA-S-32-100-F-V" 及 “HCA-P-50-200-R-EX" 为例解析：

  • 前缀 “HCA"：高速型气缸核心标识，“H" 代表高速响应（High-speed response），“C" 为气缸主体（Cylinder），“A" 为气动优化模块（Aerodynamic optimization）；

  • 高速驱动模式 “S/P"：“S" 代表伺服辅助型（集成伺服阀实现速度闭环控制，适配 1m/s 以上超高速度场景），“P" 代表比例调节型（通过比例流量阀实现 0.5-3m/s 无级调速，适配柔性高速作业）；

  • 缸径代码 “32/50"：对应标准缸径 32mm、50mm，系列覆盖 12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm 中小负载高速规格；

  • 行程代码 “100/200"：代表有效行程 100mm、200mm，常规范围 20-300mm，短行程精密型加后缀 “-S"（下限 10mm），长行程定制加后缀 “-L"（上限 500mm）；

  • 安装形式 “F/R"：“F" 为法兰安装，“R" 为耳环安装（可选 “B" 脚座安装、“T" 通孔安装，适配高速设备的紧凑布局需求）；

  • 定制编码 “V/EX"：“V" 为速度反馈模块（集成磁栅传感器实时监测速度），“EX" 为防爆组件（可选 “-H" 耐环境、“-D" 双导杆导向、“-C" 耐腐蚀涂层）。

二、规格要点

  1. 高速气动结构特性：采用 “流线型缸体 - 大流量气道 - 轻量化活塞" 一体化设计，缸体内壁经精密珩磨处理，表面粗糙度≤0.2μm，较普通气缸减少 40% 气流阻力；活塞选用航空级铝合金（密度 2.7g/cm³），配合空心活塞杆设计，运动惯性降低 35%，缸体采用压铸铝合金成型，表面经阳极氧化处理形成 8μm 防护层，适配高频次高速往复场景；

  1. 高速驱动核心优势：伺服辅助型（S 类）集成 200Hz 响应频率的伺服阀，通过 PID 算法动态调节进气流量，活塞速度可达 1-5m/s，速度波动控制在 ±3% 以内；比例调节型（P 类）通过 0-10V 电信号控制比例流量阀，实现 0.5-3m/s 无级调速，加速时间≤0.02s，适配启停频繁的高速间歇作业；

  1. 高速缓冲系统：采用 “可调式液压缓冲 + 空气缓冲" 双重结构，缸体两端内置缓冲套，通过调节缓冲针阀改变节流面积，可匹配不同速度下的缓冲需求，当活塞以 5m/s 速度运行时，缓冲行程控制在 20-40mm，缓冲后残余速度≤30mm/s，有效避免高速冲击导致的部件损耗；

  1. 稳定运行保障：活塞杆选用 SUS304 不锈钢，表面经镀铬处理（硬度 HV700），直线度≤0.02mm/m，配合自润滑轴承导向，径向跳动控制在 0.03mm 以内；密封件采用聚四氟乙烯与丁腈橡胶复合材质，耐摩擦次数≥200 万次，适配高速往复下的密封需求。

三、衍生型号

  1. HCA-H 系列：耐环境型，防护等级升级至 IP67，缸体接缝采用迷宫式密封 + O 型圈双重防护，活塞杆密封选用氟橡胶材质，可在 - 20℃-80℃温度范围、粉尘浓度 15mg/m³ 环境中稳定运行，高速运行时的温度升幅控制在 15℃以内；

  1. HCA-HD 系列：高负载高速型，缸径扩展至 63-100mm，活塞有效面积较基础型增加 80%，采用加强型缸体（抗拉强度≥600MPa），在 2m/s 速度下可输出最大推力 25kN，适配重型工件的高速搬运需求；

  1. HCA-L 系列：长行程高速型，支持 300-500mm 行程定制，内置活塞杆支撑环组，每 50mm 间距设置一处支撑，长行程运行时的横向偏移量≤0.05mm，高速稳定性保持率达 98%；

  1. HCA-EX 系列：防爆高速型，气动回路与控制模块符合 Ex d IIB T4 Ga 防爆等级，缸体采用隔爆结构设计，隔爆面间隙≤0.15mm，防护等级达 IP66，适配石油化工、喷涂车间等易燃易爆环境的高速作业。

四、核心技术参数

  • 缸径范围：12mm-100mm，对应活塞有效面积 113.1mm²-7854.0mm²；

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

  • 工作压力：0.4MPa-1.0MPa，1.0MPa 工况下最大推力 0.1kN-25kN；

  • 高速性能：伺服辅助型速度 1-5m/s，比例调节型速度 0.5-3m/s，速度调节分辨率 0.01m/s，加速时间≤0.02s；

  • 缓冲性能：缓冲响应时间≤0.01s，残余速度≤30mm/s，缓冲力调节范围 50-5000N；

  • 环境适配：使用温度 - 10℃-70℃（基础型）、-20℃-80℃（HCA-H 系列），相对湿度 10%-95%（可凝露，需加装自动排水器）；

  • 使用寿命：基础型≥200 万次往复运动，密封件寿命≥150 万次高速摩擦，活塞杆磨损量≤0.01mm/10 万次。

五、使用方法

  1. 安装准备：确认气源压力处于 0.4-1.0MPa 区间，气源需经四级过滤（精度≤1μm）、干燥（露点≤-40℃）及稳压处理，避免压力波动影响高速稳定性；安装时需保证活塞杆轴心与负载运动方向同轴度≤0.03mm/m，水平安装优先选用双导杆 D 系列，垂直安装需加装防坠辅助装置；

  1. 装配流程：按安装形式固定气缸（法兰安装需采用高强度螺栓，预紧力矩达 25N・m），配管选用大流量聚氨酯气管（内径≥缸径 1/2），减少气流阻力；接线时区分控制信号线与反馈线，伺服辅助型需接入 PLC 实现速度闭环控制，防爆型需按 Ex 标准进行接地处理（接地电阻≤4Ω）；

  1. 调试要点：运行前需通过控制模块进行原点校准，采用 “低速启动 - 梯度提速" 方式调试，从 0.5m/s 逐步提升至额定速度，每提升 0.5m/s 测试 30 分钟，检查速度稳定性与缓冲效果；伺服辅助型需校准速度反馈传感器与伺服阀的响应同步性，确保指令与实际速度偏差≤3%；

  1. 维护规范：每运行 5000 小时检查密封件磨损情况，密封件出现渗气或磨损量超过 0.1mm 时立即更换；每 10000 小时对缸体内壁进行清洁并涂抹专用气动润滑剂（黏度等级 ISO VG 22）；防爆型每 3 个月检测隔爆面密封性，清除积尘后涂抹防锈油脂，严禁使用含硅润滑剂。

六、应用案例

  1. 电子元件高速分拣：某半导体元件分拣设备采用 HCA-S-20-50-T-V 型号，伺服辅助型高速驱动适配 0.8mm 芯片的分拣需求，活塞速度达 3m/s，分拣效率从 2000 件 / 小时提升至 8000 件 / 小时，分拣准确率保持 99.9%；

  1. 包装设备高速送料：某食品包装生产线选用 HCA-P-32-150-F 型号，比例调节型适配不同规格包装袋的送料需求，速度在 1-2.5m/s 间无级调节，送料定位重复性达 ±0.05mm，设备停机率从 2.1% 降至 0.3%；

  1. 汽车零部件装配线：某发动机缸体装配设备采用 HCA-L-40-400-B 型号，长行程高速型适配螺栓拧紧前的工件搬运，行程 400mm，运行速度 2m/s，单次搬运时间缩短至 0.2 秒，生产线节拍提升 40%；

  1. 防爆环境喷涂作业：某家具喷涂车间采用 HCA-EX-50-200-R 型号，防爆高速型适配喷枪的往复喷涂动作，在可燃溶剂环境中实现 1.5m/s 的高速运动，每小时喷涂面积达 15㎡，防爆性能通过 ATEX 现场验证。

七、认证标准

  • 安全认证：符合 ISO 15552 气动气缸标准、EN 13849-1 机械安全标准（安全等级 PL d）、IEC 61508 功能安全标准（SIL 2 级），通过 CE 认证（机械指令 2006/42/EC、EMC 指令 2014/30/EU）；

  • 质量认证：通过 ISO 9001 质量管理体系认证、ISO 14001 环境管理体系认证，缸体与密封部件材质符合 RoHS 2.0 环保指令（2011/65/EU）、REACH 法规（1907/2006/EC）中高关注物质限制要求；

  • 防爆认证：HCA-EX 系列通过 ATEX 认证（Ex d IIB T4 Ga）、IECEx 认证及中国 GB 3836.1-2010 防爆标准，隔爆外壳耐受压力 1.5MPa，满足爆炸性气体环境 1 区、2 区使用要求；

  • 性能认证：通过 200 万次往复疲劳测试与 150 万次高速摩擦测试，速度波动≤3%，符合 IEC 61000-4-2 静电抗扰度标准（±8kV 接触放电）、IEC 61000-4-3 辐射抗扰度标准（10V/m）。



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