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CKD喜開(kāi)理高速型氣缸HCA系列要點(diǎn)【湖南中村】

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一、型號(hào)組成
HCA 系列型號(hào)采用 “系列標(biāo)識(shí) - 高速驅(qū)動(dòng)模式 - 缸徑 - 行程 - 安裝形式 - 定制編碼" 的七級(jí)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(biāo)識(shí)，“H" 代表高速響應(yīng)（High-speed response），“C" 為氣缸主體（Cylinder），“A" 為氣動(dòng)優(yōu)化模塊（Aerodynamic optimization）；

  • 高速驅(qū)動(dòng)模式 “S/P"：“S" 代表伺服輔助型（集成伺服閥實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，適配 1m/s 以上超高速度場(chǎng)景），“P" 代表比例調(diào)節(jié)型（通過(guò)比例流量閥實(shí)現(xiàn) 0.5-3m/s 無(wú)級(jí)調(diào)速，適配柔性高速作業(yè)）；

  • 缸徑代碼 “32/50"：對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)缸徑 32mm、50mm，系列覆蓋 12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm 中小負(fù)載高速規(guī)格；

  • 行程代碼 “100/200"：代表有效行程 100mm、200mm，常規(guī)范圍 20-300mm，短行程精密型加后綴 “-S"（下限 10mm），長(zhǎng)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(huán)安裝（可選 “B" 腳座安裝、“T" 通孔安裝，適配高速設(shè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)速度），“EX" 為防爆組件（可選 “-H" 耐環(huán)境、“-D" 雙導(dǎo)桿導(dǎo)向、“-C" 耐腐蝕涂層）。

二、規(guī)格要點(diǎn)

  1. 高速氣動(dòng)結(jié)構(gòu)特性：采用 “流線型缸體 - 大流量氣道 - 輕量化活塞" 一體化設(shè)計(jì)，缸體內(nèi)壁經(jīng)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(jí)鋁合金（密度 2.7g/cm3），配合空心活塞桿設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)慣性降低 35%，缸體采用壓鑄鋁合金成型，表面經(jīng)陽(yáng)極氧化處理形成 8μm 防護(hù)層，適配高頻次高速往復(fù)場(chǎng)景；

  1. 高速驅(qū)動(dòng)核心優(yōu)勢(shì)：伺服輔助型（S 類）集成 200Hz 響應(yīng)頻率的伺服閥，通過(guò) PID 算法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，活塞速度可達(dá) 1-5m/s，速度波動(dòng)控制在 ±3% 以內(nèi)；比例調(diào)節(jié)型（P 類）通過(guò) 0-10V 電信號(hào)控制比例流量閥，實(shí)現(xiàn) 0.5-3m/s 無(wú)級(jí)調(diào)速，加速時(shí)間≤0.02s，適配啟停頻繁的高速間歇作業(yè)；

  1. 高速緩沖系統(tǒng)：采用 “可調(diào)式液壓緩沖 + 空氣緩沖" 雙重結(jié)構(gòu)，缸體兩端內(nèi)置緩沖套，通過(guò)調(diào)節(jié)緩沖針閥改變節(jié)流面積，可匹配不同速度下的緩沖需求，當(dāng)活塞以 5m/s 速度運(yùn)行時(shí)，緩沖行程控制在 20-40mm，緩沖后殘余速度≤30mm/s，有效避免高速?zèng)_擊導(dǎo)致的部件損耗；

  1. 穩(wěn)定運(yùn)行保障：活塞桿選用 SUS304 不銹鋼，表面經(jīng)鍍鉻處理（硬度 HV700），直線度≤0.02mm/m，配合自潤(rùn)滑軸承導(dǎo)向，徑向跳動(dòng)控制在 0.03mm 以內(nèi)；密封件采用聚四氟乙烯與丁腈橡膠復(fù)合材質(zhì)，耐摩擦次數(shù)≥200 萬(wàn)次，適配高速往復(fù)下的密封需求。

三、衍生型號(hào)

  1. HCA-H 系列：耐環(huán)境型，防護(hù)等級(jí)升級(jí)至 IP67，缸體接縫采用迷宮式密封 + O 型圈雙重防護(hù)，活塞桿密封選用氟橡膠材質(zhì)，可在 - 20℃-80℃溫度范圍、粉塵濃度 15mg/m3 環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，高速運(yùn)行時(shí)的溫度升幅控制在 15℃以內(nèi)；

  1. HCA-HD 系列：高負(fù)載高速型，缸徑擴(kuò)展至 63-100mm，活塞有效面積較基礎(chǔ)型增加 80%，采用加強(qiáng)型缸體（抗拉強(qiáng)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(yùn)需求；

  1. HCA-L 系列：長(zhǎng)行程高速型，支持 300-500mm 行程定制，內(nèi)置活塞桿支撐環(huán)組，每 50mm 間距設(shè)置一處支撐，長(zhǎng)行程運(yùn)行時(shí)的橫向偏移量≤0.05mm，高速穩(wěn)定性保持率達(dá) 98%；

  1. HCA-EX 系列：防爆高速型，氣動(dòng)回路與控制模塊符合 Ex d IIB T4 Ga 防爆等級(jí)，缸體采用隔爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隔爆面間隙≤0.15mm，防護(hù)等級(jí)達(dá) IP66，適配石油化工、噴涂車間等易燃易爆環(huán)境的高速作業(yè)。

四、核心技術(shù)參數(shù)

  • 缸徑范圍：12mm-100mm，對(duì)應(yīng)活塞有效面積 113.1mm2-7854.0mm2；

  • 行程范圍：10-300mm（常規(guī)）、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(diào)節(jié)型速度 0.5-3m/s，速度調(diào)節(jié)分辨率 0.01m/s，加速時(shí)間≤0.02s；

  • 緩沖性能：緩沖響應(yīng)時(shí)間≤0.01s，殘余速度≤30mm/s，緩沖力調(diào)節(jié)范圍 50-5000N；

  • 環(huán)境適配：使用溫度 - 10℃-70℃（基礎(chǔ)型）、-20℃-80℃（HCA-H 系列），相對(duì)濕度 10%-95%（可凝露，需加裝自動(dòng)排水器）；

  • 使用壽命：基礎(chǔ)型≥200 萬(wàn)次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，密封件壽命≥150 萬(wàn)次高速摩擦，活塞桿磨損量≤0.01mm/10 萬(wàn)次。

五、使用方法

  1. 安裝準(zhǔn)備：確認(rèn)氣源壓力處于 0.4-1.0MPa 區(qū)間，氣源需經(jīng)四級(jí)過(guò)濾（精度≤1μm）、干燥（露點(diǎn)≤-40℃）及穩(wěn)壓處理，避免壓力波動(dòng)影響高速穩(wěn)定性；安裝時(shí)需保證活塞桿軸心與負(fù)載運(yùn)動(dòng)方向同軸度≤0.03mm/m，水平安裝優(yōu)先選用雙導(dǎo)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(qiáng)度螺栓，預(yù)緊力矩達(dá) 25N?m），配管選用大流量聚氨酯氣管（內(nèi)徑≥缸徑 1/2），減少氣流阻力；接線時(shí)區(qū)分控制信號(hào)線與反饋線，伺服輔助型需接入 PLC 實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，防爆型需按 Ex 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接地處理（接地電阻≤4Ω）；

  1. 調(diào)試要點(diǎn)：運(yùn)行前需通過(guò)控制模塊進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)，采用 “低速啟動(dòng) - 梯度提速" 方式調(diào)試，從 0.5m/s 逐步提升至額定速度，每提升 0.5m/s 測(cè)試 30 分鐘，檢查速度穩(wěn)定性與緩沖效果；伺服輔助型需校準(zhǔn)速度反饋傳感器與伺服閥的響應(yīng)同步性，確保指令與實(shí)際速度偏差≤3%；

  1. 維護(hù)規(guī)范：每運(yùn)行 5000 小時(shí)檢查密封件磨損情況，密封件出現(xiàn)滲氣或磨損量超過(guò) 0.1mm 時(shí)立即更換；每 10000 小時(shí)對(duì)缸體內(nèi)壁進(jìn)行清潔并涂抹專用氣動(dòng)潤(rùn)滑劑（黏度等級(jí) ISO VG 22）；防爆型每 3 個(gè)月檢測(cè)隔爆面密封性，清除積塵后涂抹防銹油脂，嚴(yán)禁使用含硅潤(rùn)滑劑。

六、應(yīng)用案例

  1. 電子元件高速分揀：某半導(dǎo)體元件分揀設(shè)備采用 HCA-S-20-50-T-V 型號(hào)，伺服輔助型高速驅(qū)動(dòng)適配 0.8mm 芯片的分揀需求，活塞速度達(dá) 3m/s，分揀效率從 2000 件 / 小時(shí)提升至 8000 件 / 小時(shí)，分揀準(zhǔn)確率保持 99.9%；

  1. 包裝設(shè)備高速送料：某食品包裝生產(chǎn)線選用 HCA-P-32-150-F 型號(hào)，比例調(diào)節(jié)型適配不同規(guī)格包裝袋的送料需求，速度在 1-2.5m/s 間無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，送料定位重復(fù)性達(dá) ±0.05mm，設(shè)備停機(jī)率從 2.1% 降至 0.3%；

  1. 汽車零部件裝配線：某發(fā)動(dòng)機(jī)缸體裝配設(shè)備采用 HCA-L-40-400-B 型號(hào)，長(zhǎng)行程高速型適配螺栓擰緊前的工件搬運(yùn)，行程 400mm，運(yùn)行速度 2m/s，單次搬運(yùn)時(shí)間縮短至 0.2 秒，生產(chǎn)線節(jié)拍提升 40%；

  1. 防爆環(huán)境噴涂作業(yè)：某家具噴涂車間采用 HCA-EX-50-200-R 型號(hào)，防爆高速型適配噴槍的往復(fù)噴涂動(dòng)作，在可燃溶劑環(huán)境中實(shí)現(xiàn) 1.5m/s 的高速運(yùn)動(dòng)，每小時(shí)噴涂面積達(dá) 15㎡，防爆性能通過(guò) ATEX 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。

七、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

  • 安全認(rèn)證：符合 ISO 15552 氣動(dòng)氣缸標(biāo)準(zhǔn)、EN 13849-1 機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)（安全等級(jí) PL d）、IEC 61508 功能安全標(biāo)準(zhǔn)（SIL 2 級(jí)），通過(guò) CE 認(rèn)證（機(jī)械指令 2006/42/EC、EMC 指令 2014/30/EU）；

  • 質(zhì)量認(rèn)證：通過(guò) ISO 9001 質(zhì)量管理體系認(rèn)證、ISO 14001 環(huán)境管理體系認(rèn)證，缸體與密封部件材質(zhì)符合 RoHS 2.0 環(huán)保指令（2011/65/EU）、REACH 法規(guī)（1907/2006/EC）中高關(guān)注物質(zhì)限制要求；

  • 防爆認(rèn)證：HCA-EX 系列通過(guò) ATEX 認(rèn)證（Ex d IIB T4 Ga）、IECEx 認(rèn)證及中國(guó) GB 3836.1-2010 防爆標(biāo)準(zhǔn)，隔爆外殼耐受壓力 1.5MPa，滿足爆炸性氣體環(huán)境 1 區(qū)、2 區(qū)使用要求；

  • 性能認(rèn)證：通過(guò) 200 萬(wàn)次往復(fù)疲勞測(cè)試與 150 萬(wàn)次高速摩擦測(cè)試，速度波動(dòng)≤3%，符合 IEC 61000-4-2 靜電抗擾度標(biāo)準(zhǔn)（±8kV 接觸放電）、IEC 61000-4-3 輻射抗擾度標(biāo)準(zhǔn)（10V/m）。



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