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日本CKD喜開理導桿組合式氣缸UCA2系列詳解【湖南中村】

更新時間：2025-10-22

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CKD 喜開理 UCA2 系列短介

UCA2 系列是 CKD 專為 “中小型負載 + 靈活功能擴展" 場景研發的導桿組合式氣缸，核心采用 “單活塞桿 + 雙導桿 + 模塊化功能集成" 結構 —— 區別于 STR2 系列的重型雙活塞桿設計，其導桿與氣缸共用緊湊基座，可按需疊加磁環檢測、耐環境防護、低摩擦等功能模塊（無需額外組裝支架），整體體積較同缸徑帶導桿氣缸縮小 25%，適配空間受限的精密驅動場景。系列覆蓋 12-32mm 中小型缸徑（12/16/20/25/32mm），常規行程 10-200mm（每 10mm 步進，特殊可定制 250mm），衍生款圍繞 “導桿 + 功能模塊" 組合優化，核心性能參數達：最大推力 1.3-8.5kN（0.7MPa 工況）、往復運動平行度≤±0.05mm、使用壽命 100-300 萬次（依模塊差異），廣泛應用于電子元件組裝（如 PCB 板定位）、輕工機械（如包裝機夾緊）、精密檢測（如傳感器探頭驅動）等場景，兼顧 “功能靈活性" 與 “結構緊湊性"，適合中小型自動化設備的多工況適配需求。

一、型號組成（以 UCA2-25-100-T-P-H 為例，超級詳細拆解）

前綴 “UCA2"：產品系列標識，代表 “導桿組合式氣缸"，其中 “U" 為 “通用適配（Universal）"，“C" 為 “組合模塊（Combination）"，“A" 為 “緊湊型（Compact）"，“2" 為第二代優化設計（提升模塊兼容性與導向精度），核心區別于 STR2 的重型雙桿結構，專為中小型負載的功能擴展場景開發。

缸徑代碼 “25"：代表氣缸缸徑 25mm，屬中型負載規格，對應活塞有效面積 490.9mm2，0.7MPa 工況下推力約 314.2N；系列缸徑代碼與實際尺寸一一對應（12=12mm、16=16mm…32=32mm），單活塞桿設計配合模塊化結構，使同缸徑重量較 STR2 系列降低 60%，且功能擴展無需改動安裝基座。

行程代碼 “100"：代表有效行程 100mm，即活塞桿伸縮的最大位移量，對應缸筒內部有效工作長度 100mm；常規行程 10-200mm（10/20/30…200），特殊定制行程（如 35mm、175mm）需標注 “-C" 后綴（如 UCA2-20-175-C），定制行程缸筒長度額外增加 5-10mm（預留導桿導向余量，避免模塊干涉）。

后綴組合（功能模塊詳解，核心為 “導桿 + 擴展功能"）：

“-T"：雙導桿模塊（基礎必選模塊），集成 2 根平行導桿（材質 SUS304，鍍鉻處理），間距 28mm（25mm 缸徑），輔助活塞桿抗橫向負載，較無導桿氣缸耐偏載能力提升 70%，適配需穩定導向的輕載場景（如小型零件搬運）。

“-P"：磁環檢測模塊，活塞內置釹鐵硼磁環（直徑較活塞小 0.3mm，厚度 5mm），磁通量≥180mT，可搭配 CKD 薄型磁性開關（如 D-Z73）實現 “活塞桿到位" 檢測，響應時間≤0.6ms，適配自動化流程的動作聯鎖（如電子元件插件到位確認）。

“-H"：耐環境防護模塊，防護等級達 IP65，改進包括：①導桿加裝聚氨酯防塵罩（伸縮壽命≥200 萬次）；②缸筒表面陽極氧化 + 封孔處理（耐鹽霧≥80 小時）；③密封件升級為氟橡膠 FKM（耐油溫度 - 20~180℃），適配粉塵濃度≤15mg/m3、輕微油污的環境（如食品包裝車間、小型清洗線）。

后綴 “-S"：低摩擦模塊，導桿表面噴涂 PTFE 固體潤滑涂層（厚度 5-8μm，摩擦系數≤0.006），襯套采用 PA66+GF30 耐磨樹脂，運行阻力較標準型降低 40%，適配高頻次往復運動（如微型打印機送紙驅動）。

二、規格尺寸（常規標準型，以 100mm 行程為基準，含模塊尺寸影響）

缸徑 16mm 版本（UCA2-16-100-T）：

缸筒長度 205mm（固定段 105mm + 行程 100mm，固定段含導桿襯套與模塊安裝槽）；活塞桿直徑 8mm（材質 SUS304，鍍鉻厚度 2-3μm，表面粗糙度 Ra≤0.2μm）；導桿直徑 10mm（2 根平行分布，間距 22mm）；安裝孔 4 個（2 組對稱），橫向間距 48mm、縱向間距 36mm；外形尺寸 205mm×56mm×44mm；重量約 0.9kg（基座材質 ADC12 鋁合金，表面陽極氧化）；疊加 “-P-H" 模塊后，寬度增至 62mm（防塵罩占用），重量增加 0.15kg（磁環與涂層工藝）。

缸筒長度 255mm（固定段 155mm + 行程 100mm）；活塞桿直徑 12mm；導桿直徑 16mm（間距 28mm）；安裝孔橫向間距 68mm、縱向間距 58mm；外形尺寸 255mm×76mm×64mm；重量約 1.8kg；疊加 “-S" 模塊后，導桿直徑實際增加 0.01mm（涂層厚度），重量增加 0.08kg，無尺寸干涉。

缸徑 32mm 版本（UCA2-32-100-T）：

缸筒長度 295mm（固定段 195mm + 行程 100mm）；活塞桿直徑 16mm；導桿直徑 20mm（間距 35mm）；安裝孔橫向間距 84mm、縱向間距 72mm；外形尺寸 295mm×92mm×78mm；重量約 2.5kg；疊加 “-B"（緩沖模塊）后，缸筒長度增加 12mm（緩沖器占用），重量增加 0.12kg。

注：行程每增加 10mm，缸筒長度同步增加 10mm（如 150mm 行程時，25mm 缸徑版本缸筒長 = 255mm+50mm=305mm）；安裝孔孔徑 M4（12-16mm 缸徑）、M5（20-25mm）、M6（32mm），螺栓擰緊扭矩 M4 為 0.5-0.8N?m、M5 為 0.8-1.2N?m、M6 為 1.5-2.0N?m（需搭配防銹螺栓，如不銹鋼 304 材質）；導桿與活塞桿平行度偏差≤±0.03mm（100mm 行程）。

三、衍生系列（“導桿 + 功能模塊" 組合，結構改進 + 性能數據 + 場景適配）

UCA2-TP 系列（導桿 + 磁環檢測型）

結構改進：集成 “-T" 導桿模塊與 “-P" 磁環模塊，導桿保持平行導向，磁環信號通過專用線槽引出（避免干涉導桿運動）；磁性開關安裝槽預設在基座側面，支持 “正面 / 側面" 雙方向安裝，適配不同設備布局。

性能數據：檢測響應時間≤0.6ms，磁環有效檢測距離≤8mm（開關與缸筒間距），導桿耐橫向負載 80N（16mm 缸徑），在速度 50-300mm/s 下，檢測一致性無波動（無漏檢 / 誤檢）。

適配場景：電子元件自動分揀機（檢測零件推送到位）、PCB 板焊接定位機構（確認焊頭升降位置）、小型裝配線的工序聯鎖控制。

UCA2-TH 系列（導桿 + 耐環境型）

結構改進：在導桿模塊基礎上疊加 “-H" 防護模塊，導桿端蓋加裝 “防塵罩 + 雙刮塵唇"（刮塵唇材質 NBR，接觸壓力 0.15-0.25N/mm）；缸筒陽極氧化層厚度增至 12μm（標準型 8μm）；氣口加裝黃銅過濾接頭（過濾精度 5μm，防止雜質進入缸內影響導桿潤滑）。

性能數據：IP65 防護（可抵御低壓噴水，水壓 30kPa，噴射距離 3m），耐鹽霧 80 小時無銹蝕（中性鹽霧測試），耐濕度 95% RH（40℃）環境 1000 小時無密封滲漏，導桿磨損量≤0.003mm/10 萬次（運行速度 100mm/s）。

適配場景：食品包裝設備的薄膜夾緊驅動（抵御粉塵與包裝碎屑）、小型清洗線的零件轉移機構（耐受水霧與清潔劑殘留）、潮濕環境下的檢測儀器探頭驅動。

UCA2-SC 系列（導桿 + 低摩擦緊湊型）

結構改進：融合 “-T" 導桿模塊與 “-S" 低摩擦模塊，導桿表面采用 “噴砂→磷化→PTFE 噴涂→固化" 工藝（涂層硬度 HV300）；基座長度較標準型縮短 15%（通過優化模塊布局，如將密封件與襯套集成），適配空間受限場景。

性能數據：導桿摩擦系數≤0.006（標準型 0.015），運行阻力≤5N（25mm 缸徑，0.3MPa 工況）；緊湊結構使重量較標準型降低 20%（25mm 缸徑從 1.8kg 降至 1.44kg），適配速度 5-200mm/s（低速無爬行，高速無噪音）。

適配場景：微型打印機的紙張輸送驅動（高頻次低阻力需求）、醫療設備的樣品推送機構（空間緊湊 + 低磨損）、實驗室自動化儀器的精密位移控制。

UCA2-B 系列（導桿 + 緩沖型）

結構改進：在導桿模塊基礎上新增 “-B" 液壓緩沖模塊，缸端內置可調緩沖器（緩沖行程 5-10mm，阻尼調節范圍 0-8N?s/m）；緩沖器與導桿同步作用，吸收活塞桿伸出 / 縮回的沖擊能量（避免導桿因沖擊受力不均）。

性能數據：沖擊吸收量≥80%（如 25mm 缸徑，速度 300mm/s 時，沖擊力度從 40N 降至 8N 以下），緩沖后運動噪音≤55dB（標準型 65dB），緩沖器使用壽命≥200 萬次，適配速度 50-400mm/s（高速下導桿無振動）。

適配場景：小型物料傳送帶的啟停驅動（避免零件碰撞）、光學元件檢測平臺的定位（防止鏡片劃傷）、高頻次往復的小型夾緊機構（減少沖擊損耗）。

四、核心技術參數（數值 + 計算依據 + 影響因素，聚焦中小型負載特性）

工作方式（單 / 雙作用可選，導桿同步導向）

雙作用（默認）：雙氣口控制（A 口進氣活塞桿伸出，B 口進氣縮回），導桿同步跟隨，避免活塞桿偏移；適配 CKD 5 通小型電磁閥（如 4F410-10），動作響應時間≤0.12s（0.7MPa，20℃），適合需要雙向主動驅動的場景（如零件推拉）。

單作用（定制 “-SINGLE" 后綴）：僅 A 口進氣伸出，B 口靠彈簧復位（彈簧材質 SWP-B 琴鋼絲，剛度 3-8N/mm），復位力為雙作用拉力的 60%（25mm 缸徑單作用復位力約 110N，雙作用拉力約 183N），適合僅需單向動力的場景（如小型夾具夾緊）。

推拉力計算（0.7MPa，效率系數 0.92，單活塞桿需扣除面積損耗）

缸徑 16mm：活塞面積 201.1mm2，推力 = 201.1×0.7×0.92≈129.5N；拉力 =（201.1-50.3）×0.7×0.92≈108.3N（扣除活塞桿面積 50.3mm2）；

缸徑 25mm：活塞面積 490.9mm2，推力≈490.9×0.7×0.92≈314.2N；拉力 =（490.9-113.1）×0.7×0.92≈235.4N（扣除活塞桿面積 113.1mm2）；

缸徑 32mm：活塞面積 804.2mm2，推力≈804.2×0.7×0.92≈520.8N；拉力 =（804.2-201.1）×0.7×0.92≈427.1N（扣除活塞桿面積 201.1mm2）；

注：拉力因活塞桿面積損耗略低于推力，較無導桿氣缸（同缸徑）拉力提升 30%（導桿減少活塞桿彎曲，降低力損耗）；雙作用推力可滿足中小型負載的驅動需求（如 25mm 缸徑可推動 5kg 零件，摩擦系數 0.1 時，所需推力 = 5×9.8×0.1=4.9N≤314.2N）。

耐橫向負載（導桿模塊核心優勢，中小型負載抗偏載）

額定值：缸徑 12mm=50N、16mm=80N、20mm=120N、25mm=200N、32mm=300N（測試條件：行程 100mm，速度 100mm/s，橫向負載垂直于活塞桿軸線）；

負載與壽命：橫向負載為額定值 120% 時，壽命降至 70%（標準型 100 萬次→70 萬次）；150% 時降至 50%；200% 時易導致導桿彎曲（彎曲量≥0.05mm），需加裝輔助導向件（如微型線性導軌，CKD LRD12 系列）；

應用示例：25mm 缸徑推動傾斜 10° 的 3kg 零件（橫向分力 = 3×9.8×sin10°≈5.1N≤200N），符合要求；若零件傾斜 30°（分力≈14.7N），仍在安全范圍內。

安裝要求（適配中小型設備，輕量化安裝）

安裝方式：支持臥式（活塞桿水平）、立式（活塞桿向上 / 向下）、側壁安裝（基座側面固定），立式向下安裝時，需考慮活塞桿自重（如 32mm 缸徑活塞桿重量約 0.15kg，密封件可承受，無需額外平衡機構）；

基座平面度：要求≤0.06mm/100mm（平面度超標會導致導桿受力不均，導向精度下降 40%），安裝基座建議采用鋁合金或鋼板（厚度≥5mm，12-25mm 缸徑）、≥8mm（32mm 缸徑）；

防松措施：安裝螺栓需涂抹中等強度防松膠（如樂泰 243），避免設備振動導致螺栓松動（振動頻率≤50Hz 時，防松效果無衰減）。

其他關鍵參數（適配中小型場景的細節）

工作溫度：標準型 - 10~60℃（密封件 NBR），耐溫款（-W 后綴）-20~80℃（密封件 FKM，潤滑脂 KG-70）；低溫環境（-20~-10℃）需提前激活潤滑脂（避免凝固導致導桿卡頓）；

運動速度：常規 50-500mm/s，低摩擦款（-S）可達 600mm/s（需搭配緩沖模塊），速度超過 400mm/s 時，建議在缸端加裝聚氨酯緩沖墊（硬度 60 Shore A），減少沖擊；

接口規格：缸徑 12-20mm 為 Rc1/8，25-32mm 為 Rc1/4，可定制 NPT1/8、NPT1/4 或 G1/8、G1/4 螺紋（定制周期 5-7 天）；接口位置在缸體側面（避開導桿與模塊安裝區域），方便狹小空間管路連接；

維護周期：標準型每 100 萬次補充潤滑脂（KG-30，用量 0.5-1g / 導桿），耐環境款（-H）每 200 萬次維護，低摩擦款（-S）因固體涂層，無油潤滑壽命≥100 萬次。

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