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一、引言

现代社会中液压传动技术是非常成熟的技术，其广泛应用于机械制造，工程机械汽车行业及锻压、冲压行业等国民制造行业。其中冲压加工是通过借助冲压设备对模具加载压力，使板料分开隔离或者塑性变形，获得某种形状尺寸的部件的技术^[1]。液压传动技术已在冲压领域有着出成熟的应用，随着制造业的不断发展，对冲压工艺的需求也在不断增长。目前冲压机床主要有机械式压力机和液压式压力机。

液压式压力机的设计与制造在一定程度上体现了一个国家的工业水平，在国民生产中，冲压工艺比传统机械加工来说有着节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出传统机械加工所无法达到的产品等优点，因而它的用途越来越广泛。冲床技术广泛应用于钟表、五金制品、自行车、摩托车、汽车、航空、船舶、灯饰、橡胶、砂轮、印刷、陶瓷、粉末冶金等产品的冲压及成型^[2]，特别是汽车行业中冲压工艺有着极其广泛的应用，在汽车制造中有60%～70%的金属零部件使用冲压工艺制造^[3]。随着新工艺及新技术的应用，液压机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在机床行业中的占有份额正在大幅度攀升。目前单柱式液压机的研究方向主要包括对机身结构的设计计算、有限元分析、虚拟仿真技术的应用等。本课题正是液压技术在冲压机械中的一个典型应用——单柱液压机本体结构的设计。

图1 大型冲压机 图2 汽车冲压产品

二、冲压液压机国内外研究现状

液压传动是在17世纪法国帕斯卡提出的静止流体等压力原理的基础上兴起、发展的一门技术^[4]。最初的液压传动是以水为流体传动介质,20世纪初才出现用油作为流体传动介质,特别是1920年后,液压传动技术得到迅速发展,其应用范围也越来越广泛; 20世纪中期,随着科技的发展,世界各国经济和工业得到快速发展。生产过程的自动化水平不断提高,液压传动技术的应用迅速地扩展到几乎所有行业^[5-6]。

西方发达国家是最早使用和设计制造液压机的国家，其拥有先进和成熟的技术及丰富的经验。德国在二战前就建成了300MN的模锻水压机件，这位其国防工业的提升起到了重要作用。二战后美苏两国也大力发展锻压技术造出了大型液压机械，这些大型液压机械在军工和航天领域发挥了重要作用^[7]。在20世纪，世界各国对液压机的研发都很重视，技术上得到了长足的发展。20 世纪中期，世界上出现了小型快速锻造水压机，其工作速度和加工精度有了明显提高。50 年代以后，各国意识到模锻液压机的重要性。各国开始研制巨型模锻液压机。上世纪 70 年代德国的劳费尔公司生产的 EZU63 型单柱快速拉伸液压机，该产品具有高速，高频，高精度的特点，这已是当时界最高技术水平^[8]。目前，包括德国在内的一些发达国家的液压机设计制造水平已经相当成熟,他们所设计的液压机以油液为工作介质，泵驱动，液压机与操作机实现联动控制，由计算机来操控。可以通过计算机控制工艺确定的锻造过程，从而实现程序化锻造^[9]。