液压机是利用帕斯卡原理（静压传递原理）工作的工艺机器，它通过液体压力能使工件在静压作用下变形或被压制成型。这种机器的工作介质主要有两种：一种是乳化液，通常称为水压机；另一种是油，称为油压机。两者统称为液压机。液压机由本体和液压系统组成。液压机的工作循环包括空程向下、工作行程、保压、回程停止、顶出缸顶出、顶出缸回程等，由液压系统中各种阀的动作实现。液压机一般可以分为单柱，双柱，四柱和龙门液压机。

1648年，法国人帕斯卡提出了静止液体中压力传递的基本定律——帕斯卡原理，这是液压机发展的基础。随着随着物联网、人工智能等技术的发展，液压机也向着数字化智能化，集成化以及绿色化发展。液压机具有工作平稳，振动和噪音小，本体结构简单，操作方便，易于制造等优点。

液压技术的发展历程可以追溯到古希腊时期，阿基米德在公元前250年发表了《论浮体》一文，提出了“阿基米德定律”，奠定了物体平衡和沉浮的基本理论。之后，流体力学逐渐发展成为一门学科。

1648年，法国人帕斯卡提出了静止液体中压力传递的基本定律——帕斯卡原理，奠定了液体静力学的基础。然而，流体力学成为一门严密的科学是在经典力学建立了速度、加速度、力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律之后。1687年，力学奠基人艾萨克·牛顿(L. Newton)出版了他的著作《自然哲学的数学原理》。该书的第二部分研究了在流体中运动的物体所受到的阻力，针对黏性流体运动时的内摩擦力，提出了牛顿内摩擦定律，为黏性流体动力学奠定了初步的理论基础。

瑞士人雅各布·伯努利(D.Bernoulli)从经典力学的能量守恒出发，研究供水管道中水的流动。他在1738年出版的著作《流体动力学》中，建立了流体势能、压力能和动能之间的能量转换关系，即伯努利方程。瑞士人莱昂哈德·欧拉(L.Euler)是经典流体力学的基人。他在1755年发表的著作《流体运动的一般原理)中，提出了流体连续介质的概念，建立了流体连续性微分方程和理想流体的运动微分方程，即欧拉方程正确地用微分方程组描述了无黏性流体的运动。欧拉方程和伯务利方程的建立，是流体动力学作为一个分支学科建立的标志，从此开始了用微分方程和试验测量进行流体运动定量研究的阶段。1772~1794 年，英国人瓦.Vario)和沃恩(PVaughan)先后发明了球轴承。1774年，英国人威尔金森(J. Wilkinson) 发明了比较精密的床，使缸体精密加工成为可能1779年，法国人皮埃尔-西蒙·拉普拉斯(P.S.Laplace)提出了“拉普拉斯变换”，后来成为线性系统分析的主要数学工具。1785年，法国人库(C.A.de Coulomb)用机械合概念解释干摩擦，首次提出了摩擦理论。英国人布拉默(Joeph Braman)于795年获得了第一项关于液压机的英国专利。两年后，他制成了由手动泵供压的水压机。1797年，英国人亨利·莫兹利(H.Maudslay)发明了包含丝杠、光杠、进刀架和导轨的车床，可车削不同螺距的螺纹

1826年，水压机已广为应用，成为继蒸汽机以后应用最普遍的机械。此后，还发展了许多水压传动控制回路，并且采用职能符号取代具体的结构和设计，促进了液压技术的进一步发展。水压机的发明也被作为现代液技术的开端。由于水具有黏度低、润滑性差、易产生锈蚀等缺点，从而严重影响了水波乐技术的发展。因此，当电力传动兴起后，水压传动的发展速度不断减缓，应用也不断减少了。1827年，法国人纳维(C.L.M.HNavier)在流体介质连续性、流体质点变形连续性等假设的基础上第一个提出了不可压缩流体的运动徽分方程组:1846年，英国人乔治·斯托克斯(G.C.Stokes)又以更合理的方法严格地导出了这些方程。后来引用该方程时，便统称为纳维-斯托克斯方程(N-S方程)，它是流体动力学的理论基础。1883年，英国人雷诺(0.Reymolds)用实验证明了黏性流体存在两种不同的流动状态-层流和湍流找出了实验研究黏性流体流动规律的相似准则数一雷诺数，以及判断层流和湍流的临界雷诺数，并且建立了湍流基本方程--雷诺方程。

然而，进入20世纪，由于石油工业的兴起，人们发现矿物油与水相比具有黏度大、润滑性能好、防锈蚀能力强等优点，这促使人们开始研究采用矿物油代替水作为液压系统的工作介质。1905年，美国人詹尼首先将矿物油引人液压传动系统作为工作介质，并且设计制造了第一台油压轴向柱塞泵及由其驱动的油压传动装置，并于1906年应用到军舰的炮塔控制装置上，揭开了现代油压技术的发展序幕。液乐油的引人改善了液压元件摩擦副的润滑性能，减少了泄漏，从而为提高液压系统的工作乐力和工作性能创造了有利条件。由于结构材料、表面处理技术及复合材料的引人，动、静压轴承设计理论和方法的研究成果，以及丁睛橡胶等耐油密封材料的出现，使油压技术在20世纪得到迅速发展。

此外，由于车辆、舰船、航空等大型机械功率传动的需求，需要不断提高液压元件的功率密度和控制特性。1922年，瑞士人托马发明了径向柱塞泵。随后，斜盘式轴向柱塞泵、斜轴式轴向柱塞泵、径向液压马达及轴向变量马达等相继出现，使液压传动的性能不断得到提高。

另外，汽车工业的发展及第二次世界大战中大规模武器生产的需要也促进了机械制造工业标准化、模块化概念和技术的形成与发展。1936年，美国人威克斯发明了以先导控制压力控制阀为标志的管式系列液压控制元件，20世纪60年代出现了板式和叠加式系列液压元件，20世纪70年代出现了插装式系列液压元件，从而逐步形成了以标准化功能控制单元为特征的模块化集成单元技术。这些发明和技术的出现为液压技术的发展提供了新的推动力。由于高分子复合材料的发展以及复合式旋转和轴向密封结构的改进，至 20 世纪 80 年代，液压传动与控制系统的密封技术已日趋成熟，基本满足了各类工程的需求。与此同时，20 世纪控制理论及其工程实践得到了飞速发展，从而也为电液控制工程的进步提供了理论基础和技术支持。

液压机是利用帕斯卡原理（静压传递原理）工作的。它通过液体压力能，使工件在静压作用下变形或被压制成型。这种机器的能量介质是液体，因此被称为压机。

液压机的工作介质主要有两种：一种是乳化液，通常称为水压机；另一种是油，称为油压机。两者统称为液压机。乳化液是由2%的乳化脂和98%的软水混合而成的。它具有良好的防腐蚀和防锈性能，并且具有一定的润滑作用。乳化液价格便宜，不易燃烧，不易污染工作场地，因此被广泛应用于耗油量大和热加工用的液压机。相比之下，油的工作介质多为机械油，有时也采用透平机油或其它类型的液压油。虽然油的防腐蚀、防锈和润滑性能优于乳化液，但成本较高，容易污染场地。

下图展示了液压机的基本工作原理。在一个充满液体的连通容器里，一端装有面积为编号A1的小活塞，另一端装有标号A2的大活塞。活塞和连通器之间设有密封装置，使连通管内形成一个密闭的空间，不使液体外泄。

因此，当在小活塞上施加一个向下压力F1时，那么小活塞单位面积压力P1=F1/A1。根据帕斯卡定律这个压力 p 将传递到液体的全部，其数值不变。方向垂直于容器的内表面，因而在连通管另一端的大活塞上，作用着垂直于其表面的单位压力 p, 使大活塞 上产生F₂=pA₂=F₁A₂/A₁的向上推动力。此时只要施加于小柱塞上一个较小的力,便可在大柱塞上获得一个很大的力。例如，Y32300液压机在提供20MPa的压力油时，液压的工作活塞直径为440mm，因此能够获得3000kN的作用力。

相比其他类型的压力机，液压机具有自己独特的特点。

(1)液压机的液体压力和工作柱塞面积可在较大的范围内变动，因此，液压机比其他锻压设备更易获得较大的工作压力。

(2)有较大工作空间和工作行程，适宜加工大尺寸工件。

(3)在整个行程内的各处都可以获得最大的压力。

(4)工作平稳，振动和噪音小，有利于改善工人劳动条件，对厂房基础要求不高。

(5)随着液压元器件标准化、系列化和通用化程度的提高，液压机的操纵系统很容易实现。

(6)不易超载，模具容易得到保护。

(7)本体结构简单，操作方便，易于制造。

(8)调压、调速方便，可适应不同成型工艺要求。

(1)对液压元器件的精度要求较高，结构较复杂，机器的调整和维修比较困难。

(2)高压液体易泄露，不但污染工作环境，浪费工作介质，对于热加工场所还有火灾危险。

(3)效率较低，且运动速度慢，对于快速小型的液压机不如同类的曲柄压力机简单、灵活。

液压机是由本体和液压系统组成的复杂机械设备。本体部分由上横梁、下横梁和四根立柱组成，这些立柱通过螺丝螺母与上下横梁紧密连接，形成一个封闭框架，即机身。在这个框架中，所有工作部件都安装在机身上，包括工作缸、活塞、活动横梁等。

工作缸固定在上梁的缸孔中，内部装有活塞。活塞的下端与活动横梁相连接，活动横梁通过其四个孔内的导向套导向，可以在立柱上滑动。活动横梁的下表面和下横梁的上表面都有T形槽，以便安装模具。在下横梁的中间孔内还有顶出缸，用于顶出工件或其它用途。

在液压机工作时，工作缸的上腔通入高压液体，液体压力推动活塞、活动横梁及固定在活动横梁上的模具向下运动，使工件在上、下模之间成形。回程时，工作缸下腔通高压液体，推动活塞带着活动横梁向上运动，返回其初始位置。

如果需要顶出工件，则在顶出下腔通入高压液体，使顶出活塞上升将工件顶起，然后向顶出缸上腔通高压液体使其回程，这样就完成了一个工作循环。

单柱液压机公称压力不大，最大达12000kN，造价较相同工作能力的三梁四柱液压机便宜。其可以代替锻锤的工作，具有整机重量轻、造价低、操作人员少、生产效率高、冲击振动小、便于操作、劳动条件好的优点。有两种结构形式：柱塞固定工作缸移动和柱塞移动工作缸固定。

双桂液压机是20世纪60年代发展起来的一种新型液压机，行程次数较高，每分钟可以达到80~100次。其本体机构主要由上横梁、下横梁和活动横梁组成，下横梁安放在地面基础上，并形成工作台。工作柱塞固定在中间活动横梁上，工作缸固定在上横梁上。当液体进入工作缸，则推动工作缸带着中间活动横梁向下移动进行工作，当工作缸又排液时，活动横梁则上移。适用于各大、中、小型企业、工厂、工矿及汽车修理厂，适宜制造重型机器、法兰盘、皮带盘、轴衬套等，还可用于轴承拆装作业、校直校正、弯曲，配上模具可冲孔、落料、拉伸、折边，可取代老式螺旋手压机进行压形作业，装上压力表可进行千斤顶测试。

龙门液压机主要由龙门机身、工作缸、工作柱塞、压头和工作台组成。其结构简单，易于制造，采用全刚性结构，具有高刚性、高精度。其工作台能上下移动，大大扩展了机器开合高度，使用更方便。广泛用于机械行业的拆装、成型、校直、拉伸、领金成型的压制工作，并可对分角齿一次性冷铆成型，是现代汽车修理行业必备的压力设备。

三梁四柱液压机为液压机的一种典型结构。其机身由上横梁、下横梁、活动横梁、四根立柱、锁紧螺母及调节螺母等组成。依靠四根立柱为骨架，上横梁、工作台(下横梁)由锁紧螺母固定于两端，将机器组成一整体。机器的精度由调节螺丝螺母来调节。滑块的上端面与油缸活塞杆的法兰相连接，依靠四根立柱作为导向而上下运动。

Y***(*)(*)—(*)(*)

Y代表类代号；Y后面是组型代号；组型代号后面是同一型号产品变形顺序号A、B、等；变型序号后面是主参数代号(标称压力×10-*N)；主参数代号后面是重大改型序号 A 、B 、等。

例如： Y32A—315 表示最大总压力为3150kN,  经过一次变型的四柱式万能液压机，其中32表示四柱式万能液压机的组型代号

参考资料：

液压机在金属加工领域一般被用作金属冲压，金属冷冲压工艺用于将金属板材加工成浅凹形态或弯曲型材。它具有加工速度快、准确度高的特点。可以用来生产多种日常产品，从汽车车身到金属托盘。金属薄板件的冲压拉深成形工艺，属机械零件的压力成形，主要包括模压成形、金属型材的挤压成形、冷热模锻、自由锻造等加工工艺；金属冲压是在冲床上进行的，通过液压缸或机械装置如凸轮压力机将动力传递给冲针。一般情况下选择液压缸，因为它在整个冲压循环中压力均匀。冲头和模具是专用的，一般只进行成型或冲孔的单一操作。具体过程是：通常将金属坯料装载到工作台上。然后将冲头夹紧，通过液压缸将动力传递给冲头，在一个冲程中完成零件的成型加工。成型结束后，剥离器上移并顶出零件，这个时候将零件移除。有时零件成型是一个连续的过程，在加工完还要经过一个冲压过程。这就是通常说的连续模加工成型工艺。

木制品的热压成型， 比如植物纤维板材、型材的热压加工；热压成型的原理和流程是:将多层PCB板每一层间放入一片和PCB基板介电常数相同的粘结薄膜。放入液压机内逐步加压至4t压力,同时在周围对多层板均匀加热升温至高温380C高压的状态,保持一定的时间使粘结薄膜彻底融化,将多层板完全粘合成一块物体,然后通过水冷方式缓慢降温并逐步减小压力至常温常压。其具有能够键合相类似的材料,其键合坚固、可靠性好、工艺简单等优势。

如磁性材料、粉末冶金等。粉末冶金(powder metallurgy)是研究制造各种金属粉末和以粉末为原料通过成形、烧结和必要的后续处理，制取金属材料和制品的一种成形工艺。粉末冶金工艺能够制造许多用其他方法所不能制造的材料和制品，许多难熔材料的零件至今还只能用粉乘冶金工艺来制造。用粉困冶金工艺制造的还有一些特殊性能的材料。如，由互不溶解的金属或金属与非金属组成的假合金(如铜-钨、银-钨、铜-石墨等),这种假合金具有高的导电性能和高的抗电蚀稳定性，是制造电器触头制品不可缺少的材料。再如,能够通过控制粉末冶金多孔材料的孔隙度和孔径大小,获得优良的使用性能等。

典型的粉治金工艺过程是:原料粉末的制备，粉末物料在专用压模中加压成形，得到一定形状和尺寸的压坯，压坯在低于基体金属熔点的温度下加热，使制品获得最终的物理和力学性能。将处理过的粉末经过成形工序得到具有既定形状与强度的粉末体称为成形(压坏)，粉末成形可以用普通模压成形和特殊成形。普通模压成形是在常温下将金属粉末和混合粉末装在封闭的刚性模内,通过液压机按规定的压力使其成形。特殊成形是指各种非模压成形。其中使用最广泛的是普通模压成形。

粉末冶金还是一门制造各种机械零件的重要而又经济的成形工艺。由于粉末治金工艺能够获得具有最终尺寸和形状的零件,实现了少无切削加工,因此,可以节省大量的金属材料和加工工时，具有显著的经济效益。

数字化智能化是液压技术的一个重要发展趋势，与微电子技术和网络结合实现数字化智能化，由此兴起“数字液压”技术。液压技术的数字化需要以数字化的液压元件为基础，目前已出现数字泵、阀和执行元件产品。例如，力士乐公司开发的SYDEFC型闭环控制泵集成了高频响比例阀、斜盘倾角传感器、压力传感器调压阀和数字控制电路，用高颜响比例阀对泵的变量机构进行位置闭环控制，并能对油液工作温度、CAN总线通信状态、控制误差、斜盘倾角和压力传感器电缆通断以及供电电压进行监控。

集成一体化以电液作动器（Electro-Hydrostatic Actuator，EHA）为代表产品的液压系统的集成一体化是液压技术发展的重要方向，它将电动机、泵、油箱、波压缸进行一体化设计，通过电动机来调速和换向，直接驱动定量泵，可控制定量泵的转速和转向，从而控制泵输出的压力和流量，最终达到控制作动筒位移输出的目的。电液作动器具有外形体积小、输出作用力大、控制简单、运动重复精度高的优点。另外，电液作动器作为一体化的动力单元，给用户带来了极大的方便，因为其输入为电信号，输出则为机械量，用户无需关注传统“集中油源+驱动器”模式的液压系统中管道的磨损、泄漏、可靠性等问题。

绿色化是液压技术的另一个重要发展方向。目前，液压技术主要以石油基矿物油为工作介质，由于其存在易燃和污染环境两个主要问题，在诸如食品、饮料、医药、电子、包装等对环境污染控制要求严格的行业，在冶金、热轧、铸造等高温明火场合以及煤矿、井下等易燃易爆环境难以得到应用。以未加添加剂的天然海水、淡水为工作介质的水液压传动技术具有不燃、清洁、环保等突出优势，是绿色传动技术，已引起国际液压界和工程界普遍关注，在液压元件方面已取得突破性进展，并在食品、医药、核能工程、海洋工程、冶金等领域展开应用。如我国的神东煤矿，其液压支架原来采用高水基乳化液，但由于乳化液的长期排放对环境尤其是地下水体造成了严重污染，正在进行以纯水代替乳化液的尝试。

参考资料：

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