1.标准全、新、准

全面系统地引用了近年来与液压缸设计与制造相关的标准

2.内容实用、可靠

全面、系统地介绍了液压缸设计常用标准、公式和资料

液压缸及缸零件的技术要求、液压缸的设计与制造禁忌、液压缸的试验方法，以及经过实机检验（或实证性试验）的大量液压缸产品图样

3.坚持创新、追求先进

筛选出了具有实用价值或工程应用前景的液压缸设计与（再）制造新技术

本手册不但全面、系统地介绍了液压缸设计常用标准、公式和资料，还根据相关标准及作者实践经验的总结，给出了液压缸及缸零件的技术要求、液压缸的设计与制造禁忌、液压缸的试验方法，以及经过实机检验（或实证性试验）的大量液压缸产品图样，而且进一步通过研究及工程试验（含部分验证与复检），筛选出了具有实用价值或工程应用前景的液压缸设计与（再）制造新技术等。

本手册具有内容新颖、信息量大、取材广泛、规格齐全、实用性强、数据可靠、使用方便等特点。

本手册可供从事液压缸及液压机械、设备或装置的选型、设计、工艺、加工、装配、试验、验收、现场维护及保养、再制造及产品营销的人员使用，也可供高等院校相关专业的师生参考。

前言

第1章液压缸设计与制造基础1

1.1液压缸设计与制造常用标准目录1

1.1.1基础标准目录1

1.1.2技术条件、要求和规定标准目录2

1.1.3产品及试验标准目录2

1.1.4密封件及其沟槽标准目录3

1.1.5零部件标准目录3

1.1.6液压工作介质及其清洁度标准目录6

1.1.7液压缸及其零件再制造标准目录6

1.1.8其他常用标准目录7

1.2液压缸设计与制造常用标准摘录12

1.2.1常用基础标准摘录12

1.2.2液压缸产品标准的范围和规范性引用文件摘录16

1.3液压缸设计与制造常用标准中界定的术语和定义及其说明22

1.3.1常用标准中界定的术语和定义22

1.3.2关于一些术语和定义的说明41

1.4液压缸及其他相关元器件图形符号44

1.4.1缸的图形符号44

1.4.2其他相关元器件的图形符号47

1.5液压缸设计与制造常用符号、量和单位48

1.5.1流体力学常用符号、量和单位48

1.5.2液压缸设计与制造常用符号、量和单位49

1.6液压缸设计与制造常用液压流体力学公式49

1.6.1流体静力学公式49

1.6.2流体动力学公式50

1.6.3阻力计算公式50

1.6.4孔口及管嘴出流、缝隙流动、液压冲击计算公式55

1.7液压缸设计与制造其他常用备查资料57

1.7.1常用金属材料分类与代号、力学性能57

1.7.2缸筒与压杆稳定性计算公式61

1.7.3液压缸的许用应力及静力计算65

1.7.4螺纹连接与紧固67

1.7.5缸零件结构设计工艺性与结构要素75

1.7.6缸零件表面处理104

1.7.7液压缸设计与制造常用标准件及其性能108

1.7.8其他常用（标准）缸零件113

第2章液压缸及其零部件的设计117

2.1液压缸的分类与结构117

2.1.1液压缸的类型及分类117

2.1.2标准液压缸的基本结构120

2.2液压缸参数及参数计算124

2.2.1液压缸参数与主参数124

2.2.2液压缸参数计算公式125

2.2.3液压缸参数计算示例128

2.3液压缸的技术要求136

2.3.1《液压缸》标准规定的技术要求136

2.3.2比例/伺服控制液压缸的技术要求137

2.3.3集成了电液伺服阀的液压缸的技术要求138

2.3.4液压缸的安全技术要求139

2.4液压缸缸体（筒）的设计140

2.4.1总则140

2.4.2材料140

2.4.3热处理141

2.4.4几何尺寸与几何公差141

2.4.5机械性能143

2.4.6表面质量143

2.4.7密实性144

2.4.8其他要求145

2.5液压缸活塞的设计146

2.5.1结构型式146

2.5.2材料146

2.5.3热处理147

2.5.4几何尺寸与几何公差147

2.5.5表面质量148

2.6液压缸活塞杆的设计148

2.6.1总则148

2.6.2结构型式148

2.6.3材料149

2.6.4热处理149

2.6.5几何尺寸与几何公差149

2.6.6表面质量151

2.6.7其他要求152

2.7液压缸缸盖的设计152

2.7.1结构型式152

2.7.2材料153

2.7.3热处理153

2.7.4几何尺寸与几何公差153

2.7.5表面质量154

2.8液压缸缸底的设计154

2.8.1总则155

2.8.2结构型式155

2.8.3材料155

2.8.4热处理155

2.8.5几何尺寸与几何公差155

2.8.6表面质量156

2.8.7密实性156

2.8.8缸底的强度计算156

2.9液压缸导向套的设计157

2.9.1结构型式157

2.9.2材料157

2.9.3热处理158

2.9.4几何尺寸与几何公差158

2.9.5表面质量159

2.10液压缸密封的设计159

2.10.1液压缸密封概论159

2.10.2液压缸密封的一般技术要求172

2.10.3液压缸对密封制品质量的一般技术要求181

2.10.4液压往复运动密封件性能的试验方法186

2.10.5液压缸密封件及其沟槽191

2.10.6常见液压缸密封结构型式284

2.10.7液压缸密封系统设计中的几个具体问题291

2.10.8液压缸密封工况的初步确定293

2.10.9液压缸密封技术要求的比较与分析及伺服液压缸密封件选择297

2.10.10几种国外密封件选型300

2.11液压缸活塞杆静压支承结构的设计311

2.12液压缸缓冲装置的设计 312

2.12.1液压缸固定式缓冲装置的技术要求312

2.12.2双作用液压缸无杆端固定式缓冲装置的设计计算313

2.12.3液压缸缓冲阀缓冲装置的技术要求316

2.13液压缸用传感器（开关）的设计与选择316

2.13.1液压缸用传感器的一般技术要求316

2.13.2液压缸用力传感器的技术要求317

2.13.3液压缸用压力传感器的技术要求318

2.13.4液压缸用位移传感器的技术要求320

2.13.5液压缸用速度传感器的技术要求323

2.13.6液压缸用温度传感器的技术要求324

2.13.7液压缸用接近开关的技术要求325

2.13.8几种液压缸常用传感器（开关）产品326

2.14液压缸放气与防松及其他元件、装置的设计337

2.14.1液压缸排气装置的技术要求337

2.14.2液压缸防松措施的技术要求338

2.14.3液压缸上集成的液压控制阀的技术要求339

2.14.4液压过滤器技术要求351

2.14.5液压隔离式蓄能器技术要求352

2.14.6液压缸上集成的其他装置的技术要求353

2.15液压缸安装和连接的选择与设计353

2.15.1液压缸安装尺寸和安装型式的标识代号353

2.15.2液压机用液压缸的安装和连接形式355

2.15.316MPa系列中型单杆液压缸的米制安装尺寸356

2.15.416MPa系列紧凑型单杆液压缸的米制安装尺寸365

2.15.525MPa系列单杆缸的安装尺寸379

2.15.6几种标准液压缸的安装型式和尺寸384

2.15.7国内外几种安装型式的伺服液压缸的安装尺寸401

2.15.8缸装配用双头螺柱及拧紧力矩406

2.15.9伺服液压缸专用无间隙球铰系列409

2.15.10螺纹油口410

2.16液压缸用标牌的设计414

2.16.1液压缸各相关标准关于标牌的规定414

2.16.2液压缸用标牌的技术要求416

2.17液压缸装配技术要求418

2.17.1液压缸装配一般技术要求418

2.17.2液压缸装配具体技术要求423

2.18液压缸运行的技术要求427

第3章液压缸的制造429

3.1液压缸加工制造常用机器设备429

3.1.1概述429

3.1.2数控液压缸车床429

3.1.3数控刮削滚光机床436

3.1.4数控深孔珩磨机床437

3.1.5立式内圆珩磨机及珩磨头441

3.1.6外圆磨床447

3.2液压缸机械加工工艺规程的制订455

3.2.1机械制造工艺文件完整性455

3.2.2工艺规程设计457

3.3液压缸机械加工精度的确定459

3.3.1可调行程液压缸图样及其设计说明459

3.3.2可调行程液压缸设计精度与加工精度分析471

3.3.3主要缸零件表面质量经济精度475

3.4液压缸尺寸链计算476

3.4.1尺寸链计算方法476

3.4.2达到装配尺寸链封闭环公差要求的方法477

3.5液压缸工艺装备设计与使用478

3.5.1缸筒加工采用工艺装备的意义478

3.5.2定心胀芯的设计与使用479

3.6缸筒滚压和珩磨的几个工艺问题480

3.6.1滚压孔工艺质量问题480

3.6.2缸筒珩磨纹理问题480

3.6.3滚压孔和珩孔工艺选择问题481

3.7常见活塞杆表面处理工艺482

3.7.1活塞杆镀前、镀后抛光及检验问题482

3.7.2活塞杆表面铬覆盖层厚度、硬度技术要求问题483

3.8典型液压缸机械加工工艺和装配工艺483

3.8.1可调行程液压缸机械加工工艺和装配工艺483

3.8.2电液伺服控制液压缸机械加工工艺和装配工艺490

3.9液压缸设计与制造禁忌496

3.9.1液压缸设计选型禁忌496

3.9.2液压缸参数设计禁忌502

3.9.3液压缸金属材料选择、结构设计禁忌503

3.9.4液压缸密封装置设计禁忌504

3.9.5液压缸缓冲装置设计禁忌507

3.9.6液压缸上集成的配管选用与油路块设计禁忌509

3.9.7液压缸安装与连接禁忌511

第4章液压机（械）用液压缸设计与选型513

4.1工程机械用液压缸设计与选型依据513

4.1.1履带式推土机513

4.1.2液压挖掘机514

4.1.3矿用液压挖掘机516

4.1.4轮胎式装载机518

4.1.5平地机519

4.1.6汽车起重机520

4.1.7冲击压路机521

4.1.8沥青混凝土摊铺机522

4.1.9液压打桩锤524

4.2液压机用液压缸设计与选型依据525

4.2.1四柱液压机528

4.2.2单柱液压机530

4.2.3单臂冲压液压机531

4.2.4电极挤压液压机532

4.2.5粉末冶金液压机533

4.2.6粉末制品液压机533

4.2.7塑料制品液压机535

4.2.8双动薄板拉伸液压机536

4.2.9金属挤压液压机538

4.2.10磨料制品液压机539

4.2.11磁性材料液压机540

4.2.12超硬材料六面顶液压机542

4.2.1325MN金刚石液压机544

4.2.14单动薄板冲压液压机546

4.2.15单双动薄板冲压液压机548

4.2.16双动厚板冲压液压机551

4.2.17打包液压机554

4.2.18模具研配液压机561

4.2.19充液成形液压机563

4.2.20精密伺服校直液压机566

4.2.21中厚钢板压力校平液压机569

4.2.22数控内高压成形液压机573

4.2.23快速数控薄板冲压液压机575

4.2.24快速薄板冲压及拉伸液压机580

4.2.25数控液压冲钻复合机584

4.2.26切边液压机585

4.2.27液压快速压力机586

4.2.28封头液压机589

4.2.29移动回转压头框式液压机593

4.2.30蒸压砖自动液压机595

4.2.31耐火砖自动液压机598

4.2.32陶瓷砖自动液压机600

4.2.33液压榨油机602

4.2.34等温锻造液压机603

4.2.35油泵直接传动双柱斜置式自由锻造液压机605

4.2.36电液锤611

4.2.37液压式万能试验机614

4.2.38电液伺服试验机616

4.3剪板机和板料折弯机用液压缸设计与选型依据621

4.3.1剪板机621

4.3.2数控剪板机625

4.3.3板料折弯机628

4.3.4数控板料折弯机632

4.4重型机械用液压缸设计与选型依据635

4.4.1重型机械液压系统635

4.4.2液压泥炮644

4.4.3六辊带材冷轧机648

4.4.4冶金设备用液压缸649

4.5金属切削机床用液压缸设计与选型依据651

4.5.1金属切削机床液压系统651

4.5.2组合机床液压滑台653

4.5.3机床（高速）回转液压缸655

4.6采掘机械用液压缸设计与选型依据662

4.6.1煤矿机械用液压件662

4.6.2采掘机械用液压缸663

4.7船用液压缸设计与选型依据664

4.7.1船用液压系统664

4.7.2船用往复液压缸668

4.7.3船用数字液压缸669

4.7.4船用舱口盖液压缸670

4.8其他液压缸设计与选型依据671

4.8.1自卸（低速）汽车液压缸671

4.8.2拖拉机转向液压缸674

4.8.3农用双作用液压缸676

4.8.4大型液压缸677

4.8.5煤矿用支架立柱和千斤顶679

4.8.6伺服液压缸681

4.9液压缸设计与选型参考图样683

4.9.1液压机用液压缸图样683

4.9.2剪板机和板料折弯机用液压缸图样687

4.9.3机床和其他设备用液压缸图样689

4.9.4工程用液压缸图样697

4.9.5阀门、启闭机、升降机用液压缸图样701

4.9.6钢铁、煤矿、石油机械用液压缸图样703

4.9.7带位(置)移传感器的液压缸图样707

4.9.8带缓冲装置的液压缸图样710

4.9.9高压开关操动机构用液压缸图样711

4.9.10汽车及其他车辆用液压缸图样712

4.9.11伸缩液压缸图样714

4.9.12伺服液压缸图样715

第5章液压缸的试验方法722

5.1液压缸的试验方法722

5.1.1GB/T 15622—2005《液压缸试验方法》摘要及其应用722

5.1.2JB/T 10205—2010《液压缸》摘要及其应用726

5.1.3各现行标准液压缸试验方法比较与应用735

5.1.4液压缸密封性能试验743

5.2船用舱口盖液压缸的试验方法748

5.3大型液压油缸的试验方法751

5.4比例/伺服控制液压缸的试验方法753

5.4.1GB/T 32216—2015《液压传动比例/伺服控制液压缸的试验方法》753

5.4.2DB44/T 1169.2—2013《伺服液压缸第2部分：试验方法》758

5.5船用数字液压缸的试验方法760

5.6液压缸环境试验方法761

5.6.1高温试验762

5.6.2低温试验767

5.6.3湿热试验771

5.6.4霉菌试验774

5.6.5盐雾试验779

5.6.6加速度试验784

5.6.7振动试验788

5.6.8冲击试验796

5.6.9倾斜和摇摆试验805

5.7液压元件可靠性评估方法807

第6章液压缸的再制造812

6.1液压缸的再制造概述812

6.2液压缸及其零件再制造通用技术要求812

6.3液压缸再制造工程设计导则814

6.4液压缸及其零件再制造技术规范816

6.4.1液压缸再制造性评价技术规范816

6.4.2再制造液压缸拆解技术规范818

6.4.3再制造液压缸清洗技术规范820

6.4.4再制造缸零件表面修复技术规范822

6.5常用缸零件修复技术824

6.5.1电刷镀修复技术824

6.5.2微脉冲电阻焊与类激光高能脉冲精密冷补焊修复技术827

6.5.3表面粘涂修复技术830

6.5.4等离子熔覆、喷焊与热喷涂修复技术831

6.5.5激光修复技术837

6.6缸零件表面修复层的机械加工技术 840

6.6.1缸零件表面修复层机械加工的基本要求840

6.6.2缸零件表面修复层的车削加工840

6.6.3缸零件表面修复层的磨削加工843

6.6.4缸零件表面修复层的特种加工技术845

6.7液压缸及其零件再制造质量检验方法846

6.7.1液压缸及其零件再制造前质量检验方法846

6.7.2液压缸及其零件再制造后检验方法847

6.8几种再制造技术修复缸零件应用实例848

6.8.1液压缸体（筒）的再制造修复实例849

6.8.2液压缸活塞杆的再制造修复实例851

第7章液压缸的使用及其维护856

7.1液压系统工作介质的选择、应用与维护856

7.1.1液压系统工作介质的选择与应用856

7.1.2液压系统及其元件要求的清洁度指标863

7.1.3液压系统中管路和工作介质的冲洗和过滤865

7.1.4液压系统工作介质的检（监）测与维护867

7.2液压缸的选择与使用875

7.2.1液压缸的选择875

7.2.2液压缸的使用工况881

7.2.3液压缸使用的技术要求883

7.3液压缸的维护883

7.3.1液压油液污染度评定与控制883

7.3.2液压缸失效模式与风险评价885

7.3.3液压系统及液压缸在线状态监测与故障诊断888

7.3.4液压缸现场维修与保养896

参考文献899

在液压传动系统中，功率是通过在密闭回路内的受压液体来传递和控制的。液压缸是这类系统中的元件（部件）之一，它是将液压功率转换成直线机械力和运动的装置。液压缸由一些运动的零件、组件（分部件）等组成，即由在缸筒中运行的活塞杆或与活塞同轴并联为一体的活塞杆和活塞等组成。

在液压传动系统及元件中，除油箱、配管外，工程技术人员最可能遇到的技术设计是液压缸。尽管与其他液压元件或装置相比，液压缸的设计与制造相对简单、容易，但要真正设计、制造出一台好的液压缸却很难。因为其工况比液压阀、液压泵都难以确定，还可能受到意外因素影响；而且，液压缸经常为单件或小批（量）生产，其材料、热处理工艺、工艺装备、装配、检验等很难做到尽善尽美，任何一个细小的失误都可能引发大的事故。以液压机用液压缸为例，如果密封系统设计不合理，或者设计、加工、制造的零件尺寸、几何公差或表面粗糙度等没处理好，就会造成内、外泄漏，而仅更换密封圈一项就会造成很大的人力、物力浪费。现场曾发生过因热处理问题造成带凸缘的活塞杆端产生裂纹而引发的早期疲劳断裂，液压机滑块脱落造成人身伤害的事故。这些作者的亲身经历提示每位设计者：在进行液压缸设计时，必须考虑周全，小心谨慎，遵守标准，采用经工程实践证实和公认的计算方法设计。

现在液压缸的制造比过去更容易一些，表现为有符合JB/T 11718—2013《液压缸缸筒技术条件》规定的商品缸筒，有符合GB/T 32957—2016《液压和气动系统设备用冷拔或冷轧精密内径无缝钢管》规定的精密内径无缝钢管，以及有符合YB/T 4673—2018《冷拔液压缸筒用无缝钢管》规定的无缝钢管，但随之而来的就是前后端盖的连接和密封问题，如果处理不好，就可能会造成批量废品。因此，液压缸的制造工艺就显得十分重要。根据液压缸生产实际设计、总结出的加工工艺及工艺装备对正确指导生产，保证产品质量十分必要。

内泄漏量和/或外泄漏量大可能是一台液压缸质量差或变差首要的、直观的表象，液压缸的实际使用寿命也经常由泄漏量的多少来判定；同时，在现行的各项液压缸标准中，大部分内容都是关于密封要求的或与密封相关的，因此液压缸密封装置或密封系统的设计尤为重要。

液压缸的装配是需要专门技术的。因生产批量的原因，液压缸装配一般不能采用完全互换法装配，经常需要采用分组法、调整法或修配法等。因此，需要操作者不仅对液压缸的图样和装配工艺，还应对测量技术、装配尺寸链计算、钳工技术等熟练掌握。就此意义上讲，一台好的液压缸不但是设计出来的，也是装配出来的。

无论是液压缸定型（鉴定），还是出厂（验收）都需要检（试）验，因此液压缸的试验方法是否全面、正确、可行就显得尤其重要；而且，液压缸的可靠性和耐久性及环境适应性也是通过试验确定的，这对舰船、航空航天乃至军工领域应用的液压缸尤为重要。为此，本手册较为全面地介绍了军用装备实验室环境试验方法。

液压缸通常只是液压系统中一个元件、液压机（械）中一个部件，必须满足液压机（械）的技术条件。而现在液压缸的设计与制造经常忽视对液压机（械）整机的研究与把握，导致液压缸不能很好地满足整机的技术要求，致使液压缸成为整机中使用寿命最短的部件之一。本手册根据液压机（械）相关标准及作者设计、制造液压机（械）的经验，从整机的角度出发，对液压缸设计与选型进行了概述，并对一些液压机技术条件中相关液压缸的内容提出了自己的观点，供读者在为液压机（械）设计配套液压缸时参考、使用。

同其他液压元件一样，液压缸也只能在一定条件（如规定工况）下运行才能安全可靠并得以保证具有一定的使用寿命。为此，液压缸需要正确地使用和正常的维护及保养。其中，液压工作介质的选择、使用和维护尤为重要，但液压工作介质的在线检（监）测不但需要必要的设备，同时也需要相关人员具有一定的实践经验。

近年来，在液压缸设计与制造领域中出现了一些新标准、新材料、新结构、新工艺、新产品、新技术、新设计理论和方法，本手册及时吸收并总结了包括绿色制造、再制造等方面的阶段性技术成果。

由此值得推广的是一种新的设计理念和方法，即在液压缸新品设计中就应融入再制造概念，使新品液压缸具有再制造性。具体做法是：在新品液压缸设计时，即对液压缸及缸零件所应有的再制造性达标情况进行评估，并对所暴露问题进行纠正。

本手册贯彻新发展理念，秉持与时俱进、开拓创新的精神，努力实现科学性、先进性、实用性、可靠性的最佳结合，以期最大限度地快速提高液压缸以及以液压缸为执行元件的液压机械、设备或装置设计人员自主创新的能力，适应建设创新型国家的需要。

本手册具有以下几个方面的特点：

1.标准全、新、准

本手册不但全面、系统地引用包括摘录了2018年12月31日前发布、实施的与液压缸设计与制造相关的标准，如GB/T 35023—2018《液压元件可靠性评估方法》、GB/T 365201—2018《液压传动聚氨酯密封件尺寸系列第1部分：活塞往复运动密封圈的尺寸和公差》、GB/T 365202—2018《液压传动聚氨酯密封件尺寸系列第2部分：活塞杆往复运动密封圈的尺寸和公差》、GB/T 2348—2018《流体传动系统及元件缸径及活塞杆直径》、GB/T 371621—2018《液压传动液体颗粒污染度的监测第1部分：总则》，甚至还包括了2019年8月30日发布、2020年3月1日实施的GB/T 3740010—2019《重型机械通用技术条件第10部分：装配》、GB/T 3740016—2019《重型机械通用技术条件第16部分：液压系统》等标准，并且基于作者应用经验的总结，对引用这些标准时应注意的事项进行了说明。

2.内容实用、可靠

本手册包括了液压缸设计与制造相关的标准、设计（计算）常用公式和资料、液压缸及缸零件技术要求等，为工程技术人员设计液压缸提供了全面、准确、实用的参照标准、文献和资料，如在49节中列举了大量经工程实机检验（或实证性试验）过的液压缸图样和以实践经验为根据编著39节一起，为工程技术人员设计与制造液压缸提供确实有用的参考。

3.坚持创新、追求先进

创新是引领发展的第一动力，本手册中有些内容为作者第一次给出，如根据GB/T 35023—2018给出的液压缸密封系统失效模式。以本手册第5章为例，不但对GB/T 15622—2005《液压缸试验方法》和JB/T 10205—2010《液压缸》中规定的试验方法进行了创新（包括勘误），而且对DB44/T 11692—2013《伺服液压缸第2部分：试验方法》和GB/T 32216—2015《液压传动比例/伺服控制液压缸的试验方法》中规定的试验方法提出了作者的观点并给出了说明，并对CB/T 3812—2013《船用舱口盖液压缸》、JB/T 11588—2013《大型液压油缸》、GB/T 24946—2010《船用数字液压缸》中的试验方法等进行了分析比较，阐述了意见。

在本手册的编著过程中得到了多位专家、教授的大力支持和帮助，在此由衷地表示感谢！由于作者水平有限，调研工作还不够全面，本手册中肯定存在一些疏漏和不足，恳请广大读者批评指正。

编著者