气液增压缸作为一种气动与液压技术复合的驱动设备,拥有气动的快速定位与液压增力输出的特点。集成化的气液增压缸广泛应用于当今的冲压领域,其高效率、低能耗、低噪声和低振动的独特优势已经取代了传统的冲压设备。在德国、日本等制造强国中被广泛应用。国内的制造商因研究起步较晚与技术不成熟造成了研制的气液增压缸体积大、系统复杂程度高和稳定性低,已经愈不能满足高性能与高可靠性的需求。本文以研发高性能高可靠性的增压缸产品为目的,主要进行了以下工作:首先,介绍了国内外气液增压技术的发展和应用现状,并对一体式气液增压缸的结构、工作原理及关键技术进行了阐述。其次,为了解气液增压缸工作时的动态特性,建立了气液增压缸的数学模型,推导了气液增压缸的传递函数为仿真模拟提供理论指导。之后,从气液增压缸的动态特性出发,通过AMESim软件搭建了增压缸完整的冲压周期仿真模型,得到了冲压动态特性与压差换向阀延时特性,为一体式气液增压缸冲压性能的深入研究提供了参考。接着,通过气液增压缸仿真模型,并以高性能与高频率为设计目的,详细研究了气源压力与预压弹簧刚度对增压缸输出性能的影响,以及单向节流阀过流面积与行程距离对增压缸冲压频率的影响。研究表明:驱动压力越高增压缸增力输出越大,同时油腔压波动也会增大、力行程的启动时间变长;预压弹簧刚度过大会导致液压腔的压缩体积变小、冲压力大幅降低,考虑到预压弹簧需要提供足够的回复力,给出了合适的预压弹簧刚度取值;死区容积泄压时间越长,力行程的启动时间也越长,为最大化冲压频率给出了冲压频率分布与取值原则;快速行程与力行程的耗时对整个冲压周期有一定的影响,得到快速行程50mm~170mm与力行程2mm~8mm的组合频率范围在100~109次/分钟。最后,为验证整体仿真模型及参数的准确性,搭建了气液增压缸LabVIEW性能测试系统,高压腔实验测试值为38.9MPa、冲压力约为87000N,测试值与理论值和AMESim仿真值误差均在5%之内;同时,从验证气液增压缸可靠性寿命的角度出发,搭建了气液增压缸可靠性测试平台,通过Weibull可靠性分析模型对寿命实验数据进行了参数估计,得出气液增压缸可靠性平均寿命达22974000次。