4.1 多連桿壓力機的工作原理、特點及主要應用領域

4.1.1 多連桿壓力機的工作原理

嚴格地說，多連桿壓力機并不能算是一項新技術的設備，其原理是利用多桿系在運動過程中各節點的速度曲線并非恒定，據此可以根據需要進行優化設計，達到慢速接近工件、快速實現返程的效果。

早在20世紀20年代，第一次在文獻中出現的該技術被稱為“專利快返壓機驅動”技術。1950年美國布利斯（BLISS）公司制造的稱為“均勻行程”的壓機被介紹為“可以提供比較慢的拉深速度、較快的上返行程，從而提高生產率的壓力機”，這就是我們今天熟知的多連桿壓力機。

沖壓生產中，提高生產效率是鍛壓設備用戶和鍛壓設備制造商一個共同的目標，一個簡單的方法就是提高壓機工作速度。但是由于要沖壓成形的工件受材料力學性能等條件的限制，成形速度提高也有一個極限。而使用多連桿驅動技術的機械壓力機，壓機的工作行程速度可以根據材料的性能曲線要求不必過多提高，卻可以達到提高生產率的目的，其所采用的方式就是優化工作行程速度，加快空行程速度，以此來達到提高整機生產效率的目的。同時由于壓力機滑塊在工作行程段的運行速度降低，上下模具合模瞬間的速度也得以大大降低，這使得壓力機工作時的沖擊現象得到改善，在大幅延長模具壽命的同時，也有效降低了沖壓工作時的沖擊噪聲。

多連桿壓力機從誕生至今已有近一個世紀，但是多連桿壓力機的真正普及和應用距今僅有二三十年的時間。其中一個重要原因就是計算機技術發展帶來的影響。計算機技術快速發展使得多連桿桿系的優化成為可能，而這在手工繪圖階段是一項不可思議的浩大工程。多連桿壓力機設計的關鍵就是多桿系的優化與桿系參數的確定，良好的桿系優化效果，可以獲取擬合度良好的材料成形工藝曲線，這種擬合是一種反復試算的過程，這也就是在計算機技術普及前多連桿壓力機應用受限的一個重要原因。盡管多連桿壓力機的優勢明顯、優點突出，但是其繁雜的設計和漫長的設計周期制約了其應用和發展的速度。而今，多連桿壓力機發展的各種條件都已具備和成熟，多連桿壓力機的應用和發展也由此進入了它的黃金期。

4.1.2 多連桿壓力機的特點

多連桿結構壓力機的特點主要有：

1）與普通壓力機比較，多連桿機構傳動的壓力機只是驅動部分的設計不一樣，壓力機的其他部分仍然是標準的，因此可大大降低成本。

2）與技術參數相同的曲柄滑塊機構傳動的壓力機相比，曲柄半徑和曲柄轉矩較小，從而使壓力機結構緊湊，總體尺寸減小，減輕了機器的質量，對大型壓力機的制造具有重要意義。

3）多連桿壓力機在同樣公稱壓力的情況下，能在較長的工作區域承受較大的負荷，而不必要靠增加壓力機的噸位來滿足拉深工藝的特殊要求。

4）多連桿壓力機具有慢進急回的特性，提速只是提高滑塊在非工作區域的運行速度，所以可以在滿足拉深速度要求的情況下，盡可能地提高壓力機滑塊的行程次數，從而提高沖壓的生產效率。

5）多連桿傳動壓力機滑塊能以更慢的速度接觸板料，降低了材料撕裂的可能性，提高了沖壓零件的質量，降低了模具的沖擊載荷，延長了模具壽命。

6）由于多連桿壓力機的主傳動采用桿系，滑塊運行平穩，主機的工作噪聲與普通曲柄連桿壓力機相比噪聲大大地降低，從而改善了壓力機生產線上操作工人的工作環境。

7）多連桿壓力機主要零部件的受力狀態比普通曲柄連桿壓力機的受力狀態好。在拉深區域內，主傳動系統的桿系負荷幾乎處于直線狀態，從而使力矩負荷比曲柄連桿壓力機降低，多連桿壓力機的每一個驅動元件負載都比較低，因此其加速和制動的慣量低，從而大大地節約了能源。

盡管多連桿壓力機具有眾多優點，但它的一些缺陷也十分明顯，最主要就是多連桿壓力機的結構復雜，制造精度要求很高，這使得多連桿壓力機制造成本很高，維護維修成本也較高，在產量不太大時，使用多連桿壓力機的性價比并不高。

4.1.3 多連桿壓力機的主要應用領域

多連桿壓力機既具有液壓機的一些性能優點，又擁有機械壓力機高效的特點，是集合液壓機與機械壓力機優點于一身的另類鍛壓裝備。

多連桿壓力機問世時計算機技術還不發達，這給其開發優化與應用帶來了不小的困難；多連桿壓力機問世后市場需求也是不溫不火，致使其高效性能找不到用武之地。優良的性能無處發揮，高昂的價格就拉低了它的性價比，多連桿壓力機的優勢就此被埋沒，沒有一個令人信服的理由可以讓用戶選擇它。

如今經濟繁榮、市場需求旺盛，液壓機生產和普通機械壓力機的一些性能、缺點暴露無遺。人們在生產中更需要一種既有液壓機能慢速接近工件從而可進行大行程拉延，同時又能像機械壓力機那樣快速高效的快節拍鍛壓裝備，以滿足市場快速生產的需要。當人們收回目光，才發現原來這種鍛壓設備早已存在，已經問世多年的多連桿壓力機就可以滿足人們的愿望，多連桿壓力機也欣喜地迎來了屬于它的時代。

利用多連桿壓力機完成薄板的深拉深工藝比利用液壓機的效率更高，而且，由于機械壓力機的沖壓行程必須通過其行程的下死點，這個工作特性使其比用液壓機拉深大型薄板覆蓋件更加容易拉深到位，拉深件的局部成形也更加徹底。

多連桿壓力機的主要應用領域還是在板料拉延成形領域：

1）多連桿壓力機特別適用于大型薄板的深拉深工藝，普通的用于拉深的鋼板即可滿足拉深性能的需要，而不必要研制新型材質的鋼板。

2）拉深工作開始時，由于多連桿壓力機的滑塊速度幾乎降低為恒速運行，其速度的變化平穩，滑塊的沖擊減弱，使得主機、模具的使用壽命得到提高，沒必要為滿足拉深工藝的需要而改變模具的結構。

3）多連桿壓力機的工作區域比普通曲柄連桿壓力機的工作區域長，在整個工作區域內能夠實現滿負荷沖壓工作，故多桿壓力機特別適用于深拉深工藝工作，而不必采用多次拉深的工藝方法。

4）多連桿壓力機可用于高強度鋼板的成形制造。

5）多連桿壓力機可應用于含有深拉深工藝成形的多工位生產制造中，從而可替代壓力機制造生產線，節約場地、人工、成本，高度的集成化與自動化還可實現高于生產線節拍的生產制造。