4.1 多连杆压力机的工作原理、特点及主要应用领域

4.1.1 多连杆压力机的工作原理

严格地说，多连杆压力机并不能算是一项新技术的设备，其原理是利用多杆系在运动过程中各节点的速度曲线并非恒定，据此可以根据需要进行优化设计，达到慢速接近工件、快速实现返程的效果。

早在20世纪20年代，第一次在文献中出现的该技术被称为“专利快返压机驱动”技术。1950年美国布利斯（BLISS）公司制造的称为“均匀行程”的压机被介绍为“可以提供比较慢的拉深速度、较快的上返行程，从而提高生产率的压力机”，这就是我们今天熟知的多连杆压力机。

冲压生产中，提高生产效率是锻压设备用户和锻压设备制造商一个共同的目标，一个简单的方法就是提高压机工作速度。但是由于要冲压成形的工件受材料力学性能等条件的限制，成形速度提高也有一个极限。而使用多连杆驱动技术的机械压力机，压机的工作行程速度可以根据材料的性能曲线要求不必过多提高，却可以达到提高生产率的目的，其所采用的方式就是优化工作行程速度，加快空行程速度，以此来达到提高整机生产效率的目的。同时由于压力机滑块在工作行程段的运行速度降低，上下模具合模瞬间的速度也得以大大降低，这使得压力机工作时的冲击现象得到改善，在大幅延长模具寿命的同时，也有效降低了冲压工作时的冲击噪声。

多连杆压力机从诞生至今已有近一个世纪，但是多连杆压力机的真正普及和应用距今仅有二三十年的时间。其中一个重要原因就是计算机技术发展带来的影响。计算机技术快速发展使得多连杆杆系的优化成为可能，而这在手工绘图阶段是一项不可思议的浩大工程。多连杆压力机设计的关键就是多杆系的优化与杆系参数的确定，良好的杆系优化效果，可以获取拟合度良好的材料成形工艺曲线，这种拟合是一种反复试算的过程，这也就是在计算机技术普及前多连杆压力机应用受限的一个重要原因。尽管多连杆压力机的优势明显、优点突出，但是其繁杂的设计和漫长的设计周期制约了其应用和发展的速度。而今，多连杆压力机发展的各种条件都已具备和成熟，多连杆压力机的应用和发展也由此进入了它的黄金期。

4.1.2 多连杆压力机的特点

多连杆结构压力机的特点主要有：

1）与普通压力机比较，多连杆机构传动的压力机只是驱动部分的设计不一样，压力机的其他部分仍然是标准的，因此可大大降低成本。

2）与技术参数相同的曲柄滑块机构传动的压力机相比，曲柄半径和曲柄转矩较小，从而使压力机结构紧凑，总体尺寸减小，减轻了机器的质量，对大型压力机的制造具有重要意义。

3）多连杆压力机在同样公称压力的情况下，能在较长的工作区域承受较大的负荷，而不必要靠增加压力机的吨位来满足拉深工艺的特殊要求。

4）多连杆压力机具有慢进急回的特性，提速只是提高滑块在非工作区域的运行速度，所以可以在满足拉深速度要求的情况下，尽可能地提高压力机滑块的行程次数，从而提高冲压的生产效率。

5）多连杆传动压力机滑块能以更慢的速度接触板料，降低了材料撕裂的可能性，提高了冲压零件的质量，降低了模具的冲击载荷，延长了模具寿命。

6）由于多连杆压力机的主传动采用杆系，滑块运行平稳，主机的工作噪声与普通曲柄连杆压力机相比噪声大大地降低，从而改善了压力机生产线上操作工人的工作环境。

7）多连杆压力机主要零部件的受力状态比普通曲柄连杆压力机的受力状态好。在拉深区域内，主传动系统的杆系负荷几乎处于直线状态，从而使力矩负荷比曲柄连杆压力机降低，多连杆压力机的每一个驱动元件负载都比较低，因此其加速和制动的惯量低，从而大大地节约了能源。

尽管多连杆压力机具有众多优点，但它的一些缺陷也十分明显，最主要就是多连杆压力机的结构复杂，制造精度要求很高，这使得多连杆压力机制造成本很高，维护维修成本也较高，在产量不太大时，使用多连杆压力机的性价比并不高。

4.1.3 多连杆压力机的主要应用领域

多连杆压力机既具有液压机的一些性能优点，又拥有机械压力机高效的特点，是集合液压机与机械压力机优点于一身的另类锻压装备。

多连杆压力机问世时计算机技术还不发达，这给其开发优化与应用带来了不小的困难；多连杆压力机问世后市场需求也是不温不火，致使其高效性能找不到用武之地。优良的性能无处发挥，高昂的价格就拉低了它的性价比，多连杆压力机的优势就此被埋没，没有一个令人信服的理由可以让用户选择它。

如今经济繁荣、市场需求旺盛，液压机生产和普通机械压力机的一些性能、缺点暴露无遗。人们在生产中更需要一种既有液压机能慢速接近工件从而可进行大行程拉延，同时又能像机械压力机那样快速高效的快节拍锻压装备，以满足市场快速生产的需要。当人们收回目光，才发现原来这种锻压设备早已存在，已经问世多年的多连杆压力机就可以满足人们的愿望，多连杆压力机也欣喜地迎来了属于它的时代。

利用多连杆压力机完成薄板的深拉深工艺比利用液压机的效率更高，而且，由于机械压力机的冲压行程必须通过其行程的下死点，这个工作特性使其比用液压机拉深大型薄板覆盖件更加容易拉深到位，拉深件的局部成形也更加彻底。

多连杆压力机的主要应用领域还是在板料拉延成形领域：

1）多连杆压力机特别适用于大型薄板的深拉深工艺，普通的用于拉深的钢板即可满足拉深性能的需要，而不必要研制新型材质的钢板。

2）拉深工作开始时，由于多连杆压力机的滑块速度几乎降低为恒速运行，其速度的变化平稳，滑块的冲击减弱，使得主机、模具的使用寿命得到提高，没必要为满足拉深工艺的需要而改变模具的结构。

3）多连杆压力机的工作区域比普通曲柄连杆压力机的工作区域长，在整个工作区域内能够实现满负荷冲压工作，故多杆压力机特别适用于深拉深工艺工作，而不必采用多次拉深的工艺方法。

4）多连杆压力机可用于高强度钢板的成形制造。

5）多连杆压力机可应用于含有深拉深工艺成形的多工位生产制造中，从而可替代压力机制造生产线，节约场地、人工、成本，高度的集成化与自动化还可实现高于生产线节拍的生产制造。