从本质上讲，机械压力机是一种将电机连续的旋转能量转化为强大、间歇性线性冲程的机器。它通过将能量储存在一个巨大的旋转飞轮中，然后利用曲轴和连杆——很像内燃机——来驱动冲头上下运动，以巨大的力量对材料进行成型。
机械压力机的核心原理不是其电机的直接动力，而是它随着时间在重型飞轮中积累能量，并在冲程底部以一次强劲的冲压将其全部释放的能力。
核心组件：从电机到模具
要理解其工作原理，最好是沿着能量流经机器关键系统的路径来观察。每个组件在将旋转转化为力方面都起着独特的作用。
电机和飞轮：储存旋转能量
过程始于一台电动机。电机的唯一工作是驱动一个非常重、大直径的轮子，称为飞轮。
这个飞轮充当机械电池，在加速到高恒定速度时储存动能。
离合器和制动器：控制循环
飞轮持续旋转，但压力机本身只在接到命令时循环一次。这由离合器和制动器系统控制。
当操作员启动一个循环时，离合器接合，将旋转的飞轮连接到压力机传动系统的其余部分。制动器同时分离，允许储存的能量被使用。在冲程结束时，离合器分离，制动器接合，将冲头精确地停在其最高点。
曲轴和连杆：转换运动
来自接合离合器的能量被传递到一个曲轴（或在某些设计中是偏心齿轮）。这是运动转换的关键机构。
一根连杆将曲轴连接到冲头上。当曲轴完成一次 360 度旋转时，它将连杆和连接的冲头向下推，然后再将其拉回，完成一次完整的冲程。
冲头和模具：施加力量
冲头（也称为滑块）是垂直移动的部件。成型工具的上半部分，即模具，安装在冲头上。
模具的下半部分固定在称为垫板的静止压力机底座上。要成型的材料放置在这两个模具之间。
了解实际的压力机循环
压力机的一次冲程是一个高度同步的事件，由冲头的位置定义。
上死点 (TDC)：起点
循环始于和终于冲头处于其可能的最高位置。这被称为上死点 (TDC)，为装载和卸载材料提供了最大的间隙。
下冲程：能量释放
当曲轴从 0 旋转到 180 度时，冲头被向下驱动。冲头速度在冲程中部附近最高，并在接近底部时减慢。
下死点 (BDC)：最大力施加
在曲轴旋转 180 度时，冲头到达其最低点，即下死点 (BDC)。
就在此时，当连杆和曲柄臂伸直成几乎垂直的直线时，机械优势最大。这是压力机施加其最大额定力，执行镦模、冲压或成型工作的地方。
上冲程：返回原位
当曲轴继续从 180 度旋转到 360 度时，它将冲头向上拉回 TDC，完成循环。完成的零件随后被弹出，压力机准备进行下一个循环。
了解权衡：机械式与液压式
机械压力机的设计赋予了它一套明显的优点和局限性，特别是与液压式相比。了解这些权衡对于正确应用至关重要。
速度和可重复性优势
由于其冲程由旋转曲轴固定，机械压力机速度极快且一致。它每分钟可以执行多次冲程，位置精度可重复到千分之一英寸，使其非常适合大批量生产。
可变力的限制
机械压力机在整个冲程中不会提供恒定的力。力在顶部非常小，在下冲程中增加，并在 BDC 之前达到峰值。这与液压压力机形成了根本性的对比，液压压力机可以在冲程的任何点施加其全部额定力。
固定的冲程长度
冲程长度由曲轴的机械设计决定。它不能轻易改变。这种缺乏灵活性意味着压力机必须与模具和工作任务仔细匹配。
过载风险
如果模具设置得太低或使用了错误厚度的材料，压力机可能会被迫“触底”，产生远远超出其额定值的力。这可能对压力机框架或模具造成灾难性损坏，这是液压系统（受压力限制）不会以同样方式存在风险。
为您的目标做出正确的选择
选择正确的压力机类型完全取决于手头的制造任务。了解其核心工作原理有助于明确使用哪种技术。
- 如果您的主要重点是大批量冲压或落料： 机械压力机是更优的选择，因为它具有无与伦比的速度和精确的可重复性。
- 如果您的主要重点是深拉伸或成型： 液压压力机通常更好，因为它在整个长冲程中施加恒定力的能力可以防止材料撕裂。
- 如果您的主要重点是镦模或触底工作： 机械压力机是理想的选择，因为其力曲线自然地在冲程的最后阶段提供所需的巨大吨位。
- 如果您的主要重点是工艺灵活性和可变任务： 液压压力机为原型制作或短期应用提供了对冲程长度、速度和压力的更大控制。
最终，掌握机械压力机来自于理解它是一个旨在精确控制储存能量释放的系统。
摘要表：
| 组件 | 主要功能 |
|---|---|
| 电机和飞轮 | 储存旋转能量（动能电池） |
| 离合器和制动器 | 接合/分离飞轮以控制循环 |
| 曲轴和连杆 | 将旋转运动转换为冲头的线性运动 |
| 冲头和模具 | 对放置在垫板上的材料施加力量进行成型 |
| 关键循环位置 | 描述 |
|---|---|
| 上死点 (TDC) | 冲头的最高点；装载/卸载位置 |
| 下死点 (BDC) | 冲头的最低点；最大力施加的位置 |
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