高速沖床之設計原理是將圓周運動轉換為直線運動，由主電動機出力，帶動飛輪，經離合器帶動齒輪、曲軸(或偏心齒輪)、連桿等運轉，來達成滑塊的直線運動，從主電動機到連桿的運動為圓周運動。連桿和滑塊之間需有圓周運動和直線運動的轉接點，其設計上大致有兩種機構，一種為球型，一種為銷型(圓柱型) ，經由這個機構將圓周運動轉換成滑塊的直線運動。
沖床對材料施以壓力，使其塑性變形，而得到所要求的形狀與精度，因此必須配合一組模具(分上模與下模)，將材料置于其間，由機器施加壓力，使其變形，加工時施加于材料之力所造成之反作用力，由沖床機械本體所吸收。
