2.5　沖裁件的排樣

沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣是沖裁模設(shè)計中的一項(xiàng)很重要的工作。在沖壓零件的成本中，材料費(fèi)用約占60%以上，排樣方案對材料的經(jīng)濟(jì)利用具有很重要的意義，不僅如此，排樣方案對制件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)及壽命等都有重要影響。

2.5.1　材料利用率

排樣的經(jīng)濟(jì)程度用材料利用率來表示。一個步距內(nèi)的材料利用率η用下式表示：

　　（2-20）

式中　A——沖裁件的面積，mm²；

        B——條料寬度，mm；

        n——一個步距內(nèi)沖裁件的數(shù)目；

        h——步距，mm。

整張板料或帶料上材料總的利用率η_總為：

　　（2-21）

式中　N——板料或帶料上沖裁件總的數(shù)目；

        A——沖裁件的面積，mm²；

        L——板料或帶料的長度，mm；

        B——板料或帶料的寬度，mm。

η_總總是要小于η，這是因?yàn)檎迳喜牧系睦寐蔬€要考慮沖裁時料頭、料尾及剪板機(jī)下料時余料的浪費(fèi)。

沖裁所產(chǎn)生的廢料可分為兩類，如圖2-12所示。一類是結(jié)構(gòu)廢料，是由制件的形狀特點(diǎn)產(chǎn)生的；另一類是由于制件之間和制件與條料側(cè)邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產(chǎn)生的廢料，稱為工藝廢料。提高材料利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手，設(shè)計合理的排樣方案，選擇合適的板料規(guī)格和合理的裁板法（即把板料裁剪成供沖裁用條料）。

2.5.2　排樣方法

沖裁排樣有兩種分類方法。一是從廢料角度來分，可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。有廢料排樣時，制件與制件之間、制件與條料邊緣之間都有搭邊存在，沖裁件尺寸完全由沖模保證，精度高，并具有保護(hù)模具的作用，但材料利用率低。少或無廢料排樣時，制件與制件之間、制件與條料邊緣之間存在較少搭邊，或沒有搭邊存在，材料的利用率高，模具結(jié)構(gòu)簡單，但沖裁時由于凸模刃口受不均勻側(cè)向力的作用，使模具易于遭到破壞，沖裁件質(zhì)量也較差。

另一種是按制件在材料上的排列形式來分，可分為直排法、斜排法、對排法、混合排法、多行排法、裁搭邊法等形式。排樣形式示例見表2-9。

2.5.3　搭邊與條料寬度

（1）搭邊值的確定

排樣時，沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊有兩個作用：一是補(bǔ)償了定位誤差和剪板下料誤差，確保沖出合格制件；二是可以增加條料剛度，便于條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率。

搭邊值需合理確定。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強(qiáng)度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，制件產(chǎn)生毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，損壞模具刃口。搭邊值目前由經(jīng)驗(yàn)確定，其大小與以下幾種因素有關(guān)。

①一般來說，硬材料的搭邊值可小些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。

②沖裁件尺寸大或是有尖突的復(fù)雜形狀時，搭邊值取大些。

③厚材料的搭邊值取大一些。

④用手工送料、有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小些。

低碳鋼材料搭邊值的經(jīng)驗(yàn)值可以查表2-10，對于其他材料的搭邊值，應(yīng)將表中數(shù)值乘以下列系數(shù)：

中碳鋼　　　　　　　　　　　　0.9；　　　　高碳鋼　　　　　　　0.8；

硬黃銅　　　　　　　　　　　1～1.1；　　　　硬鋁　　　　　　　1～1.2；

軟黃銅、純銅　　　　　　　　　1.2；　　　　　鋁　　　　　　　1.3～1.4；

非金屬（皮革、紙、纖維板）　1.5～2。

（2）條料寬度的確定

在排樣方案和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度和進(jìn)距。進(jìn)距是沖裁時每次將條料送進(jìn)模具的距離，具體值與搭邊值及排樣方案相關(guān)。為保證送料順利，剪板時寬度公差規(guī)定上偏差為零，下偏差為負(fù)值（-Δ），條料寬度確定可分為以下三種情況：

①有側(cè)壓裝置（圖2-13）。有側(cè)壓裝置的模具能使條料始終緊靠同一側(cè)導(dǎo)料板送進(jìn)，只須在條料與另一側(cè)導(dǎo)料板間留有間隙Z。

條料寬度為：

　　（2-22）

導(dǎo)料板之間距離為：

A=B+Z　　（2-23）

式中　B——條料寬度的基本尺寸，mm；

        D_max——條料寬度方向制件輪廓的最大尺寸，mm；

        a——側(cè)面搭邊，mm，可查表2-10；

        Δ——條料寬度方向的單向（負(fù)向）偏差，mm，可查表2-11；

        A——導(dǎo)料板間距離的基本尺寸，mm；

        Z——條料與導(dǎo)料板之間的間隙，mm，可查表2-12。

②無側(cè)壓裝置（圖2-14）。無側(cè)壓裝置的模具，應(yīng)考慮在送料過程中因條料的擺動而使側(cè)面搭邊減少。為了補(bǔ)償側(cè)面搭邊的減少，條料寬度應(yīng)增加一個條料可能的擺動量，此擺動量即為條料與導(dǎo)料板之間的間隙Z。

條料寬度為：

　　（2-24）

導(dǎo)料板之間距離為：

A=B+Z　　（2-25）

式中符號同前。用式（2-24）計算的條料寬度，不論條料靠向哪邊，即使條料裁成最小極限尺寸（B-Δ）時，仍能保證沖裁時的搭邊值a；裁成最大尺寸時，仍能保證與導(dǎo)料板的間隙Z。

③模具有側(cè)刃（圖2-15）。模具有側(cè)刃定位時，條料寬度應(yīng)增加側(cè)刃切去的部分。

條料寬度為：

　　（2-26）

導(dǎo)料板之間距離為：

A=B+Z　　（2-27）

A'=（D+2a）+y　　（2-28）

式中　n——側(cè)刃數(shù)；

        b——側(cè)刃沖切料邊的寬度，一般取b=1.5～2.5mm，薄料取小值，厚料取大值；

        y——側(cè)刃沖切后條料與導(dǎo)料板間隙，mm，一般取y=0.1～0.2mm；

        A'——側(cè)刃沖切后導(dǎo)料板間距離的基本尺寸，mm。

條料寬度確定后就可以裁板。裁板的方法有縱裁、橫裁、聯(lián)合裁三種（圖2-16）。采用哪種方法不僅要考慮板料利用率，還要考慮制件對坯料纖維方向的要求、工人操作方便等。