材料的利用率

    在冲压零件的成本中，材料费用约占 60%以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率。 可用下式计算 ：

一个进距内的材料利用率：

η＝A/A₀×１００％＝nA/hＢ×１００％   (2—20)

式中

η——材料利用率；

Ｆ——工件的实际面积；

A0——所用材料面积，包括工件面积与废料面积；

h—— 送料进距 (相邻两个制件对应点的距离)；

B——条料宽度。

n----一个进距内冲件数目。

    从上式可看出 ，若能减少废料面积，则材料利用率高。废料可分为工艺废料与结构废料两种(图1）。搭边和余料属工艺废料，这是与排样形式及冲压方式有关的废料；结构废料由工件的形状特点决定，一般不能改变。所以只有设计合理的排样方案，减少工艺废料，才能提高材料利用率。



1-结构废料； 2-工艺废料

图 1 废料分类

    排样合理与否不但影响材料的经济利用，还影响到制件的质量、模具的结构与寿命、制件的生产率和模具的成本等技术、经济指标。因此，排样时应考虑如下原则：

１．提高材料利用率 (不影响制件使用性能前提下，还可适当改变制件形状)。

２．排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。

３．模具结构简单、寿命高。

４．保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。

排样方法

    根据材料经济利用程度，排样方法可分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样又可分为直排、 斜排 、对排、混合排、多排等多种形式。

图 2 排样

１．有废料排样法：如图 2a)所示，沿制件的全部外形轮廓冲裁，在制件之间及制件与条料侧 边之间 ，都有工艺余料 (称搭边)存在。因留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。

２．少废料排样法：如图 2b)所示。沿制件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在制件之间(或制件与条料侧 边之间 )留有搭边，材料利用率有所提高。

３．无废料排样法：无废料排样法就是无工艺搭边的排样，制件直接由切断条料获得。图 2c)是步距为两倍制件宽度 的一模两件 的无废料排样。

    采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力 (单边切断时)，不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。为此排样时必须统筹兼顾、全面考虑。表 1为排样形式分类示例。

表 1排形式分类示例

搭边和料宽

  ( 一 )搭边

    排样时零件之间以及零件与条料侧 边之间 留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边太小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还会拉入 凸 、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，或影响送料工作。

    搭边值通常是由经验确定，表 2所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。

表 2搭边a和a1数值(低碳钢)

(二)条料宽度的确定

    排样方式和搭边值确定后，条料的宽度和进距也就可设计出。进距是每次将条料送入模具进行冲裁的距离。进距与排样方式有关，是决定挡料销位置的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。确定的原则是，最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值；最大条料宽度能在冲裁 时顺利 地在导料板之间送进条料，并有一定的间隙。

１．有侧压装置时条料的宽度 (图3)

1 —导料板 ;2—凹模

图 3 有侧压装置时条料的宽度的确定

    有侧压装置的模具，能使条料始终沿基准导料板送料，因此条料宽度可按下式计算：

B＝（D+2a+δ）_－δ(mm) （ 2—21)

 式中

B——条料宽度的基本尺寸(mm)；

l——条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸(mm)；

a１——侧面搭边，查表3(mm)；

δ——条料下料剪切公差，查表 4、表5mm)

２．无侧压装置时条料的宽度 (图4)

图4 无侧压装置时条料的宽度的确定

    无侧压装置的模具，其条料宽度应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减小。为了补偿侧面搭边的减小部分，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量。故条料宽度为：

B＝[D+2（a+δ+c]_－δ （ mm) （ ２－２２）

  式中 c——条料与导料板之间的间隙(即条料的可能摆动量)，查表2—8(mm)。

表 3 剪料公差及条料与导料板之间隙(mm)

     导料板之间的距离，应使条料与导料板之间保持一定的间隙 (表3)，以保证送料畅通。

表 4 滚剪机剪切的最小公差(mm)



  (三)有 定距侧刃时条料的宽度

    当条料用定距侧刃定位时，条料宽度必须考虑侧刃切去的宽度 (图3)。此时条料宽度B可按下式计算：

    导料板之间的距离 (图3—16)为：



Ⅰ． 冲方孔 ;Ⅱ．冲圆孔;Ⅲ．落料

１．前侧 刃 ２．前侧 刃档块 ３．后侧 刃档块 ４．后侧 刃 

图 5 侧刃定位的条料宽度

  式中

ＺＫ b——侧刃余料，金属材料取１～２.5mm，非金属材料取1.5～４mm(薄材料取小值， 厚料取大值 )；

n——侧刃个数；

y——侧刃冲切后条料与导料板之间的间隙，常取0.1～0.2mm。薄料取小值， 厚料取大值。