零件排样设计
单一型冲裁零件毛坯排样的优化设计
、
分 别 为条 料 的宽 度 和 长度
式 中：＿ Ⅳ一
由板 料 冲得 的零件 数 目
在 一般 情 况 下 ， 样 可 由图２ 示 的 两个 参 数 排 所 和入 决定 ， 数 、和 ／ 来 参 入 ３ 的含 义详 见 图２ 。
Ａ。 。 — 分 别 为板 料 的长 度和 宽 度 、— Ｂ
匦 圃
（） ａ ） ｂ
提高 材 料 的 利 用 率 ，首先 要 对 零 件 毛 坯 进 行 排 样 ， 其 目的在 于 寻 求 材 料 利 用 率最 高 的 毛坯 排 列 方 案 。 人工 排 样 一 般 较 难 获 得最 佳 的排 列 方 案 ， 是 因 为 这 毛坯 排 样 的方 案 多 种 多样 ， 比较 这 些 方 案 的 材 料 要 利 用率 是 手 工 计 算 无 法 做 到 的 。 其 次 ， 因为 需 要 冲
．－－— —
３ ．— ４ － － —
工｛ 敝 ２０（１ ｆ ｉ ０２１）
维普资讯
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材料 ・ 艺 工
槐 口 ｉ＆ 珊 ＜ ｏ ￡ 口 ６ ∞蚰
时 。 和 ： 次 变 化 的量 ＡＨ＝ ／ 程 序 分 两次 优 每 Ｈ ｍ。
ｎ — 排 样 的排 数 —
次 求 得 的 最 大值 为 和 ｈ ，，第 二 次 优 化 时 的搜
Ｇ ：ｈ２ ＡＨ＜ｈ１ ｛ｉ － ￣ ｔ ≤＾２ ＡＨ， ２ １ ＋
ｈ ３ Ａ Ｈ＜ ｈ ２≤ ２ ２ － ￣ ３ ３ ＋ＡＨ ｝
索 区域 为 ：
条 料 的宽 度 和 进 给步距 日皆 为ｈ ， ， 函数 。 ， 和ｈ 的
１ 毛 坯 排 样 问 题 的数 学 描 述
图１ 是实 际 生产 中常用 的排样 方 式 。其 中 ，ａ 、 （ ） （ ） 单排 排 样 ，ｃ 、ｄ 为 双排 排 样 ，ｂ 、 ｄ 为旋 ｂ为 （） （ ） （ ） （）
【材料成型工艺--锻压】2-5排样
三、搭边值与条料宽度的确定 （一）搭边值的确定
搭边： 排样时制件之间以及制件与条料侧边之间留下的工艺废料 。
搭边的作用：
补偿定位误差，确保冲出合格零件； 增加条料刚度，方便条料送进；
搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料的利用率高，但过小，冲 裁时容易拉断造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙 中，损坏模具刃口，降低模具寿命。
当条料的送进步距用侧刃定位时，条料宽度必须增加侧刃切去的
部分。
动画
条料宽度：
导料板间距离：
图 3-16 有侧刃的冲裁
Lmax—条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a—侧搭边值；n—侧刃数； b1—侧刃冲切的料边宽度，b1 =1.5～ 2.5mm; Z—冲切前的条料宽度与导料板间的间隙； y—冲切后的条料宽度与导料板间的间隙，y=0.1～ 0.2mm。
搭边值一般由经验确定，见表。
（二）条料宽度的确定
在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度和导料板之间的 距离。
料带的宽度为制件的最大宽度与两侧搭边值之和。为保证送料顺利，不 因料带过宽而发生卡死现象，料带的下料公差规定为负偏差。料带在模具上 送进时，一般都有导料装置，有时还要有侧压装置。
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。
作业
图 3-18 排样方案
在利Dyn用afoCrAm中E，软给件出一进种行借用毛计坯算机展来开计算及毛坯排尺样寸的反向计算的方法。
零件形状不同材料利用情况的对比
a)
b)
c)
d)
最小搭边值的经验数表之一，供设计时参考。 表 2.5.2搭边a和a1数值(低碳钢)
二维矩形排样问题算法
二维矩形排样问题是在给定的矩形板材上排放一系列矩形零件，且所有零件采用正交排放的方式，被排放的零件之间不能有重叠，且零件必须全部排放在板材内部。
以下是一种可能的算法：
1. 初始化水平线集，初始状态下水平线集中只有一条水平线，为坐标系中板材最底部的边。
2. 选择要排入的零件。
3. 从水平线集中的选取最低的那条水平线，如果最低水平线不止一条则选取最靠左边的那条。
4. 如果被选中的水平线的宽度大于要排入的矩形零件的长度，执行步骤(4)，否则执行步骤(5)。
5. 将该零件排放在最低水平线的最左端，更新水平线集。
6. 选择与最低水平线相邻且高度较低的一段水平线，将最低水平线提升与该水平线平齐，更新水平线集。
7. 判断所有零件是否排样完毕，若排放完毕则排样结束，否则转向执行步骤(2)。
这个算法的基本思想是尽可能地将零件放入更少的层数中，以提高板材的利用率。
冲裁排样设计
2.5 冲裁排样设计冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。
合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。
2.5.1 材料的合理利用1．材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，是衡量合理利用材料的经济性指标。
一个步距内的材料利用率（图2.5.1）可用下式表示。
图2.5.1 废料的种类图若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料的利用率为式中n——一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目；A1——一个冲裁件的实际面积；L——板料长度；B——板料宽度。
值越大，材料的利用率就越高，在冲裁件的成本中材料费用一般占60％以上，可见材料利用率是一项很重要的经济指标。
2．提高材料利用率的方法冲裁所产生的废料可分为两类（图2.5.1）：一类是结构废料，是由冲件的形状特点产生的；另一类是由于冲件之间和冲件与条料侧边之间的搭边，以及料头、料尾和边余料而产生的废料，称为工艺废料。
要提高材料利用率，主要应从减少工艺废料着手。
减少工艺废料的有力措施是：设计合理的排样方案，选择合适的板料规格和合理的裁板法（减少料头、料尾和边余料），或利用废料作小零件（如表2.5.1中的混合排样）等。
对一定形状的冲件，结构废料是不可避免的，但充分利用结构废料是可能的。
当两个不同冲件的材料和厚度相同时，在尺寸允许的情况下，较小尺寸的冲件可在较大尺寸冲件的废料中冲制出来。
如电机转子硅钢片，就是在定子硅钢片的废料中取出的，这样就使结构废料得到了充分利用。
另外，在使用条件许可下，当取得零件设计单位同意后，也可以改变零件的结构形状，提高材料利用率，如图2.5.2所示。
2.5.2 排样方法根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种，如图2.5.3所示。
1．有废料排样如图2.5.3a所示。
沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。
冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。
二维零件排样问题的研究
ｐｏ ｌ ｎｒ ｅｔ ｅｒ ａｄｍａ ｙｄ ｅ ｎ ｔｏｓ ｏ ｉｅ ｎ ｏｎｓ ａｅｂｅ ｅｅ ｐｄ． ａ ｉ ｕ ｉ ｒｂ ｍ ｉ ｃｎ ｙａｓ ｎ ｎ ｉ ｒ ｔ ｈｄ ｆ ｍ ｄ ｒ ｐ ｉｔ ｈ ｖ ｅｎｄｖｌ ｅ Ｈ ｖ ｇｓ ｄｅ ｅ ｅ ｆ ｅ ｍ ｅ ｉ ｆ ｅ ｔ ｏ ｎ ｔ ｄ ｌｔ ｏ ｒｃ ｓｃｎｅ ｉｇｔ ａｋｎ ｏ ｌｎ ｎ ｂｏｄ， ｔｉｐ ｐｒ ａ ｅ ａ ｍ ｉｃｌ ｎ ｓ－ ｏ ｔ ｌ ｏｃｒ ｎ ｐ ｃｉ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ａ ａｒａ ｓ ｆａ ｉ ｅ ｎ ｅ ｈ ｇ ｎｈ ｅ ｄ ｄ ｅ ｈ ａ ｅ ｍ ｋｓ ｎｅ ｐｒ ａ ｖ ｔ ｓ ｉ ｉ ｉ ｅ ｇ ｔ ｎ ｏ Ｄ ｐ ｋ ｇｐｏ ｌ ， ｗ ｉ ｉｐｙｓ ａａｅ ｔ ｔｏｔ ｅ ｒｃ ｎ ｕａ ｎ ｒ ｕａ ａｔ ａｉ ２ ａ ｉ ｒｂ ｍ ｏ ｆ ｃ ｎ ｅ ｈ ｈｉ ｓ ｌ ｐ ｒｔ ｉ ｏ ｗ ｐｓ ｅｔ ｇ ｌｒａ ｉ ｅ ｌｒ ｒ． ｃ ｓ ｍ ｅ ｄｎ ｙ ， ａ ｄ ｒｇ ｐ ｓ Ｔ ｅ ２ ａｋｎ ｌ ｉ ｕｓｄａ ｅｅ ｔ ａ ｅ ｅ ｒｄ ｆ ｈ ｔ ｎ ｏ Ｄ ｐ ｃｉ ｉ ａ ｏｄ ｃ ｅ ｔｈ ｎ ｏ ｈ ｐｐｒ ｇｓ ｓ ｓ ｓ ｔ ｄｆ ｅ ．
矩 形 件 排 样 是 指 在 给定 的 矩 形 板 材 上 将 矩 形 毛坯 按 最 优 节 约 生 产成 本 几 百 万 人 民 币 。 由此 可 见 ，研 究 下 料 排 样 问题 具 方 式 排 布 ， 以达 到 最 大 限度 提高 材 料 利 用 率 的 目的 。通 常 ， 是 按 有 重 要 的理 论 意 义 和 实 用 价值 。 否 用 允 许 在 同 一 张板 材 中排 人 多 种 尺寸 的毛 坯 ，把 相 应 的排 样 下 料 排 样 问 题 的 研 究 始 于 上 个 世 纪 ６ 代 ，至今 已有 大 ０年 方 式 分 为 单 一排 样和 套 裁 排 样 方 式 。针 对 矩 形 排 样模 型 ，大 量 量文章从排样 问题的不同侧面在不 同学科范 围内发表 。下料排 文献提 出一些近似、 启发式 算法和智能优化算法求解 。
基于人工干预的钣金零件排样算法
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ：Ａ ｉ ｉ ｔｔ ｅｅ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ｕ ｅｏ ｏ ｃ ｖ ｒｓｗｈｉｈ ｈａ ｅｌｒ ｅｄ ｓａ ｃ ｆｄｍ ｅ ｓｏ ａ ａ ｓｒ ｃ ｍ ｎｇａ ｈ ｘｓ ｅ ｃ ｆｎ ｍ ｒ ｕｓｃ ｎ ａ ｅｐａｔ ｃ ｖ ａｇ ｉｔｎ ｅｏ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｐ ｇ ｂｅｗ ｅ ｎ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｉ ｉｃａ ｔｓ ｅ ｔｍ ｅａ ｒｓ ｌｙｏ ｔ ａ ｕ ｌｏ ｉｈ ｉ ｐｒ ｐｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｈ ｏ ｈ ｍ ｎ ａｒ ｒｆ ｈ ｅ ｔｌｐａ ａ ｕ ，ａ ｌｙｏ ｔａｇ ｒｔ ｍ ｓ ｏ ｓ ｄ ｗｈｉｈ ｍａ ｅ ｔ ｃ ｋｅｕｓ
文 章 编 号 ：０ １ ２ ６ （ ０ １ ０ ０ ８ — ３ １ ０ — ２ ５ ２ １ ） ２— ０ ６ ０
基于 人工 干 预 的钣 金 零件 排样 算法
谢友 宝， 吕永 海 ， 张 睿 ， 丽 笑 徐
（ 昌航 空大学 航 空制 造工程 学院 ， 昌 ３ ０ ６ ） 南 南 ３ ０ ３ 摘要 ： 对飞机 钣金零件 排样 中存在 大量的 凹形零件 ， 些零件 尺寸 差异较 大， 针 这 将人 工干 预排 样 与改
进 的 最低 水 平 线搜 索 算 法 相 结合 ， 凹 形 零 件 内部 再 加 以利 用 ， 出一 种 可 满 足 实 际 生 产 需 要 的 排 对 提
样算 法。该算 法利 用最小 包络 矩形把 不规 则零件转化 成矩 形零件 ， 由人 工选择 凹形零件 的凹形 区 并 域 ， 用传统 的最低水 平线搜 索算 法改进 后 的 算 法进 行 排样 ， 遇 到 凹形零 件 则在 其 中插入 尺 寸 相 利 若 对较 小的零件 ， 直到 零件 排 至板材 末 端。 自动排 样 完毕 进入 人 工干预 阶段 ， 在一 些 空 白 区域再 次 排 入零件 ， 而得 到利 用率较 高的排 料 图。 实验 结果表 明 ， 该算 法应 用到钣 金 零件排 样 系统 中， 论 从 将 无
冲压排样图
搭边：
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料。
搭边的作用：
1）是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件； 2）是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率； 3）搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙， 从而提高模具寿命。
1．搭边值的确定
p107表4-18为最小搭边值的经验数表之一， 供设计时参考。
P108,表4-19
2 无侧压装置时条料的宽度
条料宽度：
B0
( Dm ax
2a
C
)
0
P108,表4-19
随堂练习
φ38-00.3
有一落料件，材料20，料厚 T=2.0mm，采用无侧压装置的 导料板导料，确定条料宽度。
提示：搭边值查p107表4-18； 条料宽度p106公式4-11；
搭边值取大些。
（4）送料及挡料方式 用手工送料，有侧压装置的搭边值可以
小一些；用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。
教材
（5）卸料方式 弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。 P147
★ 计算条料宽度
条料宽度的计算(p106) 1 有侧压装置时条料的宽度
条料宽度：
B0
(Dmax
2a)
0
提示：搭边值查p107表4-18；条料宽度 p106公式4-11；排样图p109图4-24 ；
参考答案
知识点小结
1、排样与搭边 2、计算条料宽度 3、绘制排样图
冲裁变形过程（三个阶段）
载荷 p
σb σs
0
伸长
确定下图垫片的冲裁间隙
垫片 材质: 20 料厚：1.0mm
区分落料与冲孔
冲裁工艺与排样设计
2.冲裁件断面特征—四个特征区
（1）塌角（圆角）区
①板料弯曲、拉伸作 用形成； ②冲孔、落料工序中， 塌角区分别位于孔
断面的小端和工件
断面的大端；
③板料塑性越好，凸、
凹模间的间隙越大， 形成的塌角区越大。
（2）光亮带
①因剪切变形而形成，光
亮带垂直于板料平面；
②冲孔、落料工序中，
光亮带分别位于孔断 面的小端和工件断面
(5)材料利用率计算
S1
100%
S1
100%
S0 AB mm 2 式中： s1—一个进距内冲裁件实际面积，
s0—一个距内所需毛坯面积， 2 mm
A—送料进距，mm B—条料宽度，mm。
提高材料利用率的有力措施是： 选择合适的板料规格和合理的裁板法； 利用废料作小零件；
设计合理的排样方案，例如：
⑵ 改善操作性 排样应使操作方便、安全、劳动强度低。具体
地，应尽量减少条料翻动次数，利用率相近时应选
用条料宽度和进距小的排样方式。
⑶ 使模具结构简单合理，使用寿命高。
⑷ 保证冲裁件质量。 有废料排样
3.排样的类型
少废料排样
无废料排样 （1）有废料排样 冲裁件与冲裁件之间、
冲裁件与条料侧边之间均有
工艺废料，冲裁是沿冲裁件 的封闭轮廓进行的。
经验确定的低碳钢冲裁时常用最小搭边值/mm
⑵ 条料进距 模具每冲裁一次，条料在模具上前进的距离。 当单个进距内只冲裁一个零件时，送料进距的
大小等于条料上两个零件对应点之间的距离。
A D a1
式中:
A —送料进距，mm; D —平行于送料方向的冲裁件宽度，mm; a1—冲裁件之间的搭边值，mm。
排样的原则
排样的原则一、排样的概念先唠唠排样呢，就是在冲压生产中，对于冲压件在条料或者板料上的布置方法。
这就好比我们整理房间，要把东西合理地摆放，才能既节省空间，又方便取用一样。
在工业生产里，排样要是安排得好，那可就能节省好多原材料，提高生产效率，降低成本呢。
二、排样的原则大揭秘1. 提高材料利用率原则材料可是很宝贵的，就像我们口袋里的钱，能省一点是一点。
在排样的时候，要尽量让零件在板材上排列得紧密，减少废料的产生。
比如说，我们可以采用一些特殊的排样方法，像无搭边排样，这种排样方式就可以让材料的利用率大大提高。
不过这种排样方式对模具的精度要求比较高，就像做一件精细的手工艺品，得有精湛的手艺才行。
2. 操作方便原则这就像我们做饭，工具摆放得顺手，做菜才方便。
在排样的时候，要考虑到模具的结构和操作的便利性。
比如说，冲裁的方向要尽可能一致，这样在冲压的时候，就不需要频繁地调整模具的方向，操作工人也能轻松不少。
而且，零件在排样的时候，最好不要有太复杂的形状或者位置关系，不然在冲压的时候，模具可能就会出现故障，就像汽车发动机里的零件，如果安装得不合理，汽车就跑不动啦。
3. 保证冲裁件质量原则质量那可是产品的生命啊。
在排样的时候，要考虑到冲裁过程中零件的变形情况。
比如说，如果零件之间的距离太近，在冲裁的时候，就可能会因为材料的应力分布不均匀而导致零件变形。
这就好比我们盖房子，如果砖头之间的缝隙不均匀，房子就容易歪歪扭扭的。
所以，要合理地安排零件之间的距离和冲裁的顺序，保证冲裁出来的零件质量合格。
4. 模具结构简单原则简单的模具结构不仅制造起来容易，而且成本低，维修也方便。
在排样的时候，要尽量避免复杂的模具结构。
比如说，不要设计过多的冲孔和落料工序在同一个模具上，这样会让模具变得很复杂，就像一个机器上装了太多的零件，很容易出故障。
我们可以把一些工序分开，用多个简单的模具来完成，虽然工序多了一点，但是整体的效率和成本可能会更划算呢。
矩形件的“一刀切”排样优化设计
Ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ） ，该 种 切 割 方 式 适 用 于 原 材 料 宽 度 固 定
但 长 度 无 限 的 情 况 ，如 图 １（ ａ ）所 示 ；２）一 刀 切 （ Ｇｕ ｉ ｌ ｌ ｏ ｔ ｉ ｎ ｅ Ｃｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ） 方 式 ， 该切 割 方 式 的特 点
王桂兰，朱志松 ，朱龙彪 ，王 杰
Ｗ ＡＮＧ Ｇｕ ｉ － ｌ ａ ｎ ，ＺＨＵ Ｚｈ ｉ ． ｓ ｏｎ ｇ，ＺＨＵ Ｌ ｏ ｎ ｇ ． ｂ ｉ ａ ｏ，Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｉ ｅ
（ 南通 大学 机械 工程 学院，南通 ２ ２ ６ ０ １ ９ ）
摘
要 ：采 用 遗传 算法 对矩形 件进 行排 样 优化 ，迭 代搜 索最优 解 ，以 提高板 材 利用率 ，降低生 产成 本 。应用 基 于指 数变 换的 非线 性动 态适 应度 函数 ，引进精 英保 护策 略 ，使用 部分 匹配 交叉 （ Ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ Ｍ ａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｏ ｖ ｅ ｒ ）算 子 ，以提高算法的优化精度。结合最低水平线搜索算法 对遗传 种群进 行解码 ，并搜索最 佳吻合矩 形 ，减 少排样 空隙。排样结 果满足 “ 一刀切 ”工艺
要求 ，板材利用率达 ９ ７ ％。
关键词 ：矩形 ；遗传算法 ； “ 一刀切 ” ； 排样优 化 中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标识码 ：Ｂ
Ｏ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ （Ｅ ） ． Ｏ １
骞 、 ｌ
—
匐 似
五金件复杂性结构模具排样设计方案
五金件复杂性结构模具排样设计方案五金件的复杂性结构模具设计方案包括以下几个方面：1.了解产品要求：首先需要对所需生产的五金件产品进行了解，包括产品的尺寸、形状、用途等。
同时，还需要了解产品的生产数量和周期，以便确定模具的设计和生产情况。
2.模具结构设计：根据产品的要求和生产数量，设计合适的模具结构。
模具的结构应该能够满足产品的生产需求，并且具备良好的可靠性和稳定性。
在设计过程中，需要考虑模具的分模结构、脱模方式以及模具的配套辅助设备等。
3.材料选择：根据产品的要求和模具结构设计，选择合适的材料。
模具一般采用高硬度、高抗磨性和高耐蚀性的钢材制作，以提高模具的使用寿命和生产效率。
4.排样设计：根据产品的尺寸和形状，确定模具上各个零件的位置和布局。
排样设计的目的是尽量利用模具的空间，提高生产效率和产品质量，并且保证各个零件之间的匹配和协调。
5.制造工艺设计：根据模具的结构和排样设计，确定模具的制造工艺。
制造工艺设计包括模具的铣削、车削、打磨、热处理、组装等制造过程。
在工艺设计中，需要考虑模具制造的工艺难度、工序的顺序、加工设备和工具的选择等。
6.模具试产和调试：完成模具制造后，进行模具的试产和调试。
试产过程中，需要对模具的结构和质量进行验证和调整。
调试过程中，需要对模具进行各项性能测试，确保模具能够满足产品的生产需求。
7.模具维护和保养：完成模具调试后，需要对模具进行定期的维护和保养。
模具的维护和保养包括防锈、刀具更换、润滑剂的补充等工作，以确保模具的性能和寿命。
综上所述，五金件复杂性结构模具排样设计方案需要从产品要求、模具结构设计、材料选择、排样设计、制造工艺设计、模具试产和调试以及模具维护和保养等方面进行综合考虑。
只有通过合理的设计和制造，才能够生产出符合要求的五金件产品。
3-3 冲裁工艺计算
每条条料的长度为1420，可冲出工件数目为：（1420－2）÷42＝33（件），余
34mm的料尾。
所以：钢板整体材料利用率为： NA 100% 14 331257 100% 57.6%
BS
1420 710
3、废料多少的排样方式
根据材料的利用情况，排样方式分为： 有废排样、少废排样、无废排样。
故条料宽度： B0 (D 2a)0
D ——制件尺寸 a ——条料搭边 △——裁板误差
导料板内不带侧压装置
B0 (D 2a e)0
导料板之间的距离为： A B e
冲压工艺与模具设计
冲压工艺与模具设计
条料宽度的单向极限偏差Δ
条料与导料板间隙ｅ（单位：mm）
冲压工艺与模具设计
（2）侧刃定位时条料宽度 侧刃一般用于级进冲压，常与导正销配合使用。
B0 (L 2a'nb)0 (L 1.5a nb)0
a' 0.75a
冲压工艺与模具设计
10、排样图的绘制
一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸、步距S、工件间搭边和侧搭边。 排样图通常画在总装配图右上角 。一般使用二维CAD或三维软件绘制。
单工序冲压排样图 复合冲压排样图
级进冲压排样图
冲压工艺与模具设计
有时可用下式简便估算冲裁力： F Lt b
冲压工艺与模具设计
例题2：冲制如图所示工件，已知材料为Q235，抗剪切强度为310MPa，板料厚度为
2mm。采用平刃口模具冲裁，试分别计算两种排样方式下所需的冲裁力。
解：1）有废料排样时，沿工件的整体轮廓进行冲裁。
L 40 20 2 (40 20) (35 20) 10 161.4mm
冲压工艺与模具设计
6、减少排样废料，提高材料利用率的方法
精密五金冲压件,排样设计原则详解
精密五金冲压件，排样设计原则详解
排样设计，是生产精密五金冲压件之前的一个重要准备工作，合理的排样系统有主与提高冲压件质量和生产效率，还有助于保护模具，延长其使用寿命。
很多刚入行的操作员可能不太了解，诚瑞丰冲压厂为您解答。
精密五金冲压件排样设计的原则主要遵循以下几点：
1.在冲压加工中，为了提高材料的利用率，可根据
2.原材料的宽度来选择单排或多排的设计方式。
3.所设计的弯曲件，其毛刺应位于工件的内侧，既对品质影响不大，也不会损
伤外观。
4.在模具设计时，要预留足够的间隙，尤其是应对拉深工艺，拥有备用的工位
意味着更方便拉深工艺施展。
5.在模具上正确安装导正销，通过更精准的定位作用，生产出更标准的冲压件。
6.观察金属原料的展纹方向，因为这种结构会影响到排样的效果和设备性能。
7.切勿在冲压加工时在模具表面留有废料。
8.在图纸设计时要进行反复试样，再安排冲孔、切废料等工序。
9.增加侧刃压边工序，对于薄料增加导向装置，不进行切边处理；对于厚料需
要切边，避免导正销出现切边现象。
高质量高效率地生产出精密五金冲压件，是我们的追求。
诚瑞丰公司，24年专注生产冲压件，20000+套冲压模具生产经验，月产100+套模具，上百台精密加工设备，日500万冲次生产产能，冲压精度可达0.01mm，18道质检层层严格把关，欢迎联系合作！。
[说明]多工位精密级进模排样设计应遵循的原则
![[说明]多工位精密级进模排样设计应遵循的原则](https://img.taocdn.com/s3/m/44acfa18b42acfc789eb172ded630b1c59ee9bd5.png)
排样设计应遵循的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：1)可制作冲压件展开毛坯样板(3～5个)，在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。
在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。
2)第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。
第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔2～3个工位设置导正销。
第三工位根据冲压条料的定位精度，可设置送料步距的误送检测装置。
3)冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。
对相对位置精度有较高要求的多孔，应考虑同步冲出，因模具强度的限制不能同步冲出时，后续冲孔应采取保证孔相对位置精度要求的措施。
复杂的型孔，可分解为若干简单型孔分步冲出。
4)为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度和保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。
5)成形方向的选择(向上或向下)要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。
若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。
6)对弯曲和拉深成形件，每一工位变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。
这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。
对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。
7)为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯成45°，再弯成90°。
8)在级进拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便材料的流动。
9)压筋一般安排在冲孔前，在凸包的中央有孔时，可先冲一小孔，压凸后再冲到要求的孔径，这样有利于材料的流动。
10)当级进成形工位数不是很多，制件的精度要求较高时，可采用压回条料的技术，即将凸模切入料厚的20～35%后，模具中的机构将被切制件反向压入条料内，再送到下一工位加工，但不能将制件完全脱离带料后再压入。
排样图设计
2.3 排样图设计
无论是有废料或少、无废料排样，均有多种形式 的排列方法，如表2-5所示。
排样形式
有废料排样
少，无废料排样
适用范围
直排
方形、矩形制件
斜排
直对排
混合排
多行排
整 裁 裁法 搭分 边次 法裁 切 法
椭圆形、T形、L 形、S形制件
梯形、三角形、 圆形、T形、m形、 n形制件 材料与厚度相同 的两种以上的制 件 大批生产中尺寸 不大的圆形、六 角形、方形、矩 形制件
>5~12
0.5 0.6 0.5 0.6 0.6 0.7 tttttt
0.6 0.7 (0.7~0.8) t tt
(0.8~1) t
(0.75~0.9)t
2.3 排样图设计
2） 条料宽度的确定
①一般料宽计算
B=（l+2a1）0δ ②有侧刃定距时
(2 －1)
如图2－14有侧刃定距的条料宽度
图2-14排样图
细长制件
2.3 排样图设计
2.3.2、搭边及条料宽度的确定
1） 搭边 搭边：排样时制件之间以及制件与条料侧边之间
留下的联接部分称为搭边。
搭边的作用：补偿定位误差，保持条料有一定的 刚度，以保证制件质量和送料方便。表2-6为普通 冲裁的搭边值。
5-6 普通冲裁的搭边值
圆料冲件或带弧形的 冲件r>2t(图A、B)
2.3 排样图设计
⑶ 计算料宽 B=（L+2a1+nb） =(48+2×1.5+2×2) =55
⑷ 计算步距 A=14+1.2=15.2
三、计算材料利用率： η=nF/BL×100%
因为 F=48×14－2×（4×5）－2×（1/4×16×3.14） －1/4×3.14×36=578.6(mm)
【模具设计与制造】2.3排样设计
一. 排样设计原则
排样的分类
有废料排样：材料利用率低，冲裁件断面质量最好 少废料排样：材料利用率中等，冲裁件断面质量稍 差 无废料排样：材料利用率最高，冲裁件断面质量最 查
一. 排样设计原则
一. 排样设计原则 排样的形式
二. 排样设计
搭边
概念：
冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间的工艺废料称 为搭边。
2.3 排样设计
§2-3 排样设计
排样设计：指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方式
一. 排样设计原则
排样设计原则
提高材料利用率
➢冲压件在条料中的排样 ➢条料在板料中的排样
改善操作性
一. 排样设计
工人操作方便、安全，劳动强度低，换条料 和翻动条料次数少。
提问：工件宽、厚时，选用哪种排样形式？ 工件窄、薄时，选用哪种排样形式？
材料利用率
一个步距内冲件的材料利用率：
F 100 % F 100 %
F0
A• B
不准确
考虑料头、料尾消耗，计算板料总利用率η：
n F 100% LB
准确
二. 排样设计
排样图
排样图是排样设计的最终表达形式，是编制冲 裁工艺与设计冲裁模具的基础； 排样图应在冲裁模具装配图右上角画出。 排样图包含内容：条料宽度及偏差、送料进距、 搭边值，送料方向应和装配图中送料方向一致。
一. 排样设计原则
使模具结构简单、合理
一次冲两个，模具解构复杂 ，凹模璧薄，寿命低。
保证冲裁件质量
➢冲裁件断面质量（要搭边） ➢弯曲件注意纤维方向
一. 排样设计
条料在板料中的布置、裁剪形式： 尽量采用纵裁（减少裁板次数和换条料次数）。
在以下情况时，采用横裁： ①条料太重，超过12kg时；
基于有限元法的钣金零件展开及排样设计
１ 引 言
三 维建 模 （ Ｕ Ｐ Ｅ、 ａ ａ ） 如 Ｇ、ｍ／ Ｃ ｔ 等 ｉ
应 用 范 围 受 到 一 定 的 限 制 。 目前 的 研 究 成 果 而 言 ， 就
体 模 型 的 上 （ 下 ） 面 或 表
向 下 （ 上 ） 移 零 件 的 或 偏 半个 厚度 得到 （ ２ 。 ）
设置 排 样 参 数 （ 间距 、 距 ） 边
得 出 排 样 图
２２ ． 运 用 ＤＹＮＡＦ ＯＲＭ
图 １ 零 件 展 开 及 排 样 没 计 流程 图 展 开 排 样
对 于 复 杂 钣 金 零 件 的 毛 坯 展 开 计 算 ，有 限 元 法 是 一 种 训‘ 精 度 高 、 间 短 的 好 方 法 口 算 时 ｊ 。
２
零 件 展 开 及 排 样 设 计 流 程 基 于 ＤＹＮＡＦ ＲＭ 的 冲 压 零 件 展 开 及 排 样 设 汁 Ｏ
维普资讯
田
文 章 编 号 ： ６ ２ ０１ １ ２ ０ ） ６ ０ ６ — ２ １ ７ — ２ （０ ７ ０ — ０ ５ ０
基 于 有 限 元 法 的 钣 金 零 件 展 开 及 排 样 设 计
陶 薇 ， 王 涛 衢州 ３４０ ） ２ ０ ０ （ 江工 业大 学 浙西 分校 ， 江 浙 浙
验 法 ， 仅 效 率 低 ， 且 误 差 大 ， 本 高 ， 很 难 满 足 不 而 成 已
产 品 高 质 量 、 周 期 的要 求 。 因 此 ， 究 开 发 冲 压 零 短 研
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零件排样设计
1排样方法
零件简图；如下图所示
零件材料；Q235板厚3mm
生产批量；批量生产
由于采用少、无废料排样，对工件所能达到的质量与精度都较差，同时模具寿命也较低，且零件图中的数据属于IT10-IT8级且采用落料冲孔复合模，要求精度比较高。
为确保冲出合格的制件，保持条料的刚性，方便送进，提高劳动效率，避免冲裁时条料边缘的毛刺被带入模具间隙，提高模具寿命，应选用有废料排样。
2排样方式比较分析
2.1 直排
冲压件面积
A=（17+84）x32.68/2+(106+177-32.68)x84/2=12163.78
条料宽度
采用无侧压装置，由于板厚3mm,查表1-5得Z=1,所以
B 0-△=（D max +2a+Z ）0-△=84+3.2x2+1=91.4
利用率
η=BS
A ×100%=12163.78/(179.8x91.4)=74.02% 式中A---一个制件的有效面积
D max ---一条料宽方向冲裁件的最大尺寸（mm)
a---侧搭边值
Z---导料板与最宽条料之间的间隙(mm)
S---步距
2.2斜排
条料宽度
采用无侧压装置，由于板厚3mm,查表1-5得Z=1,所以
B 0-△=（D max +2a+Z ）=（157.46+2x3.2+1）=164.8
利用率
η=BS
A ×100%=12163.78/(164.86x121.59)=60.68% 式中A---一个制件的有效面积
D max ---一条料宽方向冲裁件的最大尺寸（mm)
a---侧搭边值
Z---导料板与最宽条料之间的间隙(mm)
S---步距
2.3直对排
条料宽度
采用无侧压装置，由于板厚3mm,查表1-5得Z=1,所以
B 0-△=（D max +2a+Z ）=91.4
利用率
η=BS
A ×100%=(2x12163.78)/(91.4x296.89)=89.65% 式中A---一个制件的有效面积
D max ---一条料宽方向冲裁件的最大尺寸（mm)
a---侧搭边值
Z---导料板与最宽条料之间的间隙(mm)
S---步距
3分析比较
通过计算直排，斜排，直对排数据得到的利用率，得知直排利用率为74.02%，斜排为60.68%，直对排利用率为89.65%。
由数据得知直对排的利用率最高，但加工难度和负载都比其余两者大，加工生产效率也高，且一模可产两个零件。
而斜排和直排的材料利用率低，生产效率也低于直对排，成本也大于直对排，经过分析比较，直对排适合批量生产。
4排样图
机械工程系班级：模具1332班
第六组：04陈志浩 05官博
29王国理 34叶林方
24农良平 16林明冲
2014年9月27日。