冲裁排样与搭边
1. 排样的定义
冲裁件在条料,带料或板料上的布置方法叫排样.
目前,在我国冲压生产中,冲裁件的坯料形状多数是条料或带料,而条料又多数是由大张板料裁剪而成的.合理的排样对提高材料的利用率,降低材料的消耗,提高冲裁件的精度和冲压模具的寿命有着极大的影响.
2.排样工作的内容及材料的利用率
(1)排样工作的内容:
a.选择恰当的排样方式,解决工件在条料上的合理布置,并确定条料的宽度与长度;
b.根据条料的尺寸,决定在一定规格的板料上的裁板方法;
c.确定冲裁后废料的综合利用方法.
(2)材料的利用率:
在冲裁工作中,材料的利用率主要取决于排样工作的合理性.通常用冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比作为衡量排样的经济性与合理性,一直称为材料的利用率.可用下面公式表示: K=na/A*100% 式中
K----材料利用率
n----每一条料生产的工件数
a----每个工件的面积(MM)
A----每一条料的面积(m㎡)
由以上公式可知:K值越大,说明废料越少,材料的利用率就越高.
3.废料的种类
冲裁的废料分为两种一种是由于工件加各种内孔而产生的废料,称为设计废料,它决定于工件的形状;另一种是由于工件之间,工件与条料边缘之间有搭边存在,以及不可避免的料头﹑料尾而产生的废料,统称为工艺废料.工艺废料的多少主要取决于冲压工艺方法和排样方式.
4.提高材料利用的途径
(1)要提高材料的利用率,就要千方百计减少工艺废料.因为设计废料的产生是不可避免的,而工艺废料则直接与排样有关,合理排样可以减少工艺废料.下面分析几种不同排样方式的材料利用率.在冲制圆形工件时,若采用图2.6-2(a)单排排样方式,则材料利用率为71%;若采用图2.6-2(b)双排平行排样方式,则材料的利用率为72%;若采用图2.6-2(d)双排交叉排样时,材料利用率为77%;若采用三排交叉排样方式如图2.6-2(c),则材料利用率为80.1%.可见虽然是同一个工件,由于采用了不同的排样方式,节料效果大不一样.
(2)在不影响工件使用要求的前提下,改变工件的结构形状也可收到良好的节料效果.如下图2.6-3所示,当采用图(a)的排样方法,材料的利用率为50%;采用斜排图(b)和双头排图(c)的排样方式,材料的利用率为70%,但冲裁时材料需要调头,较为麻烦.若将工件的形状修改成图B所示的形状,采用图(d)直排排样方式,则材料的利用率可提高到80%,而且再不需要调头冲裁,使操作简单化.
由上述比较可知,节省材料的途径不仅要解决工件在条料上的合理布置问题,必要时可以与产品设计部门联系,提出修改工件形状及结构的方案和意见.
冲裁零件外形的分类
冲裁零件按其外形可分成方形,梯形,三角形,圆及多边形,半圆及山字形,椭圆及盘形,十字形,丁字形及角尺形等九种.
5.排样方法
冲裁件的排样方法主要有三种:
有废料排样方法:排样时工件与工件之间,工件与条料边缘之间都有搭边存在.如图2.6-4中(a)所示,冲裁时刃口沿工件的封闭外形轮廓冲裁.
少废料排样方法:排样时工件与工件之间有搭边,而工件与条料边缘之间没有搭边存在.如图2.6-4中(b)所示,冲裁时刃口只沿工件的部分轮廓冲裁.
无废料排样: 排样时工件与工件之间,工件与条料边缘之间均无搭边存在.如图2.6-4中(c)所示,冲裁时冲模刃口沿条料顺次冲下,直接获得工件.
工件排样形式的确定
无论是废料、少废料或无废料方法,工件在条料上的布置形式均分为下列几路类型:直排、斜排、对排混合排、多行排等.
排样形式分类
排样形式
有废料排样
少废料及无废料排样
直排
斜排
对排
混合排样
多排
冲裁搭边
必须指出,采用无废料或少废料排样方法,其材料利用率比有废料排样法高得多,但是,必须在工件具备一定的形状特征时才可以采用.同时用无废料少废料排样冲裁的工件质量较差,冲模使用寿命较低.
由于工件的形状千变万化,想得出一个万能的理想排样方法是困难的,现在生产厂在确定不规则形状工件的排样方式时,多采用试排法.即用硬纸板或塑料薄板剪成3~5个冲裁工件的轮廓样板,在条料上按各种方式进行排列布置,从中选出最佳方案,作为这种工件的排样方式.常见形状的零件排料.
为了更有效地提高材料的利用率,必须十分重视边角余料的再利用问题,特别是冲裁大型工件时,从大张的板料裁成条料就得开始统筹安排,合理计算,珍惜每一块余料的综合利用.
6. 搭边
排样时工件与工件之间,工件与条料边缘之间留下的余料叫搭边.
搭边虽然在冲裁过程中最后形成废料,但在工艺上却有很大作用.冲裁时,搭边可以补偿定位误差,保証冲裁精度;搭边还可以使冲裁后的条料具有一定的刚度.便于条料送进.搭边值要合理确定,搭边过大,使材料利用率低,卸料力增加;搭边过小,在冲裁过程中可能被拉断,使工件毛刺增大.严重时还会被拉入凸凹模间隙中损坏冲模刃口.
搭边值的大小与下列因素有关:
(1)材料机械性能的影响:硬材料的搭边值可以取小些;软材料,脆性材料的搭边值要取大些.
(2)工件形状与大小的影响:工件尺寸大或是有尖突的复杂形状时,搭边值可取大些.
(3)材料厚度的影响:板料较厚时应取大值.
(4)送进方式及挡料方式的影响:用手工送料有侧压装置的,搭边值可以取小些;自动送料边应取大些.
总之,合理搭边值的选择应在保証工件质量的前提下,越小越省料,表2.6-3为由经验确定的最小搭边数值.供设计时参考.
7.条料宽度的确定.
在排样方式和搭边值确定之后就可以确定条料的宽度,条料宽度与排样方式有关,其计算公式如下:
圆形平行排样时:B=﹝(n-1)(D+b)+D+2a﹞-△
圆形交叉排样时:B=﹝(n-1)(D+b)√3/2+D+2a﹞-△
条料宽度偏差. B=(D+2a) -△ 式中
B------条料宽度尺寸(mm)
n------工件排数
D------工件在条料宽度方向尺寸(mm)
b------工件间最小搭边值(mm)
a------工件与条料边缘间搭边值(mm)
△------条料宽度偏差
8.裁板方法
冲裁时所用的条料,一般都是由一定规格的大张板料裁剪而成的.在条料宽度确定之后,就考虑怎样在板料上剪裁条料的问题.
裁板方法一般有两种
1) 纵裁法:即沿着板料长度方同(碾压方向)剪裁.
2) 横裁法:即沿着板料的宽度方向(垂越碾压方向)剪裁.
在考虑采用哪一种方法时,首先要根据大张板料的规格及条料宽度尺寸来排样,尽可能减小料头,提高材料利用率;同时应考虑生产效率.如果剪床宽度允许的话,采用纵裁法比横裁法效率更高.在裁弯曲零件用的条料时,除了要注节料外;还要特别注意条料的金属纤维的碾压方向,最好使金属纤维碾压方向与弯曲工件的弯曲线相垂直,使其具有良好的弯曲性能,减少工件在弯曲部位的开裂.
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