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。排樣是沖裁模設計中的一項很重要的工作。在沖壓零件的成本中，材料費用約占60%以上，排樣方案對材料的經濟利用具有很重要的意義，不僅如此，排樣方案對制件質量、生產率、模具結構及壽命等都有重要影響。
2.5.1 材料利用率
排樣的經濟程度用材料利用率來表示。一個步距內的材料利用率η用下式表示：
?。?-20）
式中 A——沖裁件的面積，mm2；
B——條料寬度，mm；
n——一個步距內沖裁件的數目；
h——步距，mm。
整張板料或帶料上材料總的利用率η總為：
?。?-21）
式中 N——板料或帶料上沖裁件總的數目；
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，這是因為整板上材料的利用率還要考慮沖裁時料頭、料尾及剪板機下料時余料的浪費。
沖裁所產生的廢料可分為兩類，如圖2-12所示。一類是結構廢料，是由制件的形狀特點產生的；另一類是由于制件之間和制件與條料側邊之間的搭邊，以及料頭、料尾和邊余料而產生的廢料，稱為工藝廢料。提高材料利用率主要應從減少工藝廢料著手，設計合理的排樣方案，選擇合適的板料規格和合理的裁板法（即把板料裁剪成供沖裁用條料）。
圖2-12 廢料分類
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，模具結構簡單，但沖裁時由于凸模刃口受不均勻側向力的作用，使模具易于遭到破壞，沖裁件質量也較差。
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。
表2-9 排樣形式分類示例
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邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊有兩個作用：一是補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，提高勞動生產率。
搭邊值需合理確定。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，在沖裁中將被拉斷，制件產生毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，損壞模具刃口。搭邊值目前由經驗確定，其大小與以下幾種因素有關。
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、有側壓裝置的搭邊值可以小些。
低碳鋼材料搭邊值的經驗值可以查表2-10，對于其他材料的搭邊值，應將表中數值乘以下列系數：
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。
表2-10 低碳鋼材料的最小搭邊值 mm
（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距。進距是沖裁時每次將條料送進模具的距離，具體值與搭邊值及排樣方案相關。為保證送料順利，剪板時寬度公差規定上偏差為零，下偏差為負值（-Δ），條料寬度確定可分為以下三種情況：
①有側壓裝置（圖2-13）。有側壓裝置的模具能使條料始終緊靠同一側導料板送進，只須在條料與另一側導料板間留有間隙Z。
條料寬度為：
?。?-22）
導料板之間距離為：
A=B+Z （2-23）
式中 B——條料寬度的基本尺寸，mm；
Dmax——條料寬度方向制件輪廓的最大尺寸，mm；
a——側面搭邊，mm，可查表2-10；
Δ——條料寬度方向的單向（負向）偏差，mm，可查表2-11；
A——導料板間距離的基本尺寸，mm；
Z——條料與導料板之間的間隙，mm，可查表2-12。
表2-11 剪切條料寬度方向的單向偏差Δ mm
表2-12 條料與導料板之間的間隙Z mm
②無側壓裝置（圖2-14）。無側壓裝置的模具，應考慮在送料過程中因條料的擺動而使側面搭邊減少。為了補償側面搭邊的減少，條料寬度應增加一個條料可能的擺動量，此擺動量即為條料與導料板之間的間隙Z。
圖2-13 有側壓裝置時條料寬度
圖2-14 無側壓裝置時條料寬度
條料寬度為：
（2-24）
導料板之間距離為：
A=B+Z ?。?-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，仍能保證與導料板的間隙Z。
③模具有側刃（圖2-15）。模具有側刃定位時，條料寬度應增加側刃切去的部分。
圖2-15 有側刃沖裁時條料寬度
條料寬度為：
（2-26）
導料板之間距離為：
A=B+Z ?。?-27）
A'=（D+2a）+y ?。?-28）
式中 n——側刃數；
b——側刃沖切料邊的寬度，一般取b=1.5～2.5mm，薄料取小值，厚料取大值；
y——側刃沖切后條料與導料板間隙，mm，一般取y=0.1～0.2mm；
A'——側刃沖切后導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。
圖2-16 裁板方法