2.5 冲裁件的排样
冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样是冲裁模设计中的一项很重要的工作。在冲压零件的成本中，材料费用约占60%以上，排样方案对材料的经济利用具有很重要的意义，不仅如此，排样方案对制件质量、生产率、模具结构及寿命等都有重要影响。
2.5.1 材料利用率
排样的经济程度用材料利用率来表示。一个步距内的材料利用率η用下式表示：
（2-20）
式中 A——冲裁件的面积，mm2；
B——条料宽度，mm；
n——一个步距内冲裁件的数目；
h——步距，mm。
整张板料或带料上材料总的利用率η总为：
（2-21）
式中 N——板料或带料上冲裁件总的数目；
A——冲裁件的面积，mm2；
L——板料或带料的长度，mm；
B——板料或带料的宽度，mm。
η总总是要小于η，这是因为整板上材料的利用率还要考虑冲裁时料头、料尾及剪板机下料时余料的浪费。
冲裁所产生的废料可分为两类，如图2-12所示。一类是结构废料，是由制件的形状特点产生的；另一类是由于制件之间和制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。提高材料利用率主要应从减少工艺废料着手，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（即把板料裁剪成供冲裁用条料）。
图2-12 废料分类
2.5.2 排样方法
冲裁排样有两种分类方法。一是从废料角度来分，可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种。有废料排样时，制件与制件之间、制件与条料边缘之间都有搭边存在，冲裁件尺寸完全由冲模保证，精度高，并具有保护模具的作用，但材料利用率低。少或无废料排样时，制件与制件之间、制件与条料边缘之间存在较少搭边，或没有搭边存在，材料的利用率高，模具结构简单，但冲裁时由于凸模刃口受不均匀侧向力的作用，使模具易于遭到破坏，冲裁件质量也较差。
另一种是按制件在材料上的排列形式来分，可分为直排法、斜排法、对排法、混合排法、多行排法、裁搭边法等形式。排样形式示例见表2-9。
表2-9 排样形式分类示例
2.5.3 搭边与条料宽度
（1）搭边值的确定
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叫搭边。搭边有两个作用：一是补偿了定位误差和剪板下料误差，确保冲出合格制件；二是可以增加条料刚度，便于条料送进，提高劳动生产率。
搭边值需合理确定。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，在冲裁中将被拉断，制件产生毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，损坏模具刃口。搭边值目前由经验确定，其大小与以下几种因素有关。
①一般来说，硬材料的搭边值可小些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。
②冲裁件尺寸大或是有尖突的复杂形状时，搭边值取大些。
③厚材料的搭边值取大一些。
④用手工送料、有侧压装置的搭边值可以小些。
低碳钢材料搭边值的经验值可以查表2-10，对于其他材料的搭边值，应将表中数值乘以下列系数：
中碳钢 0.9； 高碳钢 0.8；
硬黄铜 1～1.1； 硬铝 1～1.2；
软黄铜、纯铜 1.2； 铝 1.3～1.4；
非金属（皮革、纸、纤维板） 1.5～2。
表2-10 低碳钢材料的最小搭边值 mm
（2）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进距。进距是冲裁时每次将条料送进模具的距离，具体值与搭边值及排样方案相关。为保证送料顺利，剪板时宽度公差规定上偏差为零，下偏差为负值（-Δ），条料宽度确定可分为以下三种情况：
①有侧压装置（图2-13）。有侧压装置的模具能使条料始终紧靠同一侧导料板送进，只须在条料与另一侧导料板间留有间隙Z。
条料宽度为：
（2-22）
导料板之间距离为：
A=B+Z （2-23）
式中 B——条料宽度的基本尺寸，mm；
Dmax——条料宽度方向制件轮廓的最大尺寸，mm；
a——侧面搭边，mm，可查表2-10；
Δ——条料宽度方向的单向（负向）偏差，mm，可查表2-11；
A——导料板间距离的基本尺寸，mm；
Z——条料与导料板之间的间隙，mm，可查表2-12。
表2-11 剪切条料宽度方向的单向偏差Δ mm
表2-12 条料与导料板之间的间隙Z mm
②无侧压装置（图2-14）。无侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，此摆动量即为条料与导料板之间的间隙Z。
图2-13 有侧压装置时条料宽度
图2-14 无侧压装置时条料宽度
条料宽度为：
（2-24）
导料板之间距离为：
A=B+Z （2-25）
式中符号同前。用式（2-24）计算的条料宽度，不论条料靠向哪边，即使条料裁成最小极限尺寸（B-Δ）时，仍能保证冲裁时的搭边值a；裁成最大尺寸时，仍能保证与导料板的间隙Z。
③模具有侧刃（图2-15）。模具有侧刃定位时，条料宽度应增加侧刃切去的部分。
图2-15 有侧刃冲裁时条料宽度
条料宽度为：
（2-26）
导料板之间距离为：
A=B+Z （2-27）
A'=（D+2a）+y （2-28）
式中 n——侧刃数；
b——侧刃冲切料边的宽度，一般取b=1.5～2.5mm，薄料取小值，厚料取大值；
y——侧刃冲切后条料与导料板间隙，mm，一般取y=0.1～0.2mm；
A'——侧刃冲切后导料板间距离的基本尺寸，mm。
条料宽度确定后就可以裁板。裁板的方法有纵裁、横裁、联合裁三种（图2-16）。采用哪种方法不仅要考虑板料利用率，还要考虑制件对坯料纤维方向的要求、工人操作方便等。
图2-16 裁板方法