项目3 合理用料

思考题：

在下料时，做到“科学排料、合理配裁”的基本原则是什么？试画出三角形的下料排料图。

预备知识

在钣金加工中，经常遇到画线、裁料的问题，合理用料和正确的排料对能否合理用料，提高工作效率，提高材料利用率，增加经济效益具极其重要的意义。在画线、裁料中往往因画线不当、排料方法不妥，易造成加工余量不足等，从而引起构件的质量问题，甚至无法裁剪。

一、合理用料需考虑的因素

影响合理用料方式的因素有很多，但归纳起来有如下几点：

（1）加工构件的规格尺寸。如表面是否需要加工，若需加工，加工表面的精度要求和加工余量；钣金加工方式是咬接，还是焊接；板厚处理后的展开尺寸大小及其他工艺要求等。

（2）综合分析构件的形体情况，作为钣金加工材料采购时的依据，以避免造成材料的浪费。并根据原材料情况，进行合理画线和排料。

（3）根据排料方式，选择裁料下料方式。一般来讲，单件薄板件适于手工下料，小批量厚件适于氧气切割，大批量件适于机械下料或冲裁下料。剪切下料方式选择不当会造成原材料的巨大浪费和严重质量问题。常用的下料方式有：手工下料、机械剪切、气割或其他方式切割等。

（4）合理用料还应考虑应尽可能采用样板画线。使用样板画线，不仅便于排料，而且便于画线。特别是对于一些特殊形体，如大圆锥构件，因圆心在形体之外，很难直接展开在原材料板料上进行画线，而应该采用样板画线，避免造成原材料的巨大浪费。

二、科学排料、合理配裁

在板料上画单个零件时，为了提高板料的利用率，应将构件靠近板料的边缘，并且留出正常的加工余量。但是，若零件制造的数量较多，则必须充分考虑零件在板料上如何排列，如何分布，这种合理的排料方式称为合理配裁。

合理用料的关键就在于排料是否科学，能否合理配裁。图1-3-1（a）、（b）所示为同一零件，在选择不同的排料方式和配裁方式时，材料利用率却大不相同。从图中可以看出，图1-3-1（a）比图1-3-1（b）的材料利用率要低得多。所以说科学排料、合理配裁对节约材料、降低生产成本，有着极其重要的作用。

此外，还必须考虑生产加工方式，以利于用现有生产设备和生产方式完成剪裁。

例如，尽管排料合理，但不能用剪板机进行剪切；手工剪切时，若弧度太小，则剪刀不能切出；氧气切割时所留余量太少；对一些有孔的冲裁，如果孔边缘留料余量过小，易造成孔径变形，也不宜采用冲裁下料等。

项目训练：合理配裁

对于合理配裁，一般采用以下方法。

1.集中下料法

为了合理使用材料，提高材料利用率，将使用同样牌号同样厚度的各种不同形状大小的工件集中起来，一次画线下料。利用大小零件间错搭配，统筹安排，让小构件使用大构件间的废料，提高材料利用率，如图1-3-2所示。

2.长短搭配法

在实际生产中，工件可能有长的，也有短的，而原料条形长度不一定和构件需要的长度一致，这样，在下料时就先将较长的条料排出来，然后根据剩余长度再排短料，这样长短搭配，使余料最少。长短搭配法主要用于条形长度板料的下料。

3.零件拼整法

在实际牛产中，有时按整个构件排料，则挖去的下脚料太多，浪费较大。如图1-3-3 （a）所示在板料上裁剪圆环构件时，若采用整件裁切，中间和边缘留下的脚料太多。这时，我们常常有意将该工件分成几部分进行冲裁，然后再拼起来使用。例如，可将圆环分成两半或者l/4单元，再拼焊起来，如图1-3-3（b）、（c）所示，这样可以大大节省原材料。若将圆环分成1/4单元再进行冲裁，其原材料利用率会更高。

4.排料套裁法

当工件下料的数量、种类较多时，为使板料得到充分利用，可以将同一形状的工件或

各种不司形状的构件放在一起，精心安排构件图形位置，进行排样套裁。

排样方式通常有直排列、单行排列、对头斜排等。对于一定形状的工件，采用哪种排样力式是最经济合理的排料方式，则根据构件的不同形状和形体特征等实际情况确定。表1-3-1所示为不同形状工件的常用排料方式。

有时，为了充分利用材料，还可以有意识地先裁出一定形状和尺寸的板料，虽然增加了一定板料面积，但单件所占用的面积却要少一些。如图1-3-3所示为同一零件三种排料方式。图1-3-3（b）所示比图1-3-3（a）所示节约原材料 159%，但仍有余料；若按图1-3-3 （c）排料，则比图1-3-3（a）节约原材料 217%，由此可见排料套裁法对节约用料所起的重要作用。

通过不同工件间的搭配套裁，也可以充分利用原材料。如图1-3-4所示为圆环、圆板套裁法。

总之，科学用料、合理套裁，是能否最大限度地节约原材料的关键问题，也是钣金工艺加工过程中提高经济效益的重要环节，在排料配裁中必须以最大限度地提高原材料的利用率，减少板料余量为准则。

5.合理用料应避免的几个问题

合理用料中，工艺人员往往只注意具体的排料配裁问题，而忽视采购、分类环节，这是应引起注意的。合理用料还必须注意避免以下几个问题：

（1）尽量避免盲目采购原材料。采购时，除要求材质和厚度外，还必须根据构件的形状尺寸，选择能最大限度地提高材料利用率的尺寸。尤其是对于大型构件、大批量构件，一定要注意尽量采购符合构件展开长、宽尺寸，经计算后，截取合适尺寸，以避免边角余料的浪费。

（2）要坚决杜绝盲目裁料。对于大吨位卷板、较长尺寸的型钢，为了下料时方便，往往需要分料后再排料配裁，分料时也要根据钣金构件的展开尺寸，经计算后截取合适尺寸，以避免不够料的余料。

（3）对于冲裁模的设计，更要注意每个构件下料时的限位要准确，避免废品的产生，又要考虑到构件间的余料要留得最小，以提高材料利用率。

（4）还应避免构件试产时的盲目试验，每试验一件都应认真、全面地分析，找出试制产品件的所有弊病，寻求解决后再行试验，投入生产，避免试产时造成过多的材料损失。