于位灵 王朴
【摘 要】冲压排样是冲模设计前一项重要的工艺技术工作，一副模具预先可以有多个排样方案，如何从中选出一种最优排样方案，非常重要。本文结合目前在读高职学生的学习特点，以一个具体冲制件为例，阐述了排样方法和对一种排样方案的评价办法，图文并茂、简单实用。期望为相关学生、教师和企业技术人员提供一种思路，起到一定的启发和借鉴作用。
【关键词】高职学生；排样方法；教学设计；排样方案；评价办法
中图分类号： G718.5；F279.2 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）08-0176-002
目前在读高职学生中，部分存在学习主动性不强的问题，部分存在学习方法不得当的现象，部分存在重技能、轻理论的思想，也存在一部分不愿动手、不愿动脑、浑浑噩噩过日子的学生。如何提高他们在学校的学习效果，增强他们的学习成就感，从而激发他们的学习兴趣，就需要教师在教学上花更多的功夫，精心进行课程难点和重点的教学设计，选取恰当的教学案例，教会他们一些浅显易懂行之有效的方法。比如冲压工艺与模具设计课程中的一项重要内容——冲压排样，其教学过程设计如下。
1 排样概念和意义
平板冲件或立体成形件的展开平板毛坯在板、条、带料上的冲件排列与布置方式， 称之为排样。在冲压工艺编制与冲模设计中， 排样设计是一项技术性很强、涉及面很广且十分复杂又十分重要的设计工作。冲压排样直接影响到冲压材料利用率、冲模结构及其寿命、冲压精度及冲件质量、冲压生产率及冲件成本等。因冲压排样不仅有方法和技巧， 而且含有大量的冲压工艺技术和冲模设计的技术内容。
2 排样方法
根据材料经济利用的程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种。
2.1 有废料排样法
有废料排样是沿着冲件的全部周边轮廓进行冲裁，冲件与冲件之间以及冲件与条料侧边之间，都有工艺余料（称搭边）存在。此种排样法冲件断面质量较好，模具寿命较长，但材料利用率较低。
2.2 少废料排样法
少废料排样法是沿冲件的部分外轮廓切断或冲裁，只在冲件与冲件之间，或冲件与条料侧边之间留有搭边。这种排样方法的材料利用率可达70%～90%。
2.3 无废料排样法
无废料排样法是冲件与冲件之间以及冲件与条料侧边之间均无搭边存在。这种排样方法的冲件是直接由切断条料获得，所以材料利用率可达85%～95%。
采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲压获得多个冲件，而且可以简化模具结构、降低冲裁力。但是少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到冲件形状、结构的限制，且由于条料本身的宽度公差以及条料导向与定位所产生的误差会直接影响制件尺寸，从而使冲件的精度降低。同时，在单边切断时，因为模具单面受力而使其加快磨损，降低模具寿命，而且也会直接影响冲件的断面质量。为此，排样设计时不要一味追求高的材料利用率，必须全面权衡利弊得失。
无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲件在条料上的不同布置方法，排样方
法又有直排、斜排、对排（直对排、斜对排）、混合排及多排等多种形式的排列方式。
3 排样实施办法
是否选择有废料排样，到底采用直排、斜排还是对排等，需要根据不同的待冲裁件形状加以选用。对于形状较复杂的冲裁件，常用的排样实施方法有以下三种：
3.1 样片排样法
根据冲件图或立体形冲件展开毛坯图， 按1 ： l或1 ：2 的比例， 在纸上绘出平板冲件或立体形冲件展开毛坯铅笔图， 剪出三个以上模拟纸片而后用这些样片在纸上排列布置， 排出几个方案。
3.2 描图排样法
根据平板冲件图和立体形冲件展开毛坯图用描图纸描出其落料外轮廓形状， 而后依照这个外轮廓形状按1： 1或1： 2划出几个排样方案， 通过对比、移动， 派生出更多排样方案。
3.3 CAD排样法
根据平板冲件图和立体形冲件展开毛坯图利用CAD软件绘出一个冲件图， 利用平移复制、移动或旋转、镜像等方法，排出多个可能的排样方案。
4 排样方案评价方法
目前，冲压排样设计相关教学资源中，排样教学案例比较多，但关于如何对一个排样方案进行具体评价的办法尚比较缺乏，影响了学生对这块内容的学习和掌握，提供一种简单、实用、易学的评价办法，显得尤为必要。
将认定较好的几个方案，根据现场各种条件， 通过综合对比从中选优。选优过程，是一个需要合理的方法和技巧的过程，下面将以图1所示冲件为例，提供一种具体的排样方案评价办法。
为了节约材料，采用级进冲裁时的排样方案之一如图2所示。
图3模拟了条料自右向左运行通过冲孔凸模和落料凸模的情景。第一次送进时，使条料尽可能接近落料凸模，条料位置如a图所示。此时如果压力机下行，冲孔凸模A将冲出第一个孔，此孔在条料上以一个圆圈表示。
当条料第二次送进，即送进到b图所示位置，也即条料上已冲孔与落料凸模上导正销B对准的位置。如果此时压力机下行，落料凸模C将冲出部分落料件，同时两个冲孔凸模将在条料上冲出两个孔。在模拟条料上沿着落料凸模画图，可以看到条料被冲切后有一小块料被分离出来，同样沿着冲孔凸模画图。
当条料第三次送进，即送进到c图所示位置，即孔与导正销对齐。此时若压力机下行，将在条料上冲切出一个完整的落料件和两个孔。在模拟条料上画出落料凸模的轮廓和两个孔。
从图3可以看出，条料需要送进三次，才可以得到第一个完整的冲件，以后每送进一次，即可得到一个完整的冲件。但在第二次送进时，条料上会冲切出一小块料，以及一个轮廓不完整的落料件。
经过上述三次送进、冲切以后，我们得到的条料如图4中a所示，冲切下落的冲件和废料如图b所示。通过分析，我们不难发现看似节约材料的排样A存在严重的错误。条料在第二次送进时会被切出一小块料C，将滞留在凹模上，在这里，有可能进入落料凸模刃口下，从而被切碎，或者进入冲孔凸模下面，从而折断冲孔凸模。虽然这一小块料仅产生于每一条料的料头，也可能在料尾，但是在一副模具寿命期内，将会冲压成百上千的条料，因此，这一排样方案需要改进，可以通过扩大搭边、调整冲制件角度等方式，然后重复图3的模拟运行，直到得到合适的排样方案。
5 绘制排样图
排样方案确定后，计算条料宽度及送料步距；计算材料的利用率；绘制排样图。在排样图上应标注条料宽度及其公差、送料步距及搭边值。若采用斜排排样时，还应注明倾斜角度的大小。必要时，还可用双点划线画出条料在送料时定位元件的位置。对有纤维方向要求的排样图，则应用箭头表示条料的纹向。
6 结语
本文根据查阅的冲压相关国内外教学资源，结合自身多年冲压课程教学和企业实践经历，为高职学生设计了冲压排样内容的教学过程，重点阐述了对某一排样方案的评价办法。应用到教学后，收到了良好的教学效果，對于较为复杂的排样，学生们不再仅仅依靠材料利用率来判断排样方案的优劣，也不再一筹莫展，而是应用文中阐述的评价办法，利用纸带模拟条料在模具上的运行，分析每一工位上的条料冲切情况，进行评判。
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