（广告）
来源：《钣金与制作》杂志2023年第8期/ 全文3915字，阅读须要8分钟
文/康新梅，陈柳谷·中航西安飞机工业集团株式会社
矩形件排样的合理性直接影响着板材的利用率。考虑到板材下估中纤维方向和一刀切等工艺约束，结合实际生产中切割锯的刀缝限定，建立了板材质料利用率最大的矩形件优化排样模型。本文结合实际案例，通过套裁排样方法对不同数量、不同尺寸的矩形零件进行排样剖析，得到最优的原材料规格。通过选择尺寸适宜的板材，原材料整板利用率均匀提升5%旁边。
长期以来，在工程运用领域中，型材和棒材下料、异形件套裁排样、玻璃切割、报刊排版、服装裁剪、造船、设备生产等都存在大量的下料工艺，作为多数零件生产加工的第一道工序，如何进行合理的选材，如何完成最佳套裁布局，该当是我们不断研究的课题。
现状剖析
众所周知，原材料用度在产品总本钱中占比极大，因此最大限度地提高材料利用率，是零件制造企业实际生产中的一个根本原则。目前传统的线性方案工艺手段，工艺职员或操作职员每每凭事情履历来设计与履行下料方案，很难降落材料的利用率，随意马虎造成材料摧残浪费蹂躏；而手工设计下料方案，由于受莅临盆模式、管理水平、职员本色、工艺技能等多方面成分的制约，很难从全局上考虑，因而本钱难以掌握。随着打算机技能的快速发展和深入运用，矩形件优化排样软件相继问世，排样更快速、更精确，填补了人工设计下料的不敷。并且，为提高排样效率和材料利用率，国内外许多学者通过打算机编程技能提出了多种排样算法。
在原材料上切割不同大小的矩形毛坯称为套裁排样，否则为单一矩形排样。与单一矩形排样比较，套裁排样虽然切割工艺较繁芜，但生产效率更高，能显著地提高材料利用率，因此，在机器制造行业中得到了越来越广泛的运用。套裁排样事情事理是指在矩形原材料板上排放多种不同尺寸的矩形件，哀求既不相互重叠，又不超出板材边界，使原材料的利用率达到最高。并且，在排版过程中，还要知足设备程序“一刀切”哀求。材料切割时由于板材和毛坯尺寸不成倍数关系，产生边料损耗，以是排样结果直接影响着原材料的利用率。除此之外，原材料规格与矩形件下料联系紧密，深入研究矩形件套裁排样对付提高原材料利用率、降落产品本钱具有十分主要的意义。
板材尺寸是影响材料利用率的成分之一。对付固定批次毛坯尺寸需求，采取新型套裁排样技能，如何选择尺寸适宜的原材料板材是我们要研究的紧张内容。本文采取打算机排样系统对多规格矩形毛坯进行套裁排样，通过对板材尺寸与材料利用率的关系进行剖析，解释尺寸适宜的板材可以明显提高材料利用率，节约企业的原材料用度。
前期准备
⑴固定批次毛坯尺寸、毛坯数量与毛坯面积。
⑵确定可供选择的原材料板材范围，考虑本钱核算及原材料成品率等成分，确定同等价格标准板材规格范围：厚度在30 ～95mm，长度在2000 ～4000mm、宽度在1000 ～1300mm。
⑶确定现场利用设备切割原则，常日要知足“一刀切”，即从板材的一端，沿直线方向切割到另一端。
⑷确定现场余料回收原则。
最优标准板材规格剖析
剖析用数据
本文重点选用7000系列预拉伸铝板、厚度为95mm 的矩形零件进行排样剖析，选取43个矩形零件验证板材尺寸及数量，见表1，通过比拟剖析确定板材用量。
表1 矩形零件需求量及其详细尺寸
剖析方法与结果
在不加价的板材尺寸范围内，选取范例材料进行排样剖析，通过比拟材料利用率、利用板材数量、板材需求面积及本钱价格，综合选用较为合理的板材规格。
目前预拉伸板材常规板材尺寸为3000mm×1200mm，考虑到每张板材放置零件数量占比，在板材尺寸范围内以100mm 为长、宽尺寸变革量调度板材规格，完成所需零件套裁排版，记录板材利用率、板材所需数量及其总面积需求，对排样结果进行剖析比拟。部分不同板材尺寸零件套裁排样图如图1 所示，个中绿色区域为板材节余，这里省略了已满排图样。选取范例材料套裁结果见表2。
图1 不同板材尺寸零件套裁排样图
表2 7000系列厚度为95mm矩形零件套裁结果统计
根据表2 所列数据，很随意马虎剖析得出：选择不同板材尺寸，材料利用率及板材面积需求存在差异，详细比拟图如图2所示（个中1 ～30 分别表示板材尺寸从3000mm×1300mm ～3900mm×1100mm）。按照所需板材面积最小、材料利用率最高的原则，在不加价的尺寸范围内，初步确定板材尺寸3300mm×1300mm、3400mm×1300mm、3500mm×1300mm、3700mm×1200mm、3000mm×1100mm 五种规格板材利用率较高、本钱较低。
图2 材料利用率及板材面积比拟
由于不同规格材料对应的图号数量不同，总下料面积不同，初步选定的五种规格不一定具有普适性，须要选择不同规格材料进行排样验证。考虑到库存管理的繁芜程度及其本钱，逐项验证每种材料规格在所选板材尺寸套裁排样下的利用率及总面积需求并进行记录，见表3。
表3 7000系列其他规格矩形零件套裁结果统计
通过从板材需求量及材料利用率两个维度综合确定板材尺寸。在利用板材数量最少的情形下，选择材料利用率最高，板材面积最小的规格作为最优板材规格，如表中标绿部分所示。板材利用面积小于30m2 时，3300mm×1300mm 为最优板材尺寸；板材利用面历年夜于30m2 且小于100m2 时，3400mm×1300mm 为最优板材尺寸；板材利用面历年夜于100m2 时，3500mm×1300mm 为最优板材尺寸。考虑大部分材料排样情形，个中3400mm×1300mm板材整体利用率较高，材料总面积即本钱较低，故作为标准板材推举尺寸。
定尺板材规格剖析
部分大型零件尺寸靠近于标准板材，一次性投产数量很多，采取标准板材下料时，随意马虎涌现材料利用率不高、余料产生较多的征象，为办理这种问题，结合投产策略，在不加价的范围内，进行套裁排样剖析，从而得出最优的定尺板材规格。
剖析方法与结果
按照前期剖析结果，矩形零件材料总面积小于30m2 时，3300mm×1300mm为最优选择规格，选取7000 系列厚度为65mm 矩形零件，总面积需求10.8m2，见表4，以此板材尺寸进行套裁排样，得出材料利用率为86.4%，板材数量需4 张。排样方案如图3 所示，个中赤色框出区域为板材节余。
图3 7000系列厚度为65mm矩形零件套裁排样图
表4 矩形零件需求量及其详细尺寸
结果剖析
从图3 可以看出，图3（b）～图3（d）产生余料较多但余料太窄无法回收再利用。结合投产策略，对两张板材上零件数量及其尺寸进行剖析，建议增加定尺板材和定倍尺板材，对应零件固定采取定倍尺下料。经由再次套裁验证，确定65mm 矩形零件选择三种板材尺寸：3300mm×1300mm 标准板材需1 张，材料利用率87.3%；3250mm×1200mm 定尺板材需1 张，材料利用率95%；3125mm×1180mm 定倍尺板材需2 张，材料利用率100%。若三种板材同时利用材料均匀利用率可达94.1%，这比单一选择标准板材利用率高，降落了本钱，减少了工艺员排样及操作工人的事情量。
结 束 语
矩形件套裁排样对付提高原材料利用率、降落产品本钱具有十分主要的意义。材料利用率提高，可以减少现场余料产生，从而降落产品本钱。套裁排样技能的提高有助于确定最优的材料规格，对原材料规格确定起辅导性浸染，不仅可以通过选择普适性的标准板材规格，还可以通过定尺采购的办法，从源头上减少余料产生，为原材料本钱管控供应技能保障。
杂志领取：读者大回馈｜《钣金与制作》纸刊免费放送，快来领取吧【点击领取】
业务联系：冯忠18515450345（微信同号），张旭栋13366359271（微信同号）
