一、前言
冲裁是冲压工艺中重要工序，冲压工艺是重要的压力加工方法之一。在冲压加工过程中，由于工艺上的需要不得不留下尺寸不同、形状各异的废料和剪切余料，使板材的利用率降低，造成浪费，影响了冲压工艺的经济性。因此，要针对冲压生产中存在的有关问题，开展少无废料排样冲裁技术的研究，采取相应的措施，努力开发节约板材的途径，充分挖掘材料的潜力，具有特殊的实际意义。
二、运用和合理论实现少无废料排样冲裁
在满足冲压零件设计技术要求和零件对材质纤维方向无硬性规定的前提下，除了应遵循一般的板料排样原则外(如为了减少条料的端头废料损失，剪裁窄条料时，应沿板的顺长方向进行；零件尽量排成宽条料，减少剪裁次数和冲压时的送料进距；尽量采用侧压板送料，尽量不用定距刀送料，可以减少搭边和条料宽度)，应尽量采用少废料、无废料排样冲裁技术。
“和合几何”——少无废料排样理论，它是讨论这样一种平面图形，即每一个能和其全同形无缝隙地拼合起来——“和合图形”。在冲压工艺过程中，运用“和合几何”理论，在基本和合图形的基础上，经过纯平移(或旋转)、纯对称滑移、平移加旋转、平移加对称滑移、旋转加对称滑移、平移加旋转对称滑移等步骤，就可实现少无废料排样冲裁。
构成和合图形轮廓的任意图形是指联结两点之间任意形状的线，但曲线描述时不能转成圈子或后退。作为少无废料排样的冲裁件，和合图形必须至少有一条与条料或卷料边缘重合的直线。图1是少废料排样冲裁的例子。图2表示的是基本和合图形经过平移加旋转后，实现的无废料排样冲裁。
图1和合图形纯平移 图2和合图形平移加旋转
少无废料排样冲裁较常规排样冲裁技术存在许多优势。但在应用少无废料排样冲裁技术时，条料和卷料宽度公差大多直接影响工件精度；在条料的所谓“汇合点”(即三个或更多工件相交的一点)，可能出现毛刺；常因单边冲裁，造成压力中心偏移，影响模具的使用寿命；有时也会增加模具的制造困难。因此，应该综合地权衡少无废料排样冲裁技术的利弊，而不是盲目地应用。
三、更改零件外形实现少无废料排样冲裁
一般情况下，产品设计师根据使用要求设计零件和工艺师根据零件产品图编制工艺，这是顺理成章。但是，有时材料就会通过设计师们的手送入废料箱，造成浪费。因此，在对零件进行冲压工艺分析、选择工艺方案时，适当地更改零件外形，使得经更改外形后的零件能成为和合图形，零件与零件之间以及零件与毛坯之间毫无间隙地拼合，就可实现少无废料排样冲裁，这样不仅能够提高材料利用率(高达100%)，还能提高生产效率，减少冲模的加工难度，有助于产品质量的改善。如图3所示的冲压零件，在使用过程中起作用的主要是有关孔的尺寸要素(孔径和孔位)，至于孔以外的金属只是起连接作用和增加强度，即零件的外形尺寸对零件的功能没有显著影响，这就为产品设计师与工艺师的合作提供了条件。
图3更改零件外形，实现少无废料排样冲裁
如果冲裁件的外形不是完整的和合图形，则可以增加“补合”把它拼凑成和合图形。不同的补合将得到不同的和合图形。补合实际上是废料，因而带补合的排样是少废料排样。若将产品稍加修改，使之成为完整的和合图形，虽然这样做没有减少单件耗料，但模具结构大为简化(图4)。
图4补合或更改零件外形，实现少无废料排样冲裁
四、大小零件套裁实现少无废料排样冲裁
在实际生产中，因受板材规格的限制，一些零件在冲裁排样中产生很大的废料，造成浪废。在规模较大的冲压生产中，可以将两种或多种材料各项指标相近、产量协调的零件的毛坯在同一块板材上排样冲裁，从而减少、甚至消除冲裁废料，降低材料消耗(图5)。
图5大小零件套裁
点通
