钣金排版：优化金属加工布局

钣金排版是指在金属板材上排列零件，让切割留下的废料尽可能少的做法。对于切割矩形零件——支架、平板、盖板、底板、角撑板——的木工或创客来说，这在数学上就是您在胶合板上早已解决的那个装箱问题：放下零件、留出切割缝、数清板材。CutPlan能处理这个问题的两面：矩形零件走板材优化器，而绘制或从SVG导入的轮廓则按其真实形状排版。它不做的是CAM：它给出的是布局和切割清单，而不是刀路。本指南诚实地划清这条界线，给出您需要输入的金属专用数值，并通过一个实例演算，让您看清优化器在哪里物有所值、在哪里您仍然需要专用的CAM软件。

如果您从未运行过排版布局，请先阅读切割清单优化完整指南掌握基础知识，然后再回到本文了解金属特有的调整。

两种排版方式，以及您实际面对的是哪一种

"排版"这个词涵盖两个截然不同的问题，选错工具不是浪费钱，就是浪费材料。

矩形排版把每个零件视为它的外接矩形，再把这些矩形排到板材上。这正是板材切割优化器所做的事。它适合任何轮廓本身就是矩形的零件，或者您之后要钻孔、开槽或折弯的矩形毛坯。加工工作中矩形件的比例高得出人意料：电气柜面板、机器防护罩、搁板、安装支架、炉底板，以及折弯成盒的展开毛坯，最初都是矩形。

真正排版（也称为轮廓排版或自由形式排版）把零件的真实轮廓以多种旋转角度拼在一起，把一个零件的凹口绕着另一个零件的凸起塞进去。在满是L形、圆盘、三角形或异形支架的作业上，真正排版能比矩形布局把材料利用率提高10%到25%，因为外接矩形浪费掉的空间全都变得可用。直到不久前，这还需要CAD几何数据和付费的CAM软件；现在CutPlan可以对您绘制或以SVG导入的轮廓做到这一点，而DXF/DWG导入和刀路仍然属于CAM。

一个快速判断：如果您能把零件写成"宽 × 高 × 数量"的清单，矩形排版就能满足您。如果您的零件只有画成轮廓图才说得清，请在零件编辑器中绘制它们，或导入SVG，CutPlan会按真实形状、以90度为步进，把它们排在矩形旁边。留在工具之外的是机器这一侧：CAD图纸的DXF或DWG导入，以及带引入线和微连接的刀路。这仍然属于CAM，本文其余部分谈的是矩形作业，而金属上的大部分节省正来自这里。

当材料从胶合板换成金属时，哪些会变

排料算法并不在乎自己排的是橡木还是铝材。但有四个实际输入会变化，而把它们弄错正是布局在车间里翻车的原因。

• 切割缝取决于工艺，而不是某一片锯片。锯只有一个锯缝。金属切割的切割缝范围很宽，取决于您用什么方式切开材料，而您输入的数值会直接改变每个零件的尺寸。在这里靠猜是最常见的错误，下表以及我们的锯缝详解都有说明。
• 旋转通常是免费的收益。木材有纹理，板件往往被锁定在一个方向。大多数金属没有方向性结构，所以您可以放手让优化器把零件旋转90度，通常能换来5%到12%更紧凑的排布。例外是不锈钢和阳极氧化铝上的拉丝、带纹理或有方向性图案的表面处理：请把它们完全当作木材纹理对待，保持方向固定。
• 热量需要喘息空间。等离子和激光切割会把热量灌进板材。在薄板（3毫米以下）上，挤在一起的零件可能翘曲，或者第二刀会让第一刀的零件变形。在切割缝之外再加1到3毫米的零件间距，可以让一条切边的热影响区远离相邻零件。水刀是冷切割，不需要热间距。
• 夹持区域是禁区。切割时固定板材的任何装置下方都不能放零件。在CNC切割台上，被夹持的边缘通常占10到25毫米。请把它作为边缘修剪输入，优化器就永远不会把零件放到机器够不到的地方。

各切割方法的切割缝宽（照表输入，不要靠猜）

切割缝是切割过程去除掉的那一条材料的宽度。设得太低，成品零件会偏大、互相顶死；设得太高，则浪费库存，还可能报错所需的板材数量。以下是典型的工作范围——请务必对照您自己的机器并用试切确认。

有两点是表格体现不了的。第一，切割缝通常随材料变厚而变宽，因此一条2毫米的等离子切割缝（在3毫米钢板上）可能在20毫米厚板上扩大到3.5毫米。第二，热切割的切割缝并不沿切割路径对称分布，但就矩形排版而言，输入总的切割缝宽已经足够接近。如果您的机器软件已经对刀路做了补偿，请在优化器中把切割缝宽输入为零，让机器全权处理，否则就会重复计算。

应设置为库存的标准金属板材尺寸

在排任何零件之前，先把库存定义准确。订对板材尺寸往往比排版本身的杠杆更大，这一点和木材完全一样——参见完整的标准板材尺寸指南。

• 低碳钢：2440 × 1220毫米（即4×8英尺板）是全球默认尺寸。3000 × 1500毫米在欧洲和亚洲同样常见，排大零件时效率更高。
• 铝材：2440 × 1220毫米和2500 × 1250毫米是主要尺寸，另有更宽的特殊库存可选。
• 不锈钢：与低碳钢一致，为2440 × 1220毫米和3000 × 1500毫米。由于不锈钢的价格是低碳钢的3到5倍，每一个百分点的利用率都更加要紧。
• 板厚：从0.5毫米薄板到25+毫米厚板都有。板越厚越贵、切得越慢，因此紧凑排版的回报随厚度而上升。

实例演算：从6毫米低碳钢切出40个支架

数字能把权衡说清楚。假设您需要40块尺寸各异的矩形安装板，在等离子切割台上从6毫米低碳钢上切出。库存是2440 × 1220毫米的板材，每张约$120。您的等离子切割缝宽是2.5毫米，另加2毫米热间距，切割台沿两条边各夹持20毫米。

• 目测的手动布局：按整齐的行手工摆放零件、不考虑旋转，这批活要用7张板。那是$840的钢材，其中约38%变成废料进了余料箱。
• 矩形优化器，开启旋转：让软件旋转零件并在每张板上混排不同尺寸，同样的40个零件落到5张板上。即$600，约14%废料，单个作业节省$240。
• 矩形装箱挽回不了的部分：如果这些平板带有大的转角切口，把它们画成形状、让优化器按真实轮廓排版，也许能把它们互相咬合排进4张板。最后这一张板的利用率，只有当几何形状和材料价格撑得起额外的绘图工作时才存在。

如果每周都跑这样一批活，仅矩形优化一项每年就能在低碳钢上节省超过$12,000。换成每张$400+的不锈钢，同样的布局选择就会摆向接近$40,000。重点不在精确数字，而在于最大、最便宜的收益——从目测排行进步到认真的矩形排版——在您画下任何一个轮廓之前就可以免费拿到。关于自动化与手工布局的更全面比较，请参阅CNC排版与手动切割清单。

在优化器中设置金属参数：分步操作

下面是把一个金属作业转换到CutPlan中的确切步骤：

• 先定义库存。输入您真实的板材尺寸；如果您保留余料，请把可用的余料添加为额外库存——并勾选"优先使用我保存的余料"，因为默认情况下优化器会把一块余料按整张新板来计价，不会优先使用它。
• 把夹持区域设为边缘修剪。把被夹持的边缘（例如20毫米）修剪掉，任何零件都不会落在机器夹住板材的位置。
• 按上表输入切割缝宽；若机器已作补偿则输入零。这是最容易坑到您的一个数值，务必用试切确认。
• 为热切割添加零件间距。优化器没有单独的间距字段，因此请把它折算进切割缝宽：等离子和激光切割时输入切割缝宽加1到3毫米，作为一个数值；水刀只输入切割缝宽本身。
• 除非表面有方向性，否则启用旋转。只有拉丝或带纹理的板材才需要关闭。
• 检查布局，然后导出。对布局做常识性检查后再往下传递。要把几何数据送进控制器，请参阅我们的DXF导出CNC指南，其中详细讲解了文件准备。

有一个诚实的局限值得说明白：优化器输出的是排料方案、切割清单和布局的DXF，而不是带引入线、微连接和穿孔点的机器就绪刀路。它告诉您需要几张板、每个零件放在哪里。真正的刀路仍然归控制器或CAM环节负责。对大多数矩形作业来说，这种分工完全够用，也正因如此，一款免费的板材工具足以敲定板材数量和布局，而刀路留在它该在的地方。

常见问题