CNC 切割时如何在 4x8 板上排版零件
当 CNC 订单用到板材时,板材张数往往是报价里最大的一项材料费。决定这个数字的是排版(nesting),也就是零件在每张板上的摆放方式。排得更紧凑,小订单能省一张板,大订单能省好几张。下面讲讲原理,以及你在设计时能做些什么。
板材没有标称的那么大
一张「4×8」的胶合板或 MDF 是 48 × 96 in。公制板通常是 1220 × 2440 mm,略大一些。波罗的海桦木则常见 5×5 ft(60 × 60 in,即 1525 × 1525 mm)的板幅。但并不是全部面积都能用:
- 边距。 创客会在四周留出一圈,用来打螺丝、上夹具,或者因为出厂边不一定直、不一定方。半英寸到一英寸很常见。
- 零件间隙。 刀具会去掉一条与直径同宽的通道。每个零件旁边都需要这条间隙:1/4 in 的刀意味着零件之间要留 1/4 in。在等离子切割台上,这个间隙是切缝,通常更窄。
- 缺陷。 胶合板可能有空洞、补片或破损的角,创客会避开。
基本算法
对于简单网格排列的相同矩形零件:
横向数量 = 向下取整((板宽 − 2 × 边距 + 间隙)÷(零件宽 + 间隙))
纵向同理,然后相乘。板材一侧的「+ 间隙」是因为最后一个零件后面不需要间隙。
例子: 12 × 18 in 的层板,排在 4×8 板上,1/4 in 刀,1/2 in 边距。
- 可用宽度:48 − 1 = 47 in。横向:向下取整(47.25 ÷ 12.25)= 3。
- 可用长度:96 − 1 = 95 in。纵向:向下取整(95.25 ÷ 18.25)= 5。
- 每张板 15 件。
把零件旋转 90°,得到向下取整(47.25 ÷ 18.25)× 向下取整(95.25 ÷ 12.25)= 2 × 7 = 14,所以第一种方向更好。四十件不管怎么排都需要三张板。
板材排版计算器 会替你算,两个方向都试,支持英寸或毫米,以及 4×8、公制和 5×5 板。
小改动省下一张板
网格排版在边缘附近毫不留情。在例子中,15.5 in 宽的零件横向能放三件(3 × 15.5 + 2 × 0.25 = 47 in,刚好在 47 in 可用宽度内)。到了 15.75 in,就只能放两件,你损失了三分之一张板。
如果设计有余地,检查一下零件尺寸离这种临界点有多近。从一个不关键的尺寸上削掉四分之一英寸,有时就能多出一整排。
纹理方向
胶合板有面板纹理,外露零件很在意这一点。柜门、抽屉面板和桌面通常需要纹理朝同一方向。这样创客就不能随意旋转零件来多放几件。
如果某些零件不在乎纹理方向(隐藏的背板、要上漆的层板、MDF),请说明。这给了创客更多空间去紧凑排版。
混合零件和异形排版
真实项目里很少全是相同的矩形。一个书架有侧板、层板、背板和顶板。带排版功能的 CAM 软件(VCarve、Aspire、Fusion 以及专用排版工具)会自动摆放各种形状,通过旋转和嵌套尽量用满板材。弧形和不规则零件可以嵌进彼此的开口里。
这就是为什么创客算出的板材张数可能比你手算的少。也是为什么一次性把完整开料清单放进一个订单,通常比零零散散地下单更便宜:形状越多,排版软件填补空隙的办法就越多。
余料
每张板都会留下余料。问问创客能否把余料随订单一起寄回(试切和小项目很有用),或者能否用上一张板的余料切小零件——有些创客会在价格里体现这一点。
连接点、洋葱皮和小零件
大板上的小零件需要固定。创客会用连接点(留着不切的小桥)或洋葱皮(在切缝底部留一层薄皮,之后再修掉)。很小的零件可能需要额外间距才能放下连接点。如果有几十个小零件,请提前说明,这会同时影响排版和后处理时间。
板英尺与成本
板材按张出售,但如果要和实木比较,板英尺(board feet)这个数字会有帮助。1 板英尺是 12 × 12 × 1 in,所以一张 3/4 in 厚的 4×8 板是 48 × 96 × 0.75 ÷ 144 = 名义 24 板英尺。
报价通常按用掉的板材张数计算材料,有时会把最后一张部分使用的板按比例计入。机时取决于刀路长度而不是板材张数,所以紧凑排版能省材料,但省不了多少切削时间。
测量实际厚度
如果零件要插接,实际板厚比标签更重要。「3/4 in」胶合板常常略薄,公制波罗的海桦木是 18 mm。请创客在批量切割前测量板材并调整槽宽。
要提供什么
- 开料清单:零件名、宽、长、厚、数量,以及需要时的纹理方向。
- 非矩形零件的 1:1 DXF 或 SVG 文件。
- 是否需要退回余料。
- 材料和等级(例如 3/4 in 波罗的海桦木,B/BB 面),或「由创客决定」。
- 表面处理、交期,以及自取还是配送。
然后发布需求,让创客排版并报价。发布免费,没有买家手续费,在零件送达、你确认收货之前,付款由平台暂扣。