剪切实用计算Word格式文档下载.docx

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销钉受力如图5-12（b）所示。

根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m和n-n两个面向左错动。

所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。

由平衡方程容易求出：

销钉横截面上的剪应力为：

故销钉满足剪切强度要求。

例5-2如图5-13所示冲床，Fmax=400KN，冲头[σ]=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力τb=360MPa。

试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。

图5-13冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图

（1）按冲头压缩强度计算d

所以

（2）按钢板剪切强度计算t

钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面。

例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知[τ]=0.6[σ]，求其d：

h的合理比值。

图5-14螺钉受轴向拉力示意图

螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值：

螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：

当σ、τ同时分别达到[σ]、[τ]时．材料的利用最合理，既

所以可得

------=extPart_01C9B6CD.

第二节 

冲压常用材料的化学成分和力学性能

一、黑色金属

二、有色金属

三、非金属

一、黑色金属 

1.深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能

1）深拉深钢板的化学成分 

深拉深用冷轧钢板主要有08Al、08F、08、及10、15、20钢。

其化学成分如表8—44所示。

表8—44 

深拉深冷轧薄钢板的化学成分（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

钢板

化学成分（质量分数%）

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Cu

Al

08Al

≤0.08

≤0.03

0.35～0.45

≤0.020

≤0.01

≤0.15

0.02～0.07

08F

0.05～0.11

0.25～0.50

≤0.040

≤0.04

≤0.25

≤0.10

—

08

0.05～

0.17～

0.35～

≤

0.12

0.37

0.65

0.035

0.04

0.25

0.10

10

0.07～0.14

0.17～0.37

0.35～0.65

≤0.035

15

0.12～0.19

20

0.17～0.24

（2）影响钢板冲压性能的主要因素 

化学成分、金属组织、力学性能和表面质量等均影响冲压性能

在上述钢号中用量最大的是08钢，并有沸腾钢与镇静钢之分，沸腾钢08F价廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有“应变时效”倾向，对于冲压性能要求高，外观要求严格的零件不适合。

08Al镇静钢板价格较高，但性能均匀，“应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深。

1）08钢中主要元素对冲压性能的影响（表8—45）

表8—45 

主要元素对08钢冲压性能的影响

元素名称

对冲压性能的影响

增加Fe

C的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，使冲压性能恶化，特别是当Fe

C出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大

硅溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用硅脱氧

锰的直接影响不大，锰和硫形成MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响

磷显著地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利

形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能不利

是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显著降低钢板的“应变时效”倾向，容易得到“饼形”铁素体晶粒，改善冲压性能。

钢中铝的最佳含量为其质量分数

=（0.03～0.05）%

2）深拉深冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表8—46）

表8—46 

深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别

钢板状态

钢号及拉深级别

ZF 

HF

F

Z

05F，8F，10F

08b，15F，20F，08，10，15，20

05F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20

冷轧

6，7，8或“饼形”

6，7，8，9或“饼形”

6，7，8

6，7，8，9

5，6，7，8，9

1）铝镇静钢08Al按其拉深质量分为三级：

ZF—拉深最复杂零件；

HF—拉深很复杂零件；

F—拉深复杂零件

2）其他深冲薄钢板（包括热轧板）按冲压性能分级为：

Z—最伸拉深件；

S—深拉深件；

P—普通拉深件

3）深拉深冷轧薄钢板的力学性能（表8—47）

表8—47 

深拉深冷轧薄钢板的力学性能（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

钢号

级别

厚度/mm

/MPa

/（%）

不小于

ZF

HF

全部

>

1.2

<

260～330

260～340

260～350

200

210

220

240

44

42

39

0.66

0.70

≤4

280～370

280～390

34

32

30

280～400

280～420

28

300～420

300～440

29

340～460

360～480

27

26

25

360～500

360～510

24

4）深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（表8—48）

表8—48 

深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度

（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

钢板厚度

钢号及级别

08A1

08、08F

10、15、20

Er值（杯突试验深度）不小于

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

9.5

9.8

10.3

10.6

10.8

11.2

11.3

11.5

11.7

11.8

12.0

9.3

9.6

10.1

10.5

10.7

11.0

11.4

11.6

12.1

12.2

12.3

9.1

9.4

9.9

10.9

11.1

11.9

9.0

9.7

10.0

8.4

8.9

9.2

10.4

8.0

8.5

10.2

8.6

8.8

7.4

7.8

8.2

2.常用材料的力学性能

（1）黑色金属材料的力学性能（表8—49）

表8—49 

黑色金属材料的力学性能

材料名称

材料牌号

材料状态

抗剪强度

抗拉强度

伸长率

屈服点

弹性模量

电工用工业纯铁C>

0.025

DT1

DT2

DT3

已退火的

180 

230

26 

电工硅钢

D11、D12

D21、D31

D32、D370

D310~340

S41~48

190

普通碳素钢

Q195

未经退火的

260~320

315~390

28~33

195

Q215

270~340

335~410

26~31

215

Q235

310~380

375~460

21~26

235

Q255

340~420

410~510

19~24

255

Q275

400~500

490~610

15~20

275

碳素工具钢

220~310

280~390

180

10F

260~360

330~450

190000

15F

220~340

280~420

260~340

300~440

198000

250~370

320~460

270~380

340~480

280

202000

280~400

360~510

35

250

21000

320~440

400~550

360~480

450~600

22

300

201000

400~520

500~650

320

40

420~540

520~670

18

340

213500

45

440~560

550~700

16

360

204000

50

已正火的

440~580

550~730

14

380

220000

55

550

670

43

390

60

700

12

410

208000

65

600

730

420

70

760

9

430

210000

T7~T12

T7A~T12A

750

T8A

冷作硬化的

600~950

750~1200

优质碳素钢

10Mn

400~580

211000

65Mn

400

合金结构钢

25CrMnSiA

25CrMnSi

已低温退火的

400~560

500~700

950

30CrMnSiA

30CrMnSi

440~6000

550~750

1450

850

优质弹簧钢

60Si2Mn

60Si2MnA

65SiWA

720

900

1200

200000

640~960

800~1200

1400

1600

不锈钢

1Cr13

320~380

400~470

21

2Cr13

320~400

450

3Cr13

400~480

500~600

480

4Cr13

500

1Cr18Ni19

2Cr18Ni19

经过热处理的

460~520

580~640

已碾压冷作硬化的

800~880

1000~1100

38

1Cr18Ni9Ti

热处理退软的

430~550

540~700

（2）钢在加热时的抗剪强度（表8—50）

表8—50 

钢在加热状态的抗剪强度 

（单位：

MPa）

（3）普通碳素钢冷弯实验指标（8-51）

表8—51 

普通碳素钢冷弯试验指标 

（GB700—1988）

牌号

试样方向

冷弯试验B=2a180°

备注

钢材厚度或直径/mm

≤60

60～100

100～200

弯心直径d

纵

各牌号A级钢的冷弯试验，在需方有要求时才进行

冷弯试验合格时，抗拉强度上限可以不作交货条件

横

0.5a

1.5a

2a

a

2.5a

3a

3.5a

4a

4.5a

注：

B—试样宽度

二、有色金属 

有色金属的力学性能（表8—52）

表8—52 

有色金属的力学性能

牌 

号

抗剪强度τ/MPa

弹性模量E/MPa

铝

1070A,1050A　1200

已退火

80

75～110

50～80

72000

冷作硬化

100

120～150

4

120～240

铝锰合金

3A21

70～100

110～145

19

71000

半冷作硬化

100～140

155～200

13

130

铝镁合金

铝镁铜合金

SA02

130～160

180～230

70000

160～200

230～280

高强度铝镁铜合金

7A04

170

淬硬并经人工时效

350

460

镁锰合金

MB1

MB8

120～140

170～190

3～5

98

43600

220～230

12～24

140

40000

190～200

240～250

8～10

160

硬铝

2Al12

105～150

150～215

淬硬并经自然时效

280～310

400～440

368

淬硬后冷作硬化

280～320

400～460

纯铜

T1、T2、T3

软

108000

硬

3

130000

黄铜

H62

260

100000

半硬

H68

110000

115000

铅黄铜

HPb59-1

142

93000

5

105000

锰黄铜

HMn58-2

520

锡磷青铜

锡锌青铜

QSn4-4-2.5

QSn4-3

特硬

650

1～2

546

124000

铝青铜

QAl17

退火

186

不退火

560

115000～130000

铝锰青铜

QAl9-2

92000

硅锰青铜

QBi3-1

280～300

350～380

40～45

239

120000

480～520

600～650

540

560～600

700～750

铍青铜

QBe2

240～480

300～600

250～350

117000

660

2

1280

132000～141000

白铜

B19

锌白铜

BZn15-20

207

1

486

126000～140000

镍

Ni-3～Ni-5

470

210000～230000

德银