2.剪切强度计算 (1) 剪切强度条件
剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。
??
Fs?[?]A
(5-6)
这里[τ]为许用剪应力，单价为Pa或MPa。
由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷τ0，再除以安全系数n，得许用剪应力[τ]。
n
各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：
对脆性材料：
[?]??0
(5-7)
[?]?0.6:0.8[?] [?]?0.8:1.0[?]
(2) 剪切实用计算
剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。下面通过几个简单的例题来说明。
例5-1 图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，[τ]＝30MPa，直径d=20mm。挂钩及被连接板件的厚度分别为t＝8mm和t1＝12mm。牵引力F=15kN。试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图
解：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：
Fs?销钉横截面上的剪应力为：
F2
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=360 MPa。试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
Fs15?103????23.9MPa<[?]A2??(20?10?3)24
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图
解：(1) 按冲头压缩强度计算d
?=所以
FmaxFmax??[?]?d2A4
(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。
4Fmax4?400?103d???0.034m?3.4cm?[?]??400?106
FsFmax???bA?dt
??所以
例5-3 如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知[τ]=[σ]，求其d：h的合理比值。
Fmax400?103t???0.0104m?1.04cm?26?d?b??3.4?10?360?10
图5-14 螺钉受轴向拉力示意图
解：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：
FN4F??[?]A?d2 FsF??[?]A?dh
??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
F4F?0.62?dh?d
d:h?2.4
------=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）
化学成分（质量分数 %） C ≤ ～ ～ ～ ～ ～ Si ≤ ≤ ～ ～ ～ ～ Mn ～ ～ ～ ～ ～ ～ P ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ S ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Ni ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Cr ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Cu ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Al ～ — — — — — 钢板 08Al 08F 08 10 15 20 （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 C 增加FeC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FeC出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大 Si Mn P S 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Al 素体晶粒，改善冲压性能。钢中铝的最佳含量为其质量分数=（～）% 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 号 及 拉 深 级 别 钢板状态 冷轧 ZF HF 08Al F 05F，8F，10F 6，7，8，9或“饼形” Z 08b，15F，20F，08，10，15，20 6，7，8，9 S 05F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20 5，6，7，8，9 6，7，8或“饼形” 6，7，8 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 ZF 厚度/mm 全部 /MPa /MPa /（%） 不 小 于 08Al 260～330 200 44 HF F Z 08F S P Z 08 S P Z 10 S P Z 15 S P Z 20 S P 全部 > < 260～340 260～350 260～350 260～350 280～370 210 220 220 240 — — — — — — — — — — — — — — — 42 39 42 42 34 32 30 32 30 28 30 29 28 27 26 25 26 25 24 — — — — — — — — — — — — — — — — — — ≤4 280～390 280～390 280～400 ≤4 280～420 280～420 300～420 ≤4 300～440 300～440 340～460 ≤4 360～480 360～480 360～500 ≤4 360～510 360～510 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）
钢号及级别 钢板厚度 ZF 08A1 HF F Z 08、08F S P 10、15、20 Z S Er值（杯突试验深度）不小于 — — — — — — — — — — — — — — — — — — —
剪切计算和常用材料强度
