冲裁力计算-剪切强度.doc

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
≤0.03
≤0.01
≤0.03
≤0.15
0.02～0.07
08F
0.05～0.11
≤0.03
0.25～0.50
≤0.040
≤0.04
≤0.25
≤0.10
≤0.25
—
08
0.05～0.12
0.17～0.37
0.35～0.65
≤0.035
≤0.04
≤0.25
≤0.10
≤0.25
—
10
0.07～0.14
0.17～0.37
0.35～0.65
≤0.035
≤0.04
≤0.25
≤0.15
≤0.25
—
15
0.12～0.19
0.17～0.37
0.35～0.65
≤0.040
≤0.04
≤0.25
≤0.25
≤0.25
—
20
0.17～0.24
0.17～0.37
0.35～0.65
≤0.040
≤0.04
≤0.25
≤0.25
≤0.25
—
（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
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
Mn
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
P
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
S
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
Al
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
S
08Al
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
/MPa
/（%）

不 小 于
08Al
ZF
HF
F

全部
全部
>1.2
1.2
<1.2
260～330
260～340
260～350
260～350
260～350
200
210
220
220
240
44
42
39
42
42
0.66
0.70
—
—
—
08F
Z
S
P
≤4
280～370
280～390
280～390
—
—
—
34
32
30
—
—
—
08
Z
S
P
≤4
280～400
280～420
280～420
—
—
—
32
30
28
—
—
—
10
Z
S
P
≤4
300～420
300～440
300～440
—
—
—
30
29
28
—
—
—
15
Z
S
P
≤4
340～460
360～480
360～480
—
—
—
27
26
25
—
—
—
20
Z
S
P
≤4
360～500
360～510
360～510
—
—
—
26
25
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
ZF
HF
F
Z
S
P
Z
S
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
1.2
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
10.8
11.0
11.2
11.3
11.4
11.6
11.8
12.0
12.1
12.2
12.3
9.1
9.4
9.9
10.3
10.5
10.7
10.9
11.1
11.3
11.4
11.5
11.7
11.9
12.0
12.1
12.2
9.0
9.4
9.7
10.0
10.3
10.5
10.8
11.0
11.2
11.3
11.5
11.6
11.8
11.9
12.0
12.1
8.4
8.9
9.2
9.5
9.9
10.1
10.4
10.6
10.8
11.0
11.2
11.4
11.6
11.7
11.8
11.9
8.0
8.5
8.9
9.3
9.6
9.9
10.2
10.4
10.6
10.8
11.0
11.2
11.4
11.5
11.7
11.8
8.0
8.4
8.6
8.8
9.0
9.2
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
7.4
7.8
8.0
8.2
8.4
8.6
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
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
/MPa
抗拉强度
/MPa
伸长率

屈服点
/MPa
弹性模量
/MPa
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

已退火的

190
230
26

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
08F
已退火的
220~310
280~390
32
180

10F
260~360
330~450
32
200
190000
15F
220~340
280~420
30
190

08
260~340
300~440
29
210
198000
10
250~370
320~460
28
—

15
270~380
340~480
26
280
202000

20

280~400
360~510
35
250
21000
25
320~440
400~550
34
280
202000
30
360~480
450~600
22
300
201000
35
400~520
500~650
20
320
201000
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
550
 700
12
410
208000
65
600
 730
10
420
—
70
600
 760
9
430
210000

碳素工具钢

T7~T12
T7A~T12A
已退火的
600
750
10
—
—
T8A
冷作硬化的
600~950
750~1200
—
—
—
优质碳素钢
10Mn
已退火的
320~460
400~580
22
230
211000
65Mn
600
750
12
400
21000
合金结构钢
25CrMnSiA
25CrMnSi
已低温退火的
400~560
500~700
18
950
—
30CrMnSiA
30CrMnSi
440~6000
550~750
16
1450
850
—

优质弹簧钢

60Si2Mn
60Si2MnA
65SiWA
已低温退火的
720
900
10
1200
200000
冷作硬化的
640~960
800~1200
10
1400
1600
—
不锈钢
1Cr13
已退火的
320~380
400~470
21
420
210000
2Cr13
320~400
400~500
20
450
210000
3Cr13
400~480
500~600
18
480
210000
4Cr13
400~480
500~600
15
500
210000
1Cr18Ni19
2Cr18Ni19
经过热处理的
460~520
580~640
35
200
200000
已碾压冷作硬化的
800~880
1000~1100
38
220
200000
1Cr18Ni9Ti
热处理退软的
430~550
540~700
40
200
200000
 （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

Q195
纵
0
—
—
   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
Q215
纵
0.5a
1.5a
2a
横
a
2a
2.5a
Q235
纵
a
2a
2.5a
横
1.5a
2.5a
3a
Q255

2a
3a
3.5a
Q275

3a
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
材料名称
牌  号
材料状态
抗剪强度τ/MPa
抗拉强度
/MPa
伸长率
/(%)
屈服点
/MPa
弹性模量E/MPa
铝
1070A,1050A　1200
已退火
80
75～110
25
50～80
72000
冷作硬化
100
120～150
4
120～240
铝锰合金
3A21
已退火
70～100
110～145
19
50
71000
半冷作硬化
100～140
155～200
13
130
铝镁合金
铝镁铜合金
SA02
已退火
130～160
180～230
—
100
70000
半冷作硬化
160～200
230～280
210
高强度铝镁铜合金
7A04
已退火
170
250
—
—
—
淬硬并经人工时效
350
500
460
70000
镁锰合金
MB1
MB8
已退火
120～140
170～190
3～5
98
43600
已退火
170～190
220～230
12～24
140
40000
冷作硬化
190～200
240～250
8～10
160
硬铝
2Al12
已退火
105～150
150～215
12
—
—
淬硬并经自然时效
280～310
400～440
15
368
72000
淬硬后冷作硬化
280～320
400～460
10
340
纯铜
T1、T2、T3
软
160
200
30
70
108000
硬
240
300
3
380
130000
黄铜
H62
软
260
300
35
380
100000
半硬
300
380
20
200
—
硬
420
420
10
480
—
黄铜
H68
软
240
300
40
100
110000
半硬
280
350
25
—
硬
400
400
15
250
115000
铅黄铜
HPb59-1
软
300
350
25
142
93000
硬
400
450
5
420
105000
锰黄铜
HMn58-2
软
340
390
25
170
100000
半硬
400
450
15
—
硬
520
600
5
锡磷青铜
锡锌青铜
QSn4-4-2.5
QSn4-3
软
260
300
38
140
100000
硬
480
550
3～5

特硬
500
650
1～2
546
124000
铝青铜
QAl17
退火
520
600
10
186
—
不退火
560
650
5
250
115000～130000
铝锰青铜
QAl9-2
软
360
450
18
300
92000
硬
480
600
5
500
—
硅锰青铜
QBi3-1
软
280～300
350～380
40～45
239
120000
硬
480～520
600～650
3～5
540
—
特硬
560～600
700～750
1～2
—
—
铍青铜
QBe2
软
240～480
300～600
30
250～350
117000
硬
520
660
2
1280
132000～141000
白铜
B19
软
240
300
25
—
—
硬
360
450
3
锌白铜
BZn15-20
软
280
350
35
207
—
硬
400
550
1
486
126000～140000
特硬
520
650
—

镍
Ni-3～Ni-5
软
350
400
35
70
—
硬
470
550
2
210
210000～230000
德银
BZn15-20
软
300
350
35
—
—
硬
480
550
1
特硬
560
650
1
锌
Zn-3～Zn-6
—
120～200
140～230
40
75
80000～130000
铅
Pb-3～Pb-6
—
20～30
25～40
40～50
5～10
15000～17000
锡
Sn1～Sn4
—
30～40
40～50
—
12
41500～55000
钛合金
TA2
退火
360～480
450～600
25～30
—
—
TA3
440～600
550～750
20～25
TA5
640～680
800～850
15
800～900
104000
镁合金
MB1
冷态
120～140
170～190
3～5
120
40000
MB8
150～180
230～240
14～15
220
41000
MB1
预热
300℃
30～50
30～50
50～52
—
40000
MB8
50～70
50～70
58～62
—
41000
银
—
—
—
180
50
30
81000
可伐合金
Ni29Co18
—
400～500
500～600
—
—
—
康铜
BMn40-1.5
软
—
400～600
—
—
—
硬
—
650
—
—
—
钨
—
已退火
—
720
0
700
312000
未退火
—
1491
1～4
800
380000
钼
—
已退火
20～30
1400
20～25
385
280000
未退火
32～34
1600
2～5
595
300000
三、非金属 
（1）非金属材料的极限抗剪强度（表8—53）
表8—53  非金属材料的极限抗剪强度   （单位：MPa）
材 料 名 称
极限抗剪强度τ
管状凸模裁切
普通凸模冲裁
纸胶板
布胶板
玻璃布胶板
金属箔的玻璃布胶板
金属箔的纸胶板
环氧酚醛玻璃布板
工业橡胶板
石棉橡胶
人造橡胶，硬橡胶
层压纸板
层压布板
绝缘纸板
厚纸板
软钢纸板
有机玻璃
聚氯乙烯
氯乙烯
赛璐咯
皮革
工业用皮革
工业用毛毡
桦木胶合板
漆布、绝缘漆布
云母
人造云母
硬钢纸板
100～130
90～100
120～140
130～150
110～130
180～210
1～6
40
40～70
100～130
90～100
40～70
30～40
20～40
70～80
60～80
30～40
40～60
6～8
—
4～5
10
30～60
50～80
120～150
30～50
140～200
120～180
160～185
160～220
140～200
210～240
20～80
—
—
140～200
120～180
60～100
40～80
20～30
90～100
100～130
50
80～100
30～50
45～55
—
—
—
60～100
140～180
40～45
（2）非金属材料加热时的抗剪强度（表8—54）
表8—54  非金属材料加热时的抗剪强度
材料
温度/℃
抗剪强度τ/MPa
孔的直径/mm
1～3
3～5
5～10
>10
纸胶板
22
70～100
105～130
147～177
118～137
108～127
118～147
98～118
98～108
98～108
88～98
88～98
98～108
93
88
布胶板
22
80～100
127～147
98～118
118～127
78～108
103～118
88～98
88～98
69～78
玻璃布胶板
22
80～100
157～181
119～137
147～152
113～118
147
108
39～127
88～98
玻璃纤维丝胶板
22
80～100
137～157
98～118
127～137
88～108
118～127
88
69
39
有机玻璃
22
70～80
88～98
59～78
78～88
69
69～78
49
69
39
聚氯乙烯塑料
22
100
118～127
59～78
98～108
49～59
49～88
39～49
59～78
39
赛璐咯
22
70
78～98
49
69～78
39
59～64
34
59
29
注：表列抗剪强度用于普通凸模冲裁时的计算值。