淺談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇方法

鄺光照（中山凱旋真空技術(shù)工程有限公司,廣東中山528400）

淺談機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇方法

鄺光照
（中山凱旋真空技術(shù)工程有限公司,廣東中山528400）

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各類各樣的機(jī)械被廣泛的應(yīng)用到人們的生活工作中，人們對于機(jī)械的質(zhì)量和性能的追求也與日俱增。對于機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，因此怎樣才能在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)選擇性能優(yōu)良、質(zhì)量好的材料成為機(jī)械設(shè)計(jì)者們不得不面臨的一個(gè)問題。當(dāng)今社會(huì)上倡導(dǎo)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的生活方式，政府也加大了對環(huán)境污染的整治力度。本文以機(jī)械設(shè)計(jì)材料的實(shí)用性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性為標(biāo)準(zhǔn)，提出了幾點(diǎn)機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的可行性高的辦法。

機(jī)械設(shè)計(jì);材料;選擇;辦法

機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)在我國的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起了很大作用，是我國經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，為我國GDP的增長做出了非常大的貢獻(xiàn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與機(jī)械的質(zhì)量有著直接的聯(lián)系，它間接影響著我國經(jīng)濟(jì)的整體水平。隨著社會(huì)的進(jìn)步，在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，我們要考慮的不僅僅是怎樣提高機(jī)械的質(zhì)量，還要積極順應(yīng)科學(xué)發(fā)展觀的要求，為我國經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)目標(biāo)貢獻(xiàn)一份力量。

1　機(jī)械設(shè)計(jì)中選擇材料的意義

我國的重工業(yè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為夕陽產(chǎn)業(yè)，用于生產(chǎn)機(jī)械的原材料也使用過量，而社會(huì)的發(fā)展需要更多的機(jī)械產(chǎn)品，這就造成了需求量高與原材料少的矛盾。為解決這一矛盾，滿足社會(huì)發(fā)展和人們生活的對機(jī)械產(chǎn)品的大量需求，可以從兩個(gè)方面著手，一方面是著力提高機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，在不破壞產(chǎn)品功能的基礎(chǔ)上增加它的的使用年限；另一方面應(yīng)該選擇綠色環(huán)保的材料，同時(shí)注意提高材料的利用率，在有限的材料上創(chuàng)造出無限的價(jià)值，避免不必要的浪費(fèi)。

2　機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇方法

2.1以機(jī)械材料的實(shí)用性和價(jià)格為考察點(diǎn)

（1）在選擇機(jī)械設(shè)計(jì)的材料時(shí)，首先應(yīng)該考慮的問題就是材料的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，這是機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品能否受到人們認(rèn)可的關(guān)鍵。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造中的加工工藝繁多且復(fù)雜，為應(yīng)對各種不同的工藝對機(jī)械設(shè)計(jì)材料的不同的需求，在選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)，應(yīng)該綜合考慮加工時(shí)所要用的工藝標(biāo)準(zhǔn)，在保證不損害材料的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性前提下，選擇合適的機(jī)械設(shè)計(jì)材料。比如，鍛造技術(shù)要求機(jī)械設(shè)計(jì)材料有較高的吸氣性、流動(dòng)性、熱塑性、彈性[1]。如果達(dá)不到工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)影響機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量和使用功能，甚至?xí)驗(yàn)椴牧系牟缓细穸圃觳怀鲈O(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造大多數(shù)情況下需要批量加工，所以在選擇材料時(shí)應(yīng)該選擇產(chǎn)量高、易獲得、價(jià)格低、質(zhì)量好的原材料。

（2）在關(guān)注機(jī)械設(shè)計(jì)材料的實(shí)用性的同時(shí)，還要重視它的經(jīng)濟(jì)性，以能用最少的投資獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。在產(chǎn)品實(shí)用性不受影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員盡量選用價(jià)格低廉的機(jī)械設(shè)計(jì)材料。在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇上，不僅僅要考慮當(dāng)前大價(jià)格成本，還要考慮到材料的回收利用率，制造過程中機(jī)械設(shè)計(jì)材料的利用率，在結(jié)合了各個(gè)因素之后，選擇最佳的機(jī)械設(shè)計(jì)材料。

2.2以機(jī)械材料的綠色環(huán)保性為考察點(diǎn)

社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步離不開機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的推動(dòng)，隨著近些年機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)材料也越來越少，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給自然環(huán)境造成了巨大的傷害。由于機(jī)械設(shè)計(jì)材料都是不可再生資源，有限的資源和無限的社會(huì)需要之間的矛盾日益突出。在這種社會(huì)環(huán)境下，在對機(jī)械設(shè)計(jì)材料進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮材料的環(huán)保性，設(shè)計(jì)人員的選擇重點(diǎn)應(yīng)該放在回收性高、耗能小、成本低的環(huán)保性的材料上[2]。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)階段是機(jī)械制造的開始，堅(jiān)持綠色環(huán)保理念是制造過程的一個(gè)良好開端，在機(jī)械設(shè)計(jì)階段多花一些精力選擇合適的材料，不僅能有效地降低成本，還能減少制作過程中因選用不合適的材料而導(dǎo)致的材料、資金、時(shí)間的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。創(chuàng)新性材料的使用，也可以為設(shè)計(jì)師提供更多的設(shè)計(jì)靈感，從而提高機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用性、美觀性、安全性。

2.3以機(jī)械產(chǎn)品的工作環(huán)境為考察點(diǎn)

因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)材料的性能各有千秋，在不同環(huán)境下工作的機(jī)械產(chǎn)品所需要的材料的性能也會(huì)隨環(huán)境的變化而變化。不同性能的材料在不同的環(huán)境下的物理反應(yīng)也明顯的不同，如果機(jī)械產(chǎn)品的材料選擇出現(xiàn)失誤，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械產(chǎn)品的功能受到影響。例如在高溫、低溫環(huán)境下金屬的熱脹冷縮反應(yīng)十分明顯，設(shè)計(jì)者必須根據(jù)金屬的這一特性根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的工作環(huán)境選用不同的金屬，否則機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量就得不到保障[3]。設(shè)計(jì)師必須充分了解機(jī)械產(chǎn)品的工作環(huán)境，比如氣溫、濕度、噪音等因素都應(yīng)該囊括在內(nèi)，只有這樣在選擇材料的時(shí)候才能充分考慮材料的特性和環(huán)境是否符合，制造出來的機(jī)械產(chǎn)品才能更好地投入生產(chǎn)生活使用。

2.4大膽使用新材料、采用新的制造工藝

科技的進(jìn)步帶給我們的不僅僅是國家綜合實(shí)力的提升，它還應(yīng)該和人們的日常生活息息相關(guān)。科學(xué)家們研制出的新材料不能只在研究室里發(fā)揮作用，還應(yīng)該在社會(huì)生活中發(fā)光發(fā)熱，怎樣才能讓更多的人切實(shí)享受到科技進(jìn)步的福利，是機(jī)械設(shè)計(jì)者們應(yīng)該考慮問題。選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料，把眼光放在傳統(tǒng)材料上的同時(shí)還要注意創(chuàng)新性材料的選擇使用，這不僅可以大大減少數(shù)量緊張的傳統(tǒng)材料的用量，緩解當(dāng)前的矛盾，還有利于發(fā)現(xiàn)新材料的社會(huì)實(shí)用性，讓新材料更好地造福社會(huì)。此外，許多新材料的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的材料，新的制造工藝能夠完成傳統(tǒng)工藝所不能達(dá)到的要求，將這些材料運(yùn)和工藝用于機(jī)械產(chǎn)品，可以在一定程度上提高產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場競爭力，有的新材料還能提高機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命，這在一定意義上提高了產(chǎn)品的節(jié)能環(huán)保性。

3　結(jié)束語

目前能用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的材料有很多，這就給機(jī)械設(shè)計(jì)師在材料的選擇上出了難題。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，必須對要選用的材料性能做深入的研究分析，綜合考慮機(jī)械設(shè)計(jì)材料的實(shí)用性、成本價(jià)格、綠色環(huán)保性和機(jī)械產(chǎn)品的工作環(huán)境等情況，從而選擇合適的材機(jī)械設(shè)計(jì)材料。機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量和速度，是我國經(jīng)濟(jì)中支柱性產(chǎn)業(yè)之一。為了能讓這一行業(yè)保持它原有的活力，提高行業(yè)競爭力，應(yīng)該選用創(chuàng)新性材料和新的制造工藝，為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)注入新的生命力。

[1]劉洋君.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].湖南農(nóng)機(jī),2012(09):92-93.

[2]韓俊平.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用[J].科協(xié)論壇(下半月),2013(12):153-154.

[3]屈新波.現(xiàn)代新材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].北京服裝學(xué)院,2010.

[4]張丹丹.綠色設(shè)計(jì)中材料選擇關(guān)鍵技術(shù)研究[D].山東科技大學(xué),2011.

鄺光照（1985—），男，廣東陽東人，本科，機(jī)械工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。