试论机械设计中的材料的选择和应用

张朋

（贵州理工学院 550000）

摘要：随着我国经济发展步伐的加快，工业化进程逐渐推进，我国的整体机械设计水平也在进步与完善。目前，我国渐渐趋于机械化生产模式，于是市场对机械的需求也随之增加，这也导致用于制作机械的材料可能陷入供不应求的窘境。所以，在机械设计中对材料的选择要坚持经济、环保以及可持续性的原则，本文将针对机械设计中的材料的选择和应用进行讨论。

关键词：机械设计；材料的选择；应用

引言：机械设计中材料的选择和应用在整个机械行业中具有举足轻重的地位，是针对整个行业发展水平的展现，也是整个机械设计的基本元素。如今，各种生产材料琳琅满目，而且随着科学技术水平的提高，各种新材料的研发也在进行中，本文首先以机械设计中材料的分类为切入点导入本文的主题内容。

一、 机械设计中材料的类别

（一）高分子材料

高分子材料具有良好的广泛性与延展性，例如合成纤维或者塑料等都属于高分子材料。高分子材料在整个制备的过程中可以从天然气等可持续能源中进行提取加工，同时消耗的程度也比较低。所以在机械加工材料的选择上比较偏向于高分子材料[1]。

（二） 陶瓷材料

陶瓷材料主要由氮化硅和碳化硅两种成分构成，其密度和硬度都比较大。陶瓷材料的优点就是具有很强的抗压力，而且不容易被腐蚀；其缺点就是易碎，而且造价相对较高，所以在机械设计过程中通常只是用于制作密封性的原件居多。

（三） 金属类材料

金属类材料在整个机械设计中的应用是最为广泛的，由于金属类材料容易被加工，能够满足诸多加工要求，所以使用率极高。其中钢铁的强度非常高，其韧性也比较好，而且造价相对较低，在机械设计被广泛应用[2]。

（四） 新型复合材料

新型复合材料是通过一定的加工技术将两种或两种以上的材料进行混合加工，研制出一种新型的材料，就叫做复合材料。复合材料是根据不同的性能要求来进行材料的搭配，从而达到加工工艺的理想化效果。复合材料又分为金属复合材料与非金属复合材料，其作用也是各有千秋，可以根据实际需要进行检验与选择。

二、机械设计中的材料的选择和应用的具体要求

要想合理科学地选择机械设计材料并加以有效应用，需要对备选材料进行综合性的全面评估，选择应用最能够满足实际需求的材料，其具体要求如下：

（一） 根据实际使用性能选择与应用

根据实际使用性能选择与应用材料是整个机械设计的最基本要求。所以在机械设计的过程中要针对整个机械设备零件进行性能的细致的分析，充分考虑到使用性能的需求之后，再进行选择应用较为符合条件的材料。例如：有些零件对韧性的要求比较高，但是有些零件对密封度的有很大的要求，所以这就需要在实际应用的过程中进行区分与检测，做到科学合理地利用材料[3]。

（二） 根据材料的安全环保性选择与应用

随着科学技术水平的提高，大量研究数据显示出诸多材料的元素对人身体与环境的危害是非常大的。例如一些重金属，如果控制不当，严重者就会导致人体重金属中毒，环境也会受到重金属污染。所以，在机械设计材料的选择与应用方面就务必要坚持安全环保性的原则，这与人类生命安全与大自然的发展息息相关。

（三） 根据材料载荷水平选择与应用

材料的载荷水平会直接影响到整个机械零件的功能，所以在机械设计的过程中要重视对材料载荷水平的检测，从而使零件成品能够将其功能发挥至最大化。所以在进行设计材料的选择之前要针对备选材料进行载荷水平的详细评估，一定要选择载荷水平相对较高的材料进行加工，亦或是采用先进的技术结合实际情况对材料进行后期处理与完善，使其整个载荷水平达到零件设计要求。例如：调质处理法以及渗碳处理法。在实践过程中可以根据需求采取相应的处理措施[4]。

（四） 根据材料的循环利用性选择与应用

我国继续坚持可持续发展战略毫不动摇，所以在机械设计的材料选择与运用上也同样要在实践的过程中深化可持续发展战略。目前我国在机械设计领域应用最广的就是金属类材料，特别是金属类复合材料的出现更是受到了机械设计领域的青睐。但是，这种考虑实际使用性能的基础上选择一些复合材料虽然解决了眼前面临的实用性问题，但是如果当机械报废，却大大提升了材料回收的难度，也会增加其回收成本。所以为了坚持可持续发展的原则，在进行机械设计的材料与选择与运用上还要注重材料的可循环利用性，例如合理选择复合金属材料时要偏向于合成金属种类较为少的材料。选择可循环性好的设计材料是在整个机械设计过程中的重要任务[5]。

三、 机械设计中材料的选择与应用的实际探讨

（一）优化机械产品设计生产业务流程

机械产品设计生产业务流程化实则就是要求相关的技术人员从订单的管理入手进行优化，从根本上使机械产品的质量与效率得到保证。技术人员应该合理设计订单的排产工作，把零件生产的材料提前准备齐全，同时在加工应用的时候要进行监督，从而使整个机械设计中的产品都能够保证材料的品质以及应用方式方法的正确性。同时，这种监督工作一定要落实到每天的工作任务中去，不能忽视关键步骤，时刻将管理与跟踪做到相统一。从采集材料以及投料检验的各个环节都需要专业人员进行技术把关，再根据工程进度来进行订单的安排。所以，优化机械产品设计生产业务流程是提升工作质量与效率的最佳途径。

（二）将机械设计理念贯彻到实际工作中

在进行机械设计的过程中通常在生产第一线的诸多都是专注于技术加工的工人，但是如今市场需求渐渐扩大，其要求标准也慢慢提高，所以，在设计每一个机械的过程中针对材料以及应用都要有一定的设计理念来支撑整个结构。目前，所有生产产业都坚持创新型的绿色设计原则，也就是说在整个机械设计过程中需要从材料的选择与应用上体现出创新性，深化绿色设计观念。所以，这就需要相关的设计人员与生产第一线的技术加工人员进行沟通协调，共同策划出一个万全的方案。在整个机械设计中的材料选择与应用的工程中在不影响正常施工的进度与难度的基础上，选择实用环保型材料，利用创新性的科学技术进行加工生产，最终得到拥有一定设计理念的机械产品。

总而言之，在机械设计中材料的选择与应用的实践探讨中我们不难发现：要想完成加工生产出一个机械成品，不仅需要严格加强整体的产业流程的控制与优化方法，还要在机械设计中融入独特的设计理念，只有这样才能够使最终的成品在质量保障的基础上，更能体现出其价值所在。

结论：综上所述，正确选择与应用机械设计中的材料是对可持续发展战略的重大实践，所以加强机械设计材料选择与应用的监管力度是整个机械行业中的重大课题。随着时代的进步与科学技术的发展，我们对机械设计材料的选择与应用也将继续坚定探索的脚步，从而助我国的机械产业迈向更加辉煌的明天。

参考文献：

[1]任浪浪.机械设计中的材料的选择及使用[J].科技展望，2017，06：46+48.

[2]陈遥韵.探讨機械设计中材料的选择和应用[J].时代农机，2017，02：4+6.

[3]刘锐.关于机械设计的材料选择与应用分析[J].科技创新与应用，2016，04：91.

[4]郭伟.机械设计中工程材料的选择与应用要点[J].装备机械，2016，03：62-65.

[5]邬业萍.机械设计问题中的材料的选择及应用探讨[J].山东工业技术，2016，21：295.endprint