机械设计加工中的材料选择问题分析

陈晓斌

摘  要：在当今时代，我国的经济呈现出高速发展之势，机械工业的设计领域日渐强大与先进。机械设计领域内部通常会与多个环节以及工序相联系，同时机械产品的设计与加工和产品完工时的品质、应用范围有着不可分割的联系，只有使用优等的机械设计加工材料才能够确保设备在使用时的质量、寿命以及使用者的安全，因此，一定要将机械在设计与加工中所用到的材料作为首要研究目标，并引起机械设计与建造者足够高的重视。

关键词：材料选择;问题分析;机械设计;加工

中图分类号：TH122         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0100-02

Abstract： In the present era， the economy of our country is showing the trend of rapid development， and the design field of machinery industry is becoming more and more powerful and advanced. The field of mechanical design is usually related to multiple links and processes. At the same time， the design of mechanical products is inextricably linked to the quality and scope of application when the products are completed. Only the use of superior mechanical design and processing materials can ensure the quality and life of the equipment and the safety of users. Therefore， the materials used in the design and processing of machinery must be taken as the primary research objective and lead the mechanical design and the construction person to pay enough attention.

Keywords： material selection; problem analysis; mechanical design; machining

引言

自我国改革开放完成以后，与世界各国之间的交流与联系愈发紧密，在当前阶段，我国的轻、重工业展现出了巨大的发展潜力，这极大地推进了机械设备制造领域的进一步发展。

1 材料的选择在机械设计中所具有的关键意义

优质机械材料的使用能够促进我国机械制造领域进一步的发展，在机械使用寿命以及性能方面有着极为关键且不可忽视的作用。想要使产品最终性能与质量得到显著提升就一定要挑选出最为合适的材料，只用借助这种方法，才能够使企業在机械设计领域激烈的竞争当中存活下来，并继续发展下去。

众所周知，材料的选择对产品性能以及质量紧密相关，因此材料的选择便是机械制造整个过程中最为关键与重要的一个环节。除此之外，是否合理的选择机械材料，严重影响着产品最后实际功能的发挥。在当前这一阶段，各国都在倡导绿色环保，为了使我国资源得到良好保护，并提高资源的使用效率，一定要在机械制造的过程当中遵循可持续发展原则，对材料质量和性价比进行着重考量，从而保证我国的机械设计制造行业能够取得稳步、健康成长。同时，由于当今经济发展速度较快，社会各个行业对于机械产品需求愈发扩大，所以一定要将产品性能与质量作为根本基础，不断推进机械设计制造行业的创新发展。

2 在机械的设计与加工过程中对于不同类型材料的挑选

2.1 金属型加工材料

金属对于机械设计具有着极为关键且无法忽视的作用，金属材料通常具有着较为出色的理化能力，是当前阶段应用较为广泛的一种材料，在实际的机械设计过程中最常见的便是铁、锡以及铝等，当然其中还有一些价格较为昂贵的金属材料，例如金与银。因为金属延展性较为出色，所以很适合去制造一些精密零件，同时还能够让机械的性能得到较大幅度提升。

2.2 复合型材料

复合型材料实际上就是由两种甚至是两种以上物质，通过专业理化反应所形成的一种新型材料。这种由多种物质所结合而成的材料，通常还保留着原本物质的特点，而且在经过结合之后还形成了属于自己的专属性质。在现阶段，复合型材料通常被分为两大类，一种是金属复合型材料，另一种是非金属复合型材料。在实际的机械加工设计中两者均得到广泛应用，而且对于一些要求较为严格以及精密的装置，仅有复合型材料能够被使用，例如飞机以及航天产品的制造，通常会大量应用这类材料，从而避免在飞行过程中出现事故。

2.3 高分子型材料

高分子型材料通常是高分子的化学产品经过聚合反应而得到的，所以，又被称作聚合材料，在实际应用过程中，有时会根据特定的需要，来对此类材料进行改良，使其性能发生较为巨大的转变。生活中同样有许多高分子型材料，例如塑料以及合成纤维等，随着社会以及科学技术的发展，高分子型材料在未来必将受到更为广泛的应用。

2.4 陶瓷型材料

这是一种在最近几年才刚刚兴起的一类材料，目前有碳化硅以及氮化硅两类。陶瓷型材料的特点极为鲜明，即硬度较高，不易被腐蚀、具有将强的耐磨性能，而也正是陶瓷材料所具有的这些特点，才使得它被广泛应用于一些精度较高、工业标准严格的仪表设计中，逐渐成为高科技产品最核心以及关键的原材料。

3 在机械设计制造中对于材料的应用以及选择

3.1 实用化材料在机械设计中的应用

在大多数的情况之下，在进行机械产品的制造时，通常需要有一套完整的加工与制造流程，譬如说，切削、机械热处理和工业锻造等等，因此为了确保机械材料在完成一套流程之后仍旧能够满足国家相关使用规定，就一定要在前期设计的过程中着重关注机械制造材料的实用性，通过它来保证在未来的加工与实际使用过程中能够满足种种严格要求以及标准。所以，在进行机械设计工作时，一定要优先、全面的考虑材料在实际工作中的实用性，确保它能够满足在工作中可能遇到的种种状况。

3.2 对于载荷性机械制造材料的应用

在进行机械的设计制造以及加工时，难免会出现一些材料失效故障，导致这些问题出现的主要原因还是由于机械材料自身载荷能力较为有限。所以，想要让材料失效问题在设计制造阶段不再出现，并保证产品能够进行高效的使用，就一定要在前期设计与制造时，对载荷型的机械设计材料进行针对性选择，同时设计制造人员还要充分了解材料最为基本的性能和普遍特点，从而使其能够在实际的使用过程中可以满足产品加工、制造的国家行业标准。

3.3 对于耗能较低型机械设计材料的应用

当前阶段，我国开始逐渐加大环境保护以及宣传力度，社会各界也同样开始格外关注对于耗能较低型加工材料的应用。在这当中，机械设计领域应当着重关注环境保护这一原则，相关的设计人员一定要将设计理念进行实时更新，尽早摆脱掉传统加工涉及观念对于自己产生的约束，在未来新型机械的设计与加工过程中，一定要确保在能够符合产品使用性能与质量标准的基础上，降低对于环境的污染以及各种能源的消耗，从而使机械设备实现可持续以及环保性。在未来，可持续以及环保原则必将是各行各业发展的一个大趋势，对于机械的设计加工领域来说，同样无法避免。

3.4 对一些无害、健康型机械加工材料的应用

机械设计材料通常都含有一定的危险元素，这是难以避免的，例如常见的Ni元素，这是许多材料中都会含有的一个基本元素，然而这种元素对于环境具有着较强的污染能力，同时对于人还有可能会产生永久性、不可逆的危害。所以，在挑选机械设计加工材料时，一定要注意材料构成的元素，尽可能避免使用含有有害元素的机械材料，从而保证此类产品使用以及加工的安全性。

3.5 对于可回收、绿色环保型材料的应用

在机械的设计与加工过程中，金属系材料占据着极大的一部分，但是金属材料属于不能再生型的能源，而且在废弃之后很难进行二次的回收与利用，不仅会造成资源方面的浪费，还有可能会对环境产生一定污染。这就使得机械设计加工工作违背了我国可持续绿色健康发展的原则。所以，想要使资源的应用效率得到最大程度提升，相关设计人员一定要格外关注材料的选择，将可回收、无污染资源作为选用的首要目标，从而防止出现资源浪费以及环境污染等问题，除此之外，使用可回收材料还可以确保行业在未来实现长久、健康的发展。

4 对于机械设计加工中材料选择问题的分析

4.1 要对具体的问题进行具体分析，始终站在设计要求的角度上

在进行机械的设计时，通常会接触到许多不同类型的零件，每一个零件对于加工材料的要求也不尽相同，倘若挑选材料时出现了错误，那么在未来设备使用的性能以及安全性等方面便可能会留下一定隐患。所以，機械设计人员一定要格外重视材料的挑选，对材料实际用途与性能进行全面了解，综合分析不同环境之下材料形态以及性质的变化。同时，为了避免出现这类问题，设计人员还可以适当开展一些针对性实验，例如抗震以及减震等实验，通过具体情境来对问题进行研究，根据实验得出的详细数据进行全面规划，最终实现性能以及价格两者的平衡。

4.2 要对材料优势以及应用的领域进行充分了解

一个机械设备通常是由多个元器件所构成的，所以，材料是设备良好运行的基础，设计人员在挑选材料时，一定要遵循以下这几点，首先，要全面分析材料物理的性能，设备使用的效率以及使用时间和设计材料质量与性能是紧密相联的，因此一定要对材料自身性能做严格把控，决不能够仅靠一些旧数据、观点进行相关设计与研究。其次，材料的物理性所涉及领域较为广泛，例如：熔点、传导热量的能力等，因此，在进行设计时，相关人员一定要以实际为基础，对具体的问题进行具体的分析，根据材料实际性能特点设计相应的设备，做到多方面的最优化。

4.3 在对材料进行工艺化处理时，一定要遵循科学化的设计标准

机械设计与加工通常会受到多种因素的影响，这些影响会使得最终性能难以达到预期，所以一定要对材料进行后期的工艺优化处理，例如：锻造、热加工以及切削等。将铸铁的热处理作为实例，在进行铸铁时，会出现热胀冷缩的现象，这使得器件壁很难实现薄厚统一，从而出现应力，必须要借助热处理来将这种应力排除，在进行处理时，设计人员一定要严格遵守工作标准，确保材料性能得以提升。

5 结束语

众所周知，我国的经济绝大部分来源于机械的加工制造领域，想要使机械加工制造领域实现进一步发展，企业管理者必须要提高对于材料应用以及选择的重视程度，将性能与实用性作为基础进行科学、合理化挑选，并保证满足可持续发展、无污染的原则。除此之外，在进行机械设备的加工设计时，相关人员还必须要保持严谨态度，做好综合处理工作，严格按照行业标准进行设计与加工，最终使我国的机械设计加工水平得到显著提高。

参考文献：

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