試論機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用

張朋

（貴州理工學(xué)院 550000）

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快，工業(yè)化進(jìn)程逐漸推進(jìn)，我國(guó)的整體機(jī)械設(shè)計(jì)水平也在進(jìn)步與完善。目前，我國(guó)漸漸趨于機(jī)械化生產(chǎn)模式，于是市場(chǎng)對(duì)機(jī)械的需求也隨之增加，這也導(dǎo)致用于制作機(jī)械的材料可能陷入供不應(yīng)求的窘境。所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)材料的選擇要堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)、環(huán)保以及可持續(xù)性的原則，本文將針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；材料的選擇；應(yīng)用

引言：機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用在整個(gè)機(jī)械行業(yè)中具有舉足輕重的地位，是針對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展水平的展現(xiàn)，也是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本元素。如今，各種生產(chǎn)材料琳瑯滿(mǎn)目，而且隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，各種新材料的研發(fā)也在進(jìn)行中，本文首先以機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的分類(lèi)為切入點(diǎn)導(dǎo)入本文的主題內(nèi)容。

一、 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的類(lèi)別

（一）高分子材料

高分子材料具有良好的廣泛性與延展性，例如合成纖維或者塑料等都屬于高分子材料。高分子材料在整個(gè)制備的過(guò)程中可以從天然氣等可持續(xù)能源中進(jìn)行提取加工，同時(shí)消耗的程度也比較低。所以在機(jī)械加工材料的選擇上比較偏向于高分子材料[1]。

（二） 陶瓷材料

陶瓷材料主要由氮化硅和碳化硅兩種成分構(gòu)成，其密度和硬度都比較大。陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)就是具有很強(qiáng)的抗壓力，而且不容易被腐蝕；其缺點(diǎn)就是易碎，而且造價(jià)相對(duì)較高，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中通常只是用于制作密封性的原件居多。

（三） 金屬類(lèi)材料

金屬類(lèi)材料在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是最為廣泛的，由于金屬類(lèi)材料容易被加工，能夠滿(mǎn)足諸多加工要求，所以使用率極高。其中鋼鐵的強(qiáng)度非常高，其韌性也比較好，而且造價(jià)相對(duì)較低，在機(jī)械設(shè)計(jì)被廣泛應(yīng)用[2]。

（四） 新型復(fù)合材料

新型復(fù)合材料是通過(guò)一定的加工技術(shù)將兩種或兩種以上的材料進(jìn)行混合加工，研制出一種新型的材料，就叫做復(fù)合材料。復(fù)合材料是根據(jù)不同的性能要求來(lái)進(jìn)行材料的搭配，從而達(dá)到加工工藝的理想化效果。復(fù)合材料又分為金屬?gòu)?fù)合材料與非金屬?gòu)?fù)合材料，其作用也是各有千秋，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行檢驗(yàn)與選擇。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇和應(yīng)用的具體要求

要想合理科學(xué)地選擇機(jī)械設(shè)計(jì)材料并加以有效應(yīng)用，需要對(duì)備選材料進(jìn)行綜合性的全面評(píng)估，選擇應(yīng)用最能夠滿(mǎn)足實(shí)際需求的材料，其具體要求如下：

（一） 根據(jù)實(shí)際使用性能選擇與應(yīng)用

根據(jù)實(shí)際使用性能選擇與應(yīng)用材料是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的最基本要求。所以在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中要針對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備零件進(jìn)行性能的細(xì)致的分析，充分考慮到使用性能的需求之后，再進(jìn)行選擇應(yīng)用較為符合條件的材料。例如：有些零件對(duì)韌性的要求比較高，但是有些零件對(duì)密封度的有很大的要求，所以這就需要在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中進(jìn)行區(qū)分與檢測(cè)，做到科學(xué)合理地利用材料[3]。

（二） 根據(jù)材料的安全環(huán)保性選擇與應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，大量研究數(shù)據(jù)顯示出諸多材料的元素對(duì)人身體與環(huán)境的危害是非常大的。例如一些重金屬，如果控制不當(dāng)，嚴(yán)重者就會(huì)導(dǎo)致人體重金屬中毒，環(huán)境也會(huì)受到重金屬污染。所以，在機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇與應(yīng)用方面就務(wù)必要堅(jiān)持安全環(huán)保性的原則，這與人類(lèi)生命安全與大自然的發(fā)展息息相關(guān)。

（三） 根據(jù)材料載荷水平選擇與應(yīng)用

材料的載荷水平會(huì)直接影響到整個(gè)機(jī)械零件的功能，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中要重視對(duì)材料載荷水平的檢測(cè)，從而使零件成品能夠?qū)⑵涔δ馨l(fā)揮至最大化。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)材料的選擇之前要針對(duì)備選材料進(jìn)行載荷水平的詳細(xì)評(píng)估，一定要選擇載荷水平相對(duì)較高的材料進(jìn)行加工，亦或是采用先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)材料進(jìn)行后期處理與完善，使其整個(gè)載荷水平達(dá)到零件設(shè)計(jì)要求。例如：調(diào)質(zhì)處理法以及滲碳處理法。在實(shí)踐過(guò)程中可以根據(jù)需求采取相應(yīng)的處理措施[4]。

（四） 根據(jù)材料的循環(huán)利用性選擇與應(yīng)用

我國(guó)繼續(xù)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略毫不動(dòng)搖，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇與運(yùn)用上也同樣要在實(shí)踐的過(guò)程中深化可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。目前我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用最廣的就是金屬類(lèi)材料，特別是金屬類(lèi)復(fù)合材料的出現(xiàn)更是受到了機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的青睞。但是，這種考慮實(shí)際使用性能的基礎(chǔ)上選擇一些復(fù)合材料雖然解決了眼前面臨的實(shí)用性問(wèn)題，但是如果當(dāng)機(jī)械報(bào)廢，卻大大提升了材料回收的難度，也會(huì)增加其回收成本。所以為了堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的材料與選擇與運(yùn)用上還要注重材料的可循環(huán)利用性，例如合理選擇復(fù)合金屬材料時(shí)要偏向于合成金屬種類(lèi)較為少的材料。選擇可循環(huán)性好的設(shè)計(jì)材料是在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要任務(wù)[5]。

三、 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與應(yīng)用的實(shí)際探討

（一）優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程

機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程化實(shí)則就是要求相關(guān)的技術(shù)人員從訂單的管理入手進(jìn)行優(yōu)化，從根本上使機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與效率得到保證。技術(shù)人員應(yīng)該合理設(shè)計(jì)訂單的排產(chǎn)工作，把零件生產(chǎn)的材料提前準(zhǔn)備齊全，同時(shí)在加工應(yīng)用的時(shí)候要進(jìn)行監(jiān)督，從而使整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品都能夠保證材料的品質(zhì)以及應(yīng)用方式方法的正確性。同時(shí)，這種監(jiān)督工作一定要落實(shí)到每天的工作任務(wù)中去，不能忽視關(guān)鍵步驟，時(shí)刻將管理與跟蹤做到相統(tǒng)一。從采集材料以及投料檢驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)把關(guān)，再根據(jù)工程進(jìn)度來(lái)進(jìn)行訂單的安排。所以，優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程是提升工作質(zhì)量與效率的最佳途徑。

（二）將機(jī)械設(shè)計(jì)理念貫徹到實(shí)際工作中

在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中通常在生產(chǎn)第一線(xiàn)的諸多都是專(zhuān)注于技術(shù)加工的工人，但是如今市場(chǎng)需求漸漸擴(kuò)大，其要求標(biāo)準(zhǔn)也慢慢提高，所以，在設(shè)計(jì)每一個(gè)機(jī)械的過(guò)程中針對(duì)材料以及應(yīng)用都要有一定的設(shè)計(jì)理念來(lái)支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)。目前，所有生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)都堅(jiān)持創(chuàng)新型的綠色設(shè)計(jì)原則，也就是說(shuō)在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中需要從材料的選擇與應(yīng)用上體現(xiàn)出創(chuàng)新性，深化綠色設(shè)計(jì)觀念。所以，這就需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)第一線(xiàn)的技術(shù)加工人員進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，共同策劃出一個(gè)萬(wàn)全的方案。在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用的工程中在不影響正常施工的進(jìn)度與難度的基礎(chǔ)上，選擇實(shí)用環(huán)保型材料，利用創(chuàng)新性的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行加工生產(chǎn)，最終得到擁有一定設(shè)計(jì)理念的機(jī)械產(chǎn)品。

總而言之，在機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇與應(yīng)用的實(shí)踐探討中我們不難發(fā)現(xiàn)：要想完成加工生產(chǎn)出一個(gè)機(jī)械成品，不僅需要嚴(yán)格加強(qiáng)整體的產(chǎn)業(yè)流程的控制與優(yōu)化方法，還要在機(jī)械設(shè)計(jì)中融入獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念，只有這樣才能夠使最終的成品在質(zhì)量保障的基礎(chǔ)上，更能體現(xiàn)出其價(jià)值所在。

結(jié)論：綜上所述，正確選擇與應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料是對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大實(shí)踐，所以加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇與應(yīng)用的監(jiān)管力度是整個(gè)機(jī)械行業(yè)中的重大課題。隨著時(shí)代的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇與應(yīng)用也將繼續(xù)堅(jiān)定探索的腳步，從而助我國(guó)的機(jī)械產(chǎn)業(yè)邁向更加輝煌的明天。

參考文獻(xiàn)：

[1]任浪浪.機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料的選擇及使用[J].科技展望，2017，06：46+48.

[2]陳遙韻.探討機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2017，02：4+6.

[3]劉銳.關(guān)于機(jī)械設(shè)計(jì)的材料選擇與應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，04：91.

[4]郭偉.機(jī)械設(shè)計(jì)中工程材料的選擇與應(yīng)用要點(diǎn)[J].裝備機(jī)械，2016，03：62-65.

[5]鄔業(yè)萍.機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題中的材料的選擇及應(yīng)用探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，21：295.endprint