機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用問題研究

王筱冬

（榆林學(xué)院能源工程學(xué)院，陜西 榆林 719000）

機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用是十分關(guān)鍵的一個(gè)方面，其會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量形成直接的影響作用，當(dāng)前在缺少資源的形勢(shì)下，人們?nèi)找嬷匾晳?yīng)用的材料問題。可持續(xù)發(fā)展業(yè)已變成國內(nèi)的發(fā)展基本國策之一，因此機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇和應(yīng)用問題應(yīng)堅(jiān)持這個(gè)原則，在確保材料質(zhì)量的基礎(chǔ)上，選擇新型的、環(huán)保的、經(jīng)濟(jì)性的材料。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用

1.1 實(shí)用材料的選擇和應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)中第一個(gè)需要考慮的問題是選擇和應(yīng)用材料的實(shí)用性問題，進(jìn)而結(jié)合材料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)地進(jìn)行制造和加工。一般來講，機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求比較嚴(yán)格的材料特性，務(wù)必在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)需要跟工藝條件下進(jìn)行加工，根據(jù)各種工藝技術(shù)加工機(jī)械產(chǎn)品，這就需要保障材料的實(shí)用性跟機(jī)械設(shè)計(jì)的需要相符合。并且，機(jī)械加工應(yīng)兼顧材料的性能強(qiáng)度與耐磨性等，有些情況下應(yīng)特殊化地處理加工材料之后的零件外形，從而結(jié)合各種零件的特點(diǎn)選用適宜的材料實(shí)施加工，最終得到符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的機(jī)械產(chǎn)品。

1.2 低耗材料的選擇和應(yīng)用

國內(nèi)倡導(dǎo)的生活與生產(chǎn)方式之一是建構(gòu)節(jié)省資源型與環(huán)境友好型的社會(huì)。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，在處理材料的情況下應(yīng)重視環(huán)保與低消耗問題。當(dāng)今在加工機(jī)械的時(shí)候，應(yīng)用于加工中的一種關(guān)鍵的工藝技術(shù)熱處理會(huì)嚴(yán)重地影響到周圍的環(huán)境，從而使大氣污染形成。為此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中選用與應(yīng)用基于熱軋與冷軋情況下依舊具備優(yōu)良特性的機(jī)械材料，倘若加工中必須使用熱處理工藝技術(shù)，那么需要盡可能地應(yīng)用便于操作的材料，從而能夠使污染環(huán)境與浪費(fèi)資源的現(xiàn)象減少。

1.3 載荷性材料的選擇和應(yīng)用

在加工機(jī)械材料后，失效的情況經(jīng)常會(huì)出發(fā)生。在工作實(shí)踐中應(yīng)用加工之后零件的時(shí)候，抑制失效的現(xiàn)象非常容易發(fā)生。這或許是由于機(jī)械設(shè)計(jì)中選擇應(yīng)用的材料的載荷性能不同造成的。這就要求根據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料的荷載性能進(jìn)行估算，從而科學(xué)地選用適宜載荷的材料，以減少生產(chǎn)費(fèi)用，確保機(jī)械設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。

1.4 無害材料的選擇和應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)材料可能存在相應(yīng)的毒性，像是金屬鎳元素。如此的元素會(huì)永久性地傷害人類，也會(huì)污染大氣環(huán)境，因此應(yīng)留意選用的材料，實(shí)時(shí)地進(jìn)行檢測(cè)，防止混入有害有毒的物質(zhì)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用需要注意的問題

2.1 實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

在選擇和應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)材料的情況下，務(wù)必保證零件不會(huì)形成扭曲，保證其實(shí)用價(jià)值，結(jié)合比較堅(jiān)固的材料實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，從而可以均勻分散機(jī)械的受力，實(shí)現(xiàn)材料抗變特性的優(yōu)化。例如，在設(shè)計(jì)加工機(jī)械的情況下，能夠?qū)嵤┑吞间摀教蓟蛘呤侵刑颊{(diào)制的加工手段，從而使材料的特性提高，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用機(jī)械零件的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的需要

在選用機(jī)械設(shè)計(jì)材料時(shí)，應(yīng)尤為認(rèn)真和小心。不但不會(huì)浪費(fèi)材料，而且盡量地實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的所有性能。例如，對(duì)于選用的要求相應(yīng)硬度的材料，企業(yè)應(yīng)權(quán)衡能夠開展機(jī)械設(shè)計(jì)的材料，在選擇的結(jié)合零件要達(dá)到的硬度、零件的大小和尺寸、材料的實(shí)際形狀等，并且認(rèn)真地計(jì)算需要材料的數(shù)量，防止出現(xiàn)浪費(fèi)的情況，不然會(huì)導(dǎo)致增加機(jī)械設(shè)計(jì)的費(fèi)用。例如，在機(jī)械設(shè)計(jì)中要求的截面面積是50mm以上，那么企業(yè)能夠選擇和應(yīng)用20Cr；倘若要求的截面面積是50mm～150mm間，以及其重量在50kg以內(nèi)，那么企業(yè)能夠選擇和應(yīng)用20Cmnti，像是這樣的選擇，企業(yè)能夠科學(xué)地完善與優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇，防止發(fā)生浪費(fèi)的情況而進(jìn)一步缺少資源，進(jìn)而導(dǎo)致顯著地增多企業(yè)的費(fèi)用投入，難以實(shí)現(xiàn)理想的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 實(shí)現(xiàn)環(huán)保性的需要

機(jī)械設(shè)計(jì)材料的選擇應(yīng)把好工業(yè)生產(chǎn)源頭，選用無害、環(huán)保的材料。在此過程當(dāng)中，負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計(jì)的工作者顯得非常關(guān)鍵，機(jī)械設(shè)計(jì)工作者應(yīng)學(xué)習(xí)大量的相關(guān)知識(shí)，能夠全面地把握與探究機(jī)械設(shè)計(jì)材料，從而做出最終的理想化選擇。機(jī)械設(shè)計(jì)這項(xiàng)工作是長期性的、任務(wù)重，而機(jī)械設(shè)計(jì)是所有工作正常開展的基礎(chǔ)保障和前提條件，而企業(yè)設(shè)計(jì)的理想與否會(huì)影響到工業(yè)生產(chǎn)的好壞。因此，為了實(shí)現(xiàn)理想的經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)平衡、環(huán)保保護(hù)的原則，以環(huán)保作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，從而有效地保護(hù)人類生存和發(fā)展的美好世界。

3 結(jié)語

總而言之，伴隨社會(huì)文明的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)得以迅速地發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了較大的突破，而在機(jī)械加工中選擇和應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)材料的問題變得非常關(guān)鍵，這就需要機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)材料的選擇和應(yīng)用堅(jiān)持適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、可持續(xù)性的要求，根據(jù)各種機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)選用適宜的機(jī)械設(shè)計(jì)材料，從而使加工機(jī)械的效率與質(zhì)量提升。