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      機械設計中材料的選擇和應用分析

      2021-07-16 19:44:03趙蕾蕾張勝
      錦繡·上旬刊 2021年8期
      關鍵詞:材料選擇機械設計應用

      趙蕾蕾 張勝

      摘要:機械設計是制造業(yè)的基礎,,機械設計不僅是工業(yè)發(fā)展中的重要技術,同時也是經(jīng)濟建設過程中的重要組成,工業(yè)行業(yè)對于機械設計的重視度也越來越高,但是在機械設計的實際過程中,原材料的選擇和使用極大程度上影響了機械設計的準確度和可靠性,故人們對機械設計材料的選擇和應用的重視程度也越來越高,本文提出了機械設計中材料選擇的原則,針對機械設計中不同材料的選擇,提出了材料的應用方法。

      關鍵詞:機械設計;材料選擇;應用

      引言

      機械設計在制造業(yè)中占據(jù)著重要的作用,它是制造業(yè)的基礎。隨著科技的發(fā)展,新材料、新方法、新工藝等新型生產(chǎn)方式的出現(xiàn),為機械設備制造開拓了新的天地。人們對機械設計的精度要求越來越高,對于材料的選擇與應用還有很多我們有待完善的地方,本文對此進行了分析。

      一.機械設計中材料選擇的原則

      1.滿足使用性的原則

      機械設計中,材料是各零件構成的基礎。在分析零件時,要根據(jù)零件的外形尺寸和內部的受力情況計算出應有的力學、性能指標,這樣才能有效地選擇材料。零件因其在機械中所起的作用不同,就要詳細分析零件的使用條件,即受力的分布情況,所處的運行環(huán)境(包括自然環(huán)境、電磁環(huán)境等)中載荷的變化,這些條件的改變,將造成零件的實效,認真分析原因,還能為選材提供依據(jù)。

      2.滿足工藝性的原則

      由材料到零件需要一定的加工過程,而材料的工藝性能,決定了零件加工的加工性能,顯然越容易加工的零件,其成本就較低。零件的主要制造工藝涉及到鑄造工藝、鍛壓工藝、焊接工藝,以及熱處理工藝、切削工藝等。在加工工藝上,投入的成本越高,意味著零件的價格更高。因此,采取適當?shù)墓に噥砩a(chǎn)零件是有必要的。

      3.滿足經(jīng)濟性的原則

      經(jīng)濟性是機械設計中的重要一環(huán)。降低成本可以采取以下的措施,降低加工成本。在零件加工的過程中,要使用最為簡潔的工藝方法。用型材不用加工件,用便宜金屬不用貴金屬,用非金屬材料不用金屬材料;或者貴賤金屬組合,關鍵部位使用貴金屬,其它非關鍵部件使用價格低的金屬;盡量采用標準化設計,多使用通用零部件,這樣能提高效率,減少工期。這些均是減低成本,提高經(jīng)濟性的手段。

      二、機械設計中不同材料的選擇

      1.金屬材料

      在機械設計中,金屬材料有著重要的地位,因其具有良好的理化性,是使用廣泛的材料。金屬材料有很多,最常使用的有鐵、銅、鋁、錫等,當然也有貴金屬,金銀等。金屬具有良好的延伸性,非常適合制造零部件。當然,一些金屬合金因其具有良好的理化性能, 能夠大幅度地提高機械性能,使金屬使用的空間更為廣泛。

      2.復合材料

      如同合金一樣,復合材料是兩種或兩種以上的物質,經(jīng)過理化變化,形成的新材料。這種復合材料,有著兩種或兩種以上物質的特點,形成了獨特的優(yōu)點。復合材料一般可以分成兩類,即金屬類復合材料和非金屬類復合材料。這兩類復合材料在機械設計中均有大量的應用,特別是在一些有特殊要求的地方,復合材料因其重量輕,理化性能好,均得到了廣泛應用,如在飛機制造中,大量使用復合材料,保證了飛行安全。

      3.高分子材料

      此類材料由高分子化學物質聚合而成,因此又被成為聚合物材料,因工程的需要,對其添加了一定的改良劑,使其性能上發(fā)生了很大的變化。最為常用的高分子材料就是塑料、合成纖維等,其具有的良好的特性,正逐步得到越來越多的應用,這樣在提高機械的設計壽命、降低使用成本上,均有突出的表現(xiàn)。

      4.陶瓷材料

      陶瓷材料作為一種新興的材料,可分為碳化硅、氮化硅兩種。陶瓷材料具有硬度高,抗腐蝕,耐研磨等特點,被廣泛應用到精密儀器儀表的設計生產(chǎn)中,成為高科技用途的重要使用材料。

      三、機械設計中材料的選擇應用

      1.載荷情況

      在機械設計中,對材料的載荷情況有著明確的規(guī)定,所以在載荷情況上有多加注意。在材料的選擇上,如果降低載荷標準,這樣講影響機械的壽命,不能完全發(fā)揮出機械的效能。因此在選材時,要根據(jù)實際情況,適當選用高載荷的材料,這樣更能發(fā)揮出機械的效能。

      2.能耗程度

      在選擇材料的時候,要注意能耗的問題,即盡量降低設備制造過程中的能耗,這既包括材料提取制造的能耗,也包括材料加工成零件的能耗。在設計的過程中,盡量選擇能耗低的材料,能不用熱處理的材料優(yōu)先采用,如果必須采用熱處理,也應選擇工藝程序少的材料,這樣不僅能有效降低成本,還能創(chuàng)造環(huán)境友好型的企業(yè)。

      3.環(huán)境保護

      在機械設計的過程中,一定要注意環(huán)境保護工作。我國的資源是有限的,利用好有限的資源,盡量減少對環(huán)境的污染,應在機械設計中得以體現(xiàn)。盡量選擇對環(huán)境破壞小的金屬材料,不要過多使用重金屬材料,使用發(fā)展的眼光進行機械設計,體現(xiàn)材料與應用的最佳結合,提高設計的環(huán)境友好,充分挖掘材料本身的能力。

      4.使用性能

      機械設計的目的是實現(xiàn)機械的使用,因此,在材料選擇上,要依據(jù)零部件的特點,所要求的性能指標來進行選擇。在實現(xiàn)了使用功能后,機械還有一些別的要求,例如外形要求新穎美觀,機械強度需要加強,這些要求,要根據(jù)客觀條件,適當?shù)剡x擇合適的材料完成這些要求。

      5.循環(huán)利用

      從人均資源占有量的角度講,我國的資源相當匱乏。因此,在機械設計上,要根據(jù)我國的實際情況,選擇能夠循環(huán)使用的材料,或者將不能循環(huán)使用的材料改造成循環(huán)使用材料,這樣,不僅僅是資金成本的節(jié)約,也是資源的節(jié)約。

      四、結語

      伴隨著我國新時代的腳步,我國的機電產(chǎn)品將越來越先進。通過對機械設計中材料的選擇和應用的初步探討,只是對其進行了簡單說明,希望能夠為相關的實踐帶來一定的參考作用。

      參考文獻

      [1]王杰,程明遠,李士曉.淺談機械設計加工中應注意的幾個問題[J].科技信息,2011(11):512-513.

      [2]劉銘山.機械設計中材料的選擇和應用研究[J].科技創(chuàng)新與應用,2016(06):107.

      (1.遼寧紅銀金屬有限公司 110000 ;2.遼寧春梅建材有限公司 110000)

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