摘要：随着我国现代社会的不断进步，我国的机械设计行业取得重要成绩。机械材料的选择和应用是机械工程行业的重要前提，对机械行业健康发展有重大意义。在选择机械材料时，需要选择节能型和环保型的材料，既要求材料符合机械设计要求，还要符合国家可持续发展规律，对我国机械加工事业有积极作用。
关键词：机械设计；材料选择；应用
1机械材料选择、应用的必要性
机械设计是保证机械制造性能、质量并实现节能环保等经济和生态效果的关键，而材料是机械制造的基础，只有保证材料设计选择和应用的质量，才能够提高整体机械制造的水平。从意义的角度看：一是现代化进程的加快，对材料需求的数量更多，导致机械设计材料数量出现供不应求的问题，需要在选择和使用上做好控制工作。二是机械生产离不开充足的原材料，在新的发展时期和阶段，制造的技术和手段都发生了变化，传统的材料选择和应用方式出现了些许不适的问题，需要及时地调整，以便促进行业的发展。
2 机械工程中材料的选用原则
机械工程中材料的选用原则为：根据工作条件明确材料的性能要求，这是选用材料的出发点；其次是考虑材料的工艺性，最后考虑其经济性，尽量用最低的成本制造出质量合格的产品。
2.1 使用原则
所谓的使用原则也就是选用材料制作出的机械是否能保证使用性能，多指机械零件在正常情况下所具备的性能，如化学性能、物理性能等。一般来讲，机械零件的使用性能是材料选择时需考虑的重点，也是保证机械能安全使用的关键，不同零件的材料性能也不同，有的要求材料硬度高，有的则要求耐磨性、强度高，甚至有的只要保证外表符合要求即可。因此，必须综合考量零件的使用性能，而一般零件则要考虑力学性能。
2.2 经济性原则
简单来说，经济性指的是材料是否容易获得，加工生产形成零件后的成本是否低廉，从而形成市场竞争优势。满足经济性原则的材料，一是货源充足易得，二是加工流程简单，三是产品价格低廉。结合实际生产活动，在满足性能质量的前提下，应该选用价格较低的材料类型，例如：能用碳素钢，不用合金钢；能用低合金钢，不用高合金钢。此外，以前瞻性的眼光来看，部分材料虽然成本费用高，但是后期养护成本低，且材料使用寿命长，一定程度上提高了经济效益。以柴油机连杆和曲柄为例，质量好坏直接影响机器的寿命和性能，使用低价劣质材料一旦零件失效，就会引起机械损坏。
2.3 工艺性原则
工艺性，指的是材料经设计制造后，能顺利加工成零件。在实际生产中，部分材料的性能质量满足生产要求，但是加工制造难度大、成本高，这种材料的工艺性就比较差。总结来看，材料工艺性能的好坏，决定了加工难度高低，影响车间生产效率和成本造价，提示工作人员加强注意。需格外注意，在选用高分子的材料时，除要考虑上述原则外，还要考虑周围光、油、温度等因素对材料性能的影响。
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3机械设计中材料选择与应用
3.1载荷类型材料的选择
机械加工的设计环节中，设计出的很多类型的元件或者材料最后无法应用，出现此类问题的根源主要是材料或者元件没有很强的载荷能力，不能最优化地发挥元件或者材料的优势，因此，在机械加工设计阶段选择材料或者元件时，需要根据设计的载荷进行选择。最常见的就是选用低碳钢渗碳或中碳钢调质等方法。
3.2选用低能耗和低污染材料
无论选择哪类材料，首先要求低能耗和低污染，但不适用需要提前进行预热处理的材料，因为后期进行预热反应的材料，稍有不慎就会缩短材料的使用寿命，或者性能消失等。而且材料后期预热还会污染空气，尤其是机械加工的周边环境，所以，最适合的机械材料是在热轧状态和冷拔状态可以发挥最佳性能，或者在无法避免的情况下，需要选择预热处理的材料，尽量少用预热处理材料或者选择预热处理步骤较少的材料。最常用的手段是使用低淬透性的钢材对机械零件锻造，使得机械材料在锻造之后会形成一层淬硬层。
3.3选用实用性强的材料
要选择对机械加工有用的材料，选择之前需要根据机械设计的材料要求进行分析，选择机械设计使用的材料。有利于材料的合理使用和科学适用，不造成多余的浪费。比如：一些机械加工环节需要硬度较高的材料或者元件，但是一些环节就需要选择外观优质一些的材料，所以选择实用性的材料，是根据不同环节的不同要求而限定的。
3.4采取循环回收利用措施
由于金属材料在机械设计中应用非常广泛，并且金属类材料种类繁多，仅钢材料就达上百种，特别是在机械设计应用过程中，需要将多种金属材料相互混合使用，大大增加回收利用难度，严重影响废料循环利用。因此，为了提高废料的循环回收率，需要对废料进行不同种类筛选，尤其是对废料的可循环性进行深入分析。一般来说，材料的基本元素少，具有单一性，组成元素越少，循环利用率越高。
3.5选用经济的材料
经济成本也是选用机械设计材料的一个重要方面。在机械设计的过程中，设计人员需要根据设计过程中的具体步骤进行分析，结合各个过程的设计特点，选择性价比最高的机械材料，最大程度激发材料的使用价值，最后确定符合机械设计的基本要求。不同的机械设计材料具有不同的性能特点，需要详细了解材料的使用性能，才能选择性价比最高的、经济型的材料，要求符合机械设计的具体标准，掌握选择材料的基本内容。另外，还需要根据机械设计工程的整体预算进行选择经济型材料，主要根据两个原则，一方面是达到机械设计的工程要求，要求各种材料都是低价格的就行，另一方面，确保选择的材料都是性价比最高的，经济适用。特别是那种可以循环利用的机械材料，应被优先选择，从根源降低能源消耗，有效控制机械设计过程的成本，增加整个机械项目的经济效益。
结束语
我国现代化建设需要依托于机械进行，是经济发展和建设的支撑，而机械设计的基础是材料的选择和应用，对机械的生产和质量有着直接的作用，一定程度上关系到工业生产行业的未来发展。对此，结合机械策略选择的意义，分析实际选择和应用要点是重要的研究方向。
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论文作者:郭辰光
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/10
标签：材料论文; 机械设计论文; 性能论文; 机械论文; 原则论文; 零件论文; 经济论文; 《基层建设》2018年第32期论文;