可制造性设计—材料选择

 

　　工业结构设计离不开材料选择，一个好的设计员必须熟悉当前流行的各类工程材料的性能、价格和加工特性。否则设计出来的结构不一定是最优的。可能结构换种材料就会完全不一样了。也可能性能会更好了。最重要的是在满足需求的前提下，要使成本最低，包括材料成本和加工成本。

　　材料科学是一门内容繁杂的学科，无法在一篇文字中描述清楚，本文就常用的材料做一个简单罗列，请大家不要嫌弃，希望您能找到一些有用的东西。

　　材料大致分为金属类材料和非金属类。常用金属包括铝、铁、铜、合金。非金属常用的abs、硅胶、聚四氟乙烯、亚克力、pc加玻纤、橡胶、发泡塑料等。

　　铝：

　　按标准有1至8系列铝材，百多种。常用的1a12，2a12，6061，a380，7075等，价格一般在零售22-45元/公斤之间。有种7075类似的铝合金，美国进口的，约68元/公斤，不过其性能的确优秀。

　　形式有棒料、板材、型材等

　　铁：

　　常用的铁板属于A3钢，含碳0.08%左右，最为常见，即Q235-A。其他常见的有20#，35#，45#钢，含碳量分别是0.2%、0.35%、0.4%，其硬度和强度以及淬火后的硬度逐渐增大。锯条和锉刀等使用T8，9，10钢，它们能淬火到很高的硬度，同时会变得很脆。

　　不锈钢类常用的是：0Cr18Ni9(美标304)、1Cr18Ni9(美标316)、40Cr等，40Cr属于第档次不锈钢。

　　弹簧钢常用65Mn，板材各种厚度比较全，带一定淬火效果的，如需要更好的弹性，必须再次淬火，一般在940摄氏度淬火然后400摄氏度回火能得到最佳的弹性和韧性综合效果。

　　W18Cr4V2是经典的高速钢牌号，就是用于普通车刀的刀具材料，在结构设计中可用线切割或者火花加工成超硬的工具。

　　履带式车辆的履带材料是一种不可加工的锰硼钢，特点是冷作硬化效果非常好，越碰越硬。

　　钢有铸造、锻造、型材、板料、棒料等各种形式。

　　铜：

　　分为黄铜(铜锌合金，做阀门等)、紫铜(红铜、纯铜，导电好，质地软，利于密封)、白铜(铜镍合金，外观漂亮)、青铜(铜锡合金，又分许多种青铜)、电火花铜(专用于电火花加工的电极，一般做成需要的形状)，形式一般也是板材和棒料以及铸造件。

　　合金：

　　常用的有硬质合金(yg类用于加工铸铁，yt类用于加工钢铁类等，种类非常多，可线切割车成专用刀具)、锌铁合金(做腰带扣那种，熔点低，易铸造)、硅铁合金(用于炼钢时作脱氧剂和其他合金炼制时的添加剂，变压器的铁心矽钢也是一种硅铁合金)等等。

　　Abs：

　　是三种A、B、S英文开头的塑料的混合物，有多种配方，称为工程塑料，注塑行业最为常用。

　　硅胶：

　　含硅的一种橡胶，也称作硅橡胶，用于铸造软质零件，种类繁多，大多具有质地软、易变形、防水特点。通常是加热成型。

　　聚四氟乙烯：

　　俗称塑料王，触摸有蜡烛感，表面腻滑，强酸环境的不二选择，能微变形以密封，难以粘结、强度好，外观漂亮。

　　亚克力：

　　是一种pc混合物，旧称玻璃钢，具有良好的各种特性，可全透明。

　　pc加玻纤：

　　是常见材料中强度最大的一种，玻璃纤维的比重越大则硬度越大，同时越脆。加工面易出毛刺，越打磨越多。适合注塑后再表面喷漆处理。

　　橡胶：

　　具有好的韧性、强度、抗疲劳特性，种类颇多，汽车轮胎就是一种橡胶。

　　发泡塑料：

　　俗称塑料泡沫、海绵等，具有多种样式，一般用于包装箱内垫产品的添充物，重量轻、保持性好。