材料是人类用于制造物品、器件、构件、机械或其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。在机械设计过程中每个零件材料的选择都至关重要，会直接影响到一个产品的性能。

　　机械设计零部件材料根据材料性质进行划分，一般可以分为金属材料和非金属材料。

　　常用的金属材料主要有铸铁、钢、铜合金、铝合金、锌合金、镁合金、钛合金等，而非金属分为高分子材料、陶瓷、复合材料、纳米材料等，这些材料以其优良性能，在机械设计中被广泛应用。

　　在众多工程材料中，金属材料使用的最为广泛，尤以钢铁材料为主。且在不同的热处理工艺下，可以得到更好的力学性能以满足不同的性能要求。常用的热处理方式有淬火、高温退火、去应力退火、调质等工艺。碳素钢因其价格低、产量大、工艺性能及力学性能优良等特点被广泛应用。在碳素钢中加入一定比例的合金元素就能够形成合金钢。合金钢作为机械材料在强度与韧性上都有一定的提升，还可以在一定程度上赋予零部件材料耐腐蚀、耐高温、耐磨损等特殊性能。

　　高分子材料通常包括塑料和合成纤维。这种材料在工业生产中有很多优点，如密度小，延展性好等。且材料的来源比较丰富，可以从天然气中提取，对能源的消耗比较少。

　　陶瓷材料以氮化硅和碳化硅为主要成分。陶瓷材料的主要特点是硬度高、耐腐蚀、密度低、抗压强度高。9博体育目前陶瓷材料多用于制作密封零件。陶瓷材料的缺点是比较脆，容易断裂，价格比较昂贵。

　　复合材料是由两种以上不同的材料构成的，通过物理和化学的方法组成一种新的材料。复合材料的性能可以满足不同的工艺生产要求。复合材料可以分为金属和非金属两种。金属材料包括铝、镁及合金材料。非金属材料有树脂、橡胶、陶瓷等。增强型材料有玻璃纤维、碳化纤维和金属丝等。

　　西门子称重产品种类齐全，在不同的领域被广泛应用，上面提到的材料在西门子称重产品上基本都有使用。下文将分别从材料种类和材料选择依据进行介绍：

　　部分称重传感器基体材质是17-4PH，一种马氏体不锈钢，材料成分表如下。为了直观的得到弹性体变形量，在弹性体表面粘贴了康铜丝应变片，其中应变片也是一种金属材料。

　　安装模块为了满足不同的客户要求，可以有碳钢、不锈钢可选，外观采用镀锌、喷漆，抛光、喷砂等处理工艺。

　　动态产品的皮带秤、固体流量计及称重给料机的主要结构都采用了金属材料，因其强度更高，适用性更广。

　　陶瓷材料：涉及陶瓷材料的零部件主要是陶瓷衬板，用在给料机和流量计的卸料罩的内部，和流量计的测量板上。

　　复合材料：有些零部件也会选择复合材料，如称重给料机的传送皮带、防跑偏托辊及皮带清扫刮板等。

　　西门子称重产品根据不同工况和客户要求，有多种方案供客户选择。不同材料选择方法如下：

　　在产品性能方面，满足设计要求，能够正常使用是选择零件材料的最基本的标准。保证机械设计中机械材料选择的科学、合理，设计人员应明确机械设计要求，把设计工作的重点与难点，保证设计工作的顺利进行，尤其应注意以下问题：

　　首先，力学性能分析。机械零件的用途不同，对零件性能的要求差别较大，会直接影响材料的选择。因此设计人员应结合零件用途，分析零件所处的运行环境以及运行中的影响因素，对比分析不同材料的适用性。必要情况下，对零件所处的运行环境使用有限元分析软件进行仿真模拟，掌握零件各种受力参数，选择合适的机械材料。例如比较脆的材料适用于静载荷下的工作零件，而在冲击力比较大的情况下采用塑性材料更佳。

　　为保证传感器的弹性和应力，以及优良的综合性能，会使用抗塑性能力高的材料。应特别注意材料的弹性模量E，以及材料的弹性后效和热弹性效应对传感器性能的影响。材料成分会影响材料的综合性能，从而决定传感器的性能，因此材料选择及成分的确定是关键。西门子称重传感器的主要材料是马氏体硬化不锈钢17-4PH。

　　其次，物理性能分析。机械材料的物理性能较多，包括导热性、导电性、熔点和密度等，要求设计人员结合零件所处环境，对比各机械材料的物理性能，尤其应分析制造工艺复杂性情况，确定最佳的机械材料。例如，当机械零件的重量有限时，可考虑使用铝、镁等轻金属材料。

　　电阻应变称重传感器由1)弹性体，2)电阻应变片，3)补偿元件，4)密封材料等组成。利用电阻应变计构成的惠斯顿电桥，通过测量弹性体的应变而测得与之成正比的外力（重量）。

　　在不同的位置，粘贴不同的传感器应变片。而应变片也是由很多种材料组成。具体如下：

　　盖层:盖层主要的作用是绝缘和保护里面的应变片，所以一般采用和基底相同的材料。

　　第三，化学性能分析。机械材料化学性能包括化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。例如部分零件在高温条件下运行，为延长其使用寿命应考虑使用耐高温、抗氧化性强的机械材料。

　　针对食品或医药行业，为了保证产品的卫生等级、满足食用要求，产品要根据其耐腐蚀要求，提供不锈钢材，例如不锈钢安装模块和不锈钢称重给料机。一些特殊行业还会对表面提出更高的要求，如抛光、钝化等。直接接触客户产品的材质还需要有食品级认证，例如称重给料机皮带等。

　　第四，工艺性能分析。机械材料的工艺性能有：焊接性能、切削性能、锻造性能等。这些性能决定着零件生产的难易程度。因此，需要设计人员通过实验确定所用材料，而后对该材料的可行性进行分析，确定最佳的机械材料选择方案。

　　第五，热处理工艺分析。机械零件生产时，为提高零件综合性能往往采用相关工艺进行热处理。设计人员应分析不同机械材料所用处理工艺的复杂度，确定最佳的处理方案。钢热处理分为普通热处理、表面热处理，其中普通热处理包括退火、正火、淬火等；表面热处理有渗碳、渗氮、高频淬火等。若机械材料硬度较大，不利于切削、生产时需要进行退火处理以降低材料硬度。与之相反，如想提高机械材料硬度，可对钢进行正火处理。另外，经退火或正火处理，机械材料硬度、强度应无法满足设计要求时，此时应考虑使用淬火与回火进行处理，以获得优异的力学性能，即脆、硬的马氏体组织结构机械零件。

　　如果需要机械零件表面至心部具有不同的性能时，则需要对其进行表面热处理。例如，为提高零件表面的耐腐蚀性、热硬性、硬度时，可对其进行氮化处理。如需获得表面高碳回火马氏体，则需要进行钢的渗碳处理。如果需要表面层为淬火组织，而内部为淬火前组织时，可考虑采用高频淬火进行处理，其中电流频率越高获得淬透层越薄。

　　在称重产品上，很多零件为了提高性能都进行热处理工艺，例如传感器弹性体和安装模块的压头经过了淬火处理，称重给料机的主轴需要调质处理。

　　经济性指尽量选用价廉质优的材料，既能满足机械设计的要求，又能在适用性的基础上做到成本最低。一般来说，会从三方面来考虑材料的经济性：

　　一是材料成本。不同机械材料不仅性能差别较大，而且价格有较大差异。因此，机械设计中应做好成本的控制，对各待选材料的经济性进行分析，如果碳钢能满足材料性能的要求就不要选择钛合金；

　　二是加工成本。工程师应认真分析零件生产所需工艺，以及生产中的人力财力投入情况，确定最佳的机械材料应用方案。这要求设计人员对产品的应用条件和场合掌握到的非常清楚，根据零件的复杂程度以及材料加工的可能性。结构复杂的零件可以选用铸造毛坯，锻造成型。对于结构简单的零件可以用板材或者各种型材进行焊接或铆接方式实现。

　　三是处理工艺。材料选择的一切原则都是基于满足应用条件和工作状况。例如常规的外观处理工艺有镀锌、镀镍等各种电镀，以及喷塑粉，喷漆，抛光，拉丝，渗氮，渗碳等。要尽量避免低效和污染的处理工艺。

　　在机械的选择中，环保性是非常重要的。在机械设计中大量使用金属材料，而有些金属材料的热处理工艺或者表面处理对环境的产生影响，如喷塑、镀锌，或渗碳，淬火等，所以要在材料和工艺的选择时考虑到这些环保性因素。

　　在机械设计中，一些机械材料本身就带有对人体有害的物质，人们如果长期与之共处，就会对身体造成一定的损害。例如，以离子状态存在的Cr6+就是对人体危害最为严重的一种元素，还有砷(As)、镍(Ni)等元素。这些物质不光对人体有害，同时对自然环境，例如水源、土壤等都会带来破坏。这就需要确认产品是否经过了RoHS认证在设计机械材料进行选择的过程中，还应该注重材料的回收性。随着环保理念的不断普及，人们更加注重材料的可回收性。

　　新技术的发展将很大程度上影响到材料的选择。基础科学的发展使得3D打印技术、纳米技术、复合材料和新的加工工艺等材料成型手段飞速发展，将极大的提升材料的性能。如果新型材料重量轻、强度高、组织更加致密，利于实现金属材料的3D打印，将极大地降低加工成本和研发成本，为设计工作提供了更好的条件。

　　机械设计材料选择是机械工程师机械制造的关键环节，对设计人员的综合水平要求较高。为保证设计方案科学、合理，方便后期的零件生产，设计人员应做好机械材料的选择与应用研究。

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　　在实际工作中，记住几种常见材料保证不闹出笑话就好，每个公司习惯有时候有点不太一样。

　　要经常摩擦或者碰撞的硬质合金就cr12热处理到hrc60,要摩擦但是没有撞击的孔轴配合就用铜套

　　铝合金比较出名的6060，热处理t6，没要求就这个。压铸用的就是adc12.

　　以上已经可以解决大部分问题，记住就好了。刚到公司觉得有点不稳就问一下同事，不要犯错到该硬的地方用了软的就好

　　这就是所谓的设计能力之一吧，其实一个好的产品设计，在材料的选择上至关重要，甚至到了生死存亡的地步，“材料不对，一切白费”，这并不是一句单纯的行业告白，而是多少人前赴后继的血泪良言。

　　其实机械设计是一个很广泛的概述，这里面又分了很多细分行业和专业，而且每个细分行业所注重和用到的材料是完全不一样的，这也是为什么很多跨行的机械设计总是会在前期有很多失败和弯路的原因，也算是一种试错成本吧。

　　那下面就我所在的行业，以及本人对材料的一些粗浅认知做一个分享，当然这个内容一定是有局限性的，不一定正确，但是我分享的选择方法还是具有普遍适应性的，可以供大家参考。

　　根据你的设计要求，首先要考虑的就是材料的刚性，因为材料的刚性决定了你的产品设计的可行性，记住，我们是在做一款产品，产品是需要在实际工作中使用的，是需要一定的稳定性和耐糙性的，所以我们选择的材料一定要考虑产品的使用范围，使用环境，使用强度等等因素综合来考虑对零件材料的选择。

　　例如我们做一台立式加工中心，我们通常对基础大件选择的是HT300的灰口铸铁，因为这种材料具有较好的刚性，为什么我们不选择塑料材质来做，因为塑料材质根本就没有强度和刚性，一受力就挂了，所以这是我们选择的一个原则，当然灰口铸铁有很多种，例如HT200、HT250等等，为什么我们要选择HT300呢？因为HT300的硬度更高一点，其实HT250也是经常选择的一种，但是基本上也就是这两种了，这里面有很多前人们积累下来的经验，我们的很多设计其实都是建立在很多前人们的经验上去完成，如果每个产品都去做一些列的强度或可靠性的试验，那真的黄花菜都凉了，市场需求是不等人，我们只有充分的利用前人的经验和成果，我们才能真正去赢得一个未来。

　　其实很多“朋友”一直就喜欢抬杠，总是说没有经过校核和试验的设计就是不负责任，但是前人设计的产品都在市场上运行了几十年了，而且市场的保有量都在几万台以上，对于这种成熟型产品根本就不需要去进行所谓的论证，改进设计也要现实一点，企业给你钱是让你帮他赚就更多的钱，而不是让你来完成你的学术追求的，在企业讲的就是如何快速的与市场对接，快速的将自己的能力通过市场的需求变现，这才是最真实的职场现状，所以作为一个企业人，一定要善于利用前人的经验和成果，那就是一座座金山，等待你的发掘和采纳。

　　根据题主的行业特点，非标工装设计，我个人觉得应该是45号钢和铝合金用得比较多一些，如果是机械加工的工装设计，那45号钢和合金钢会用的多一些，如果是自动化行业的工装设计9博体育，那铝合金可能会用得多一些，主要还是更具刚性来判断，当然具体的情况，还得从你自己的角度出发。

　　很多机械设计者往往会忽略掉这个问题，如何防锈处理其实是一个很重要的问题，这不仅关系到产品适用的稳定性，也关系到产品的外观质量，对于工业技术产品慢慢开始与艺术接轨的今天而言，忽略产品的外观简直是不可原谅的过错，很多人愿意为你的产品买单，并不单单是买一个功能，也是在购买一个心情，购买一个建立在可以欣赏基础上的实用物，所以我们作为一个产品设计者，一定要极度的关注零件的防锈问题。

　　例如我们经常使用的45号钢如何防锈处理，通常我们会选择“发蓝”处理，这是工业产品针对该材料做得最多的一种防锈处理方式，该方式的价格低廉，而且可以让零件焕发出一种厚重感，给人以信心和可靠，或者对零件进行喷漆和喷塑处理，这也是很多产品，特别是外观处理上使用很多的方式，或者根据环境的使用要求，对零件不进行单独的处理，而是在使用过程中利用封油或防锈液进行保护，这也是在机械加工工装中用得比较多的方式，无论是什么方式我们都得选择一样。

　　当然如果上述方式都不太适合，那我们就必须跟换材质，例如我们可以选择不锈钢，这样就可以基本上杜绝防锈处理这个尴尬了，但是很多所谓的不锈钢其实并不是完全不生锈的，只是相对难生锈一些而已，所以在使用过程中，我们还是要充分的考虑零件或产品的防锈问题。

　　在产品设计的过程中，我们选择一个零件的材料，同时还要考虑该材料的稳定性，例如我们前面举例说明的HT300灰口铸铁，为什么机床的大件都是采用这种材料，就是因为这种材料在产品的使用过程中，有着非常好的材料稳定性，无论是热稳定性还是它的材料组织稳定性等都非常好，而对于高精度机床这种特性的产品，这样的材料就是非常好的选择，如果你选择用钢来做这样的基体，那可能你加工的零件时合格，但是装配后就会发生各种几何变形，发到客户手上有又会再次变形，总之就是在不断的变形中，它们可以随之温度，湿度和振动等环境的变化而随时变化，这对于一个高精度要求的产品而言，简直就是噩梦，所以在材料的温度性上考虑是非常关键的一个因素，也是决定一个产品成败的因素。

　　我们公司最近购买了一台产品，其工作台是灰口铸铁，可能是HT200的，因为零件的设计强度不够，太单薄了，还有就是可能在零件铸造完成后没有经过二次时效处理，所以机床购买回来后，工作台面的精度一直在变，我们自己重新研磨和调试后还是在变化，这根本就没有办法调试，更别提后续如何正常使用了，这样的产品在实际上就是个废品，虽然从外表上看，什么功能都和齐全，而且各种动作都能够做出来，操作系统也很正常，但是最重要的精度没有，我们需要的是加工精度，这对我们来说就没有任何意义了。所以作为一个设计工程师，一定要考虑材料的稳定性。

　　材料的稳定性就像情人之间的忠诚度，如果没有这个忠诚度，任何海誓山盟，花言巧语，男才女貌都是假的，没有意义，都是不可靠的。

　　材料的加工性能，其实这是机械工艺工程师的内功，当然一个机械设计工程师还是要有基本的概念，这也是为什么图纸设计完毕后，一定会有一个机械工艺的工程师签一个会审的名字，因为他需要对这个零件的材料进行加工性能的评估。

　　什么是材料的加工性能，说得直白一点就是零件是不是好加工，例如45号钢就很好加工，但是不锈钢就不好加工，这种材料不仅粘刀，而且切削性能也不好，硬度也较高，所以很多场合虽然我们处于防锈的考虑，选择了不锈钢材质，但是有一些加工上就存在很大的问题，例如在不锈钢上加工小孔，特别是螺纹孔，如M3的螺纹，这个是很麻烦的事情，既容易断钻头，也容易断丝锥，很多工人都不愿意干，如果是强行要做，那价格也是非常高的，不仅材料费用高，加工费用更高，相比45号钢不知道要高到哪里去。

　　而HT300的加工性能就非常好，这也是为什么机床大件会选择这种材料的原因之一，这种材料很容易加工，而且加工应力也不大，相对来说很容易消除，做的好的加工工艺，会在零件的半精加工前加一道时效处理的工序，这样可以极大的去掉零件前几道加工工序产生的加工应力，并最终保证精加工工序的精度的稳定性。

　　材料的加工性能并不单纯牵涉到零件的加工，也牵涉到刀具的选择，加工母机的损耗，加工效率的低下等等，这是一个很综合的因素，是值得每个设计工程师认真去学习和研究的知识点，这也是一个设计工程师的标配能力。

　　零件的生产成本，其实这个成本就是基于以上几个因素的一个综合反映，如果你选择的材料刚性差，不达标，那意味着要颠覆重来，这就意味着成本，如果你选择的材料防锈不好做，那就意味着不稳定和外观差，卖不出去，又是成本积压，如果你选择的材料稳定性差，产品不好用，一样是卖不出去，还是成本积压，如果你选择的材料加工性能不好，那加工成本就会上升，这还是关系到成本，一个产品设计的好坏，除了要从功能上来评价之外，还需要从成本上来评价。

　　如果你花一百万做了一颗很完美的螺钉，你觉得这有意义吗？有市场价值吗？没有，虽然你把事情做得很漂亮，但是这个事情没有任何意义。

　　一个好的机械设计工程师，一定是基于以上各个因素来统筹考虑产品和零件设计的，如果他都没有这样的认知，那基本上也就谈不上什么设计工程师，顶多也就是个绘图员而已，他们是没有思想和灵魂的，也就是一个工具，一个会呼吸的工具，低能而抱怨多。

　　当然，我在这里分享的主要是选择一个零件材料的方法，要从那些方面去入手，切入点在哪里，只有掌握了这些方法，你才能通过这些方法去找到适合自己特定需求的材料，否则你真的无从入手了。

　　机械设计中的材料选择，关键在于两件事：一个是根据产品需求评估材料选择范围，并对各项材料指标进行有限项排序；一个是尽可能的熟悉本行业内常见产品常用材料特性。

　　非标工装设计，若工装是否在切削液环境中使用，工装的定位精度和防锈是有限考虑因素，基座可以考虑铸铁或45钢调质，与工件直接接触的支撑及定位机构可以采用铝合金或聚氯乙烯。如果采用聚氯乙烯定位，要考虑工件加工/检测精度要求，定期检测校验定位机构的磨损情况。

　　部分工装的使用，设计到电特性。在这种情况下，要关注环境溶液特性对工装夹具选材的影响。如，阳极挂具夹具的选择，常用钛材料和铝材料。钛在阳极氧化电解槽液中不会溶解，但是如果阳极后着色环节采用点解着色，则触点位置处结构设计务必保证紧密接触。而铝材的选用，则应避开选用ADC12压铸铝合金和硬质铝合金。因为其电导率比6063铝合金电导率低，阳极反应中电流集中在夹具上，产品阳极氧化膜不佳。

　　部分工装的设计使用，设计到传动链中同轴度的检测与校正，硬度高、耐磨损、不易蠕变、不易疲劳变形，是材料选用的优先考虑项目。除此之外，还要考虑产品是否容易在工装上装拆，工装精度对产品重量不敏感等。

　　前面几位朋友提到了材料的工艺性。这个和一般机械产品设计原则相似。工装设计中，除了密封件外，几乎所有的工程材料，都要进行一定程度的切削加工。工件的设计应容易夹持、检测，尽可能的避免弹性体的选用。

　　不请自来。我的经验，材料选择过程中，几个常见的问题归纳如下:1、必须了解或者利用关于材料应用方面的最新和最好的信息资料，而且一定要求实，找到原创，比如10月份的广交会上有位韩国的展商告诉我有家公司用他们创新的塑料替代了部分机床部件节省了成本，我和工程师将信将疑，二话不说马上赶到这家工厂进行各种力学测试，拿到所有数据，翻阅各种资料，又马上做样品开始下一步，每一步都必须仔细，没有最终确定前不敢妄下结论；2、要预见和考虑由于产品可能的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；这点对每家企业来说都是不愿看到的机械零件。3、所使用的材料的数据应该全面并且确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候； 4、要有适当的质量控制方法，并且经过了验证；5、必须是专业、经验丰富的人员选择材料。

　　可能有点答非所问，不过确实是我的忠告，至于各种材料具体怎样选择，我没有具体的方法，记得刚工作时，天天泡在车间里，拿着量具量各种各样的旧零件，测它们的性能，整整一个夏天，至今各种钢号、材质、力学性能都烂熟于心，只想告诉你没有捷径，都是自己摸爬滚打摸索出来，多向一线工人请教，尤其是工龄长的，一起吃午饭、晚饭，他们会一点点把知道的都告诉你，设计中也会提出中肯的意见。