人們在生產(chǎn)活動(dòng)中總是追求好的產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)良的使用性能、較長的市場壽命,同時(shí)又要追求最低的經(jīng)濟(jì)成本和最高的生產(chǎn)利潤。在這方面,材料和加工工藝的選擇無疑起著重要的作用。材料選擇的經(jīng)濟(jì)性不僅僅是指材料的價(jià)格,還包括加工費(fèi)用、管理費(fèi)用和附加費(fèi)用等,它是一個(gè)綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。采用便宜的材料及價(jià)格低廉的成形工藝,將總成本降至最低,取得最大的經(jīng)濟(jì)效益,使產(chǎn)品在市場上具有最強(qiáng)的競爭力,始終是設(shè)計(jì)工作的重要任務(wù)。
(1)材料的價(jià)格
材料的價(jià)格在產(chǎn)品的總成本中占有較大的比重,在許多工業(yè)部門中可占產(chǎn)品價(jià)格的30%~70%,在滿足性能和工藝要求的條件下,所選零件材料的價(jià)格應(yīng)該盡量低。表1.5.21為我國常用金屬材料的相對價(jià)格大致比值(由于市場變化,表中比值僅供參考)。
表1.5.21 我國常用金屬材料的相對價(jià)格
(2)金屬材料加工費(fèi)用
在各種熱處理改性工藝中,以退火工藝加工費(fèi)相對價(jià)格為1時(shí),則調(diào)質(zhì)處理為2.5,高頻淬火為5,滲碳為6,滲氮為38。例如,在確定一個(gè)軸類零件熱處理工藝時(shí),當(dāng)耐磨性能滿足要求的情況下,采用調(diào)質(zhì)后高頻淬火比調(diào)質(zhì)后滲氮處理要便宜得多。
對于耐腐蝕件而言,采用碳素鋼進(jìn)行表面涂層工藝代替不銹鋼,則成本可降低很多。
對于形狀復(fù)雜的零件如果能采用鑄造焊接結(jié)構(gòu),可比整體鍛件,機(jī)械加工成形更為方便。制造內(nèi)腔較大的零件時(shí),采用鑄造或旋壓加工成形均比采用實(shí)心鍛件經(jīng)實(shí)心切削加工制造內(nèi)腔要便宜。
當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí),選用毛坯件和加工零件盡量用少切削、無切削的生產(chǎn)方法,例如,壓力鑄造制作毛坯;冷鐓、搓絲加工螺栓;板料沖壓等。
(3)金屬材料的選用
球墨鑄鐵有較高的強(qiáng)度,良好的抗震性能,在使用條件滿足情況下,可作曲軸使用,從而做到“以鐵代鋼”,有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
對引進(jìn)產(chǎn)品進(jìn)行國產(chǎn)化研究時(shí),在成分相當(dāng),性能相近的情況下,可考慮用相近的國內(nèi)材料代用。
在淬透性滿足要求的情況下,優(yōu)先選用碳素鋼。碳鋼與合金鋼相比,主要是合金鋼的淬透性大,允許制作較大截面的零件。在避開回火脆性使用的情況下,合金鋼有較好的韌性。但當(dāng)制造截面不大的零件時(shí),為了降低鋼材的成本消耗。
(4)成組選材,減少品種便于管理
在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí),在使用性能滿足的情況下,應(yīng)盡量減少材料的品種,減少采購手續(xù),便于管理。例如選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼時(shí),在滿足性能要求情況下,工廠大多選用Q235。而且盡量選型材,代替鍛、軋材,可減少加工程序。