本章目的：正确选择材料和工艺，兼顾可靠性与创新。
1.前言
从产品的概念设计起到样机结束阶段，零件材料和工艺的选择，都会有涉及。
这些选择是非常重要的，常常会影响产品的走向。
作者在这里介绍两类材料和工艺的选择办法。
一类常用且可靠性较高，但设计容易限制在藩篱内。
而另一类是打破依靠经验和惯性来设计产品的，多用于创新型设计，但耗费的时间和精力就较多。
合理选择吧。
2.常用的材料工艺选择办法
2.1 沿用同类产品材料和工艺
沿用同类产品的材料工艺是最牢靠最省时间的办法。
没错，就是抄。如果你喜欢好听一点的词，可以称之为“沿用”、“模仿创新”等。请不要考虑丢脸之类的，这才是最保险最可靠的方式，结构设计最初的考量抄袭才是正确的。
如何很好地抄袭，也是考量一个工程师的功底的。比如塑胶件的材料码的寻找，钣金压铸等通用材料选择等。
从专利规避上讲，作者还没有看过材料抄袭侵犯专利的。
从可靠性设计的依据来看。FMEA手册（质量五大工具的泰山北斗）中有明确记载，如下：
所以，这种“沿用”，是有非常强大的理论依据的，别说不会。
而且从FMEA表中看出，越是创新，需要肩负的风险越大。并不是说创新不好，但希望读者理解风险的概念。
“沿用”的顺序依次是：
1）标杆产品/竞品的材料和工艺；
2）同类产品的材料和工艺：比如车用产品就可以抄同一系统或子系统下的产品的材料和工艺，因为工作条件几乎是一样的；
3）听取材料供应商意见。在有实物保证的前提下，采用满足条件的材料（这条必须慎重采用！）。
作者一直在想，如何很好地表达这种理念。核心点在于，遇到了问题首先需要“找现有方法”，而不是去“想新方法”。
2.2 专用的材料工艺数据库
一般国内的公司很难有这个东西，暂时也不想多写。
但一些较正规的公司会有自己的结构设计指南或手册，在手册中会详细叙述公司内部所用的材料以及其牌号，这是极好的。
有心的读者可以收集相关的手册及其中材料和牌号，转换成一般的国标牌号，建立自己的材料数据库。
3.创新性材料工艺选择办法
3.1 创新意味着打破惯性
不要小看工程师自己的惯性。做塑胶件的工程师设计产品会第一时间选择塑胶工艺，钣金工程师会选钣金，机械加工工程师选机加，其他同样。这个在国外是做过数据调查的。如下图：
所以，当工程师需要创新性设计时，常常需要具体的方法，而不是经验。经验反而是一种束缚。
作者提供几种方法。
3.2 材料工艺兼容矩阵
这可是一个好方法。
从DFM总章节中我们了解到制造工艺有其限制。
为了制造一个特定的零件，需要选择适当的工艺，它的基础是零件的各种所需属性要和不同工艺性能之间配合良好。且零件的所有功能决定之后，就可以用表列出重要的几何特性、材料特性和其他所需的属性。
这代表一种“购物单”，必须添上材料特性和工艺性能。在“购物单”上的属性和零件的最后功能有关，并且由几何形状和服务条件确定。
大多数零部件并不是由单一工艺产生的，而且需要不同的一些工艺来完成最后零件所需要的属性。特别当成形工艺作为初始工艺时，需要用材料切削和精加工工艺来产生零件的一部分或者最后的特性，这种情况就很典型。很明显，把许多工艺结合在一起使用是必要的。单一工艺通常不能完成零件的所有最终属性。但请紧记，DFMA分析的目的之一简化产品结构并强化零件。
经验表明，充分利用初始制造工艺的各种性能，提供零件尽可能多的所有属性，一般来说这样是最经济的。
//就是说，如若想要省钱，能一次注塑成形了事，就不需要增加机加工来处理等。
3.2.1 材料工艺兼容矩阵基础概念：材料工艺组合限制
通常有数以百计的工艺和成千上万的各种材料，而新的材料和工艺又不断的开发。幸运的是，下列的观察结果可以帮助简化所有的选择问题。
1）许多工艺和材料的组合模式是不可能的，如下图所示的材料工艺兼容性矩阵。
2）许多工艺之间组合是不可能的，因此不会出现在任何加工序列中；
3）一些工艺只影响零件的一种属性，特别是表面处理工艺和热处理工艺就是如此；
4）工艺序列有一个天然的次序：先为成形工艺，随后通过切削材料来精制特征，最后增强材料的特性。
依据这种工艺分为:①初级工艺；②初级/次级工艺；③三级工艺；
有些工艺将初级工艺指那些为制造生产原材料的工艺。列如平板卷制、拉管及拔丝。在本文谈及生产零部件时，初级工艺这个术语主要指成形工艺。这样的工艺通常首先出现在操作的序列之中，应该选择工艺尽可能多地生成零件所需的属性。铸、锻和注射是主要成形工艺的例子。
初级/次级工艺能形成零件的主要形状，在零件上形成特征或精制零件上的特征。这些工艺在工艺序列中的开头或稍后一些出现。这种工艺范围包括材料切削和其他工艺诸如机加工、磨以及绞。
三级工艺不影响零件的几何形状，并且总在初级/次级工艺之后出现。它的范围包括精加工工艺、诸如表面处理和热处理。因为三级工艺仅仅影响零件的单一属性，因此三级工艺的选择可以简化（较为简单）。列如，研磨可以实现良好的表面精加工，而镀层经常用来改进外观或抵抗腐蚀。
3.2.2 材料工艺兼容矩阵基础概念：零件的形状属性定义
了解形状属性定义是为了制作材料工艺兼容矩阵做准备。
3.2.3 材料工艺兼容矩阵的举例运用
以下内容可以在《面向制造及装配的产品设计》-（美）布斯罗伊德著找到，读者可以详细再看。
3.2.4 材料工艺兼容矩阵的软件制作
1）关于《面向制造及装配的产品设计》-（美）布斯罗伊德著 第三版的翻译。作者的感想是，翻译的语言水平较高但机械行业的基础太差。就像某些买了正版的企业去翻译《海O王》一样，真的又坑又绕口。
相对而言第二版翻译好得多。
所以建议读者同时下载第三版英文和第二版中文，对照查看。
2）其实材料工艺兼容矩阵的本质就是：输入设计要求，删选数据库的材料和工艺，输出答案。
3）关于材料工艺兼容矩阵，作者是非常希望能用软件来辅助设计的，用excel表格不是不行，但太费力气，委实不值得。作者自己曾经尝试制作过这个软件，但失败了。
作者找到了一位软件合作者，后期会把上面的矩阵前端软件化。一期目标是书上的简单概念运用，最终目标是详细到材料的牌号。如铝合金的牌号--铝合金有些牌号只能用挤出工艺而有些可以压铸。数据库当然会持之以恒地更新的。
3.3 TRIZ
作者放在这里，是因为作者知道这个方法可以带来材料和工艺上的创新。
但作者对这个方法也没有掌握，所以不能乱写。所以暂时先放着，后面再更新吧，
4.小结
作者是希望完善材料和工艺兼容矩阵软件的，特别是数据库方面。因为很多好的设计常常在自己的意识旁边，自己却忽略了。而且这个软件能带来方便。
当然，作者也知道这个很难。但怎么说呢，得道者多助，慢慢来吧。
其他的，暂无。