2017/8/17
第一讲 概述
1.3.3 主要指标 1.3.4 加工工艺 1.3.5 材料优选方法 1.4 国内外材料应用的差距 1.4.1 材料技术指标 1.4.2 复合材料应用 1.4.3 合金材料低能耗成型工艺 1.4.4 案例讨论 1.5 小结
第一讲 概述
1.1.引言 1.1.1 电子产品的结构设计起源和发展
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1.3.4 加工工艺 1.3.4.1 塑料 确定了材料，往往也确定了制造工艺，比如选择塑料，就是 选择了注塑工艺。不同的制造工艺适用于不同的零件。比如 塑料件的特点是使用在受力不大、零件的形状又比较复杂、 但累计产量达几万个甚至几十万个时的产品。如手机、中低
档数码相机和电视机的结构件等。
材料分析工程师（分析材料故障）； 材料质量工程师（材料来料检验）。
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1.1.2 新材料是社会进步的重要因素
* 我们为什么要研究材料？
案例讨论：
*为什么秦、汉、唐、宋、明中国走在世界文明的前面？
图1-1 秦 铜弓、箭源自第一讲 概述* 为什么中国优先发展导弹、航天飞船、而不是航天飞机 ？
图1-2 中国 神7飞船返回仓
1.3.4.3 合金材料
高强度要求的复杂结构零件，生产量即使很小，既不适合 用塑料零件（往往因为刚度不够）；也不适应使用钣金 冲压件（因为成型困难）或机械切削（加工成本高）加工， 此时应该采用铝、镁、钛等合金铸造工艺或半固态注射工艺。
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1.3.5 材料优选方法
了解了材料的选择方法，通过那些路径可以实现我们 的选择？掌握一流的国际标准、一流厂商的产品规格 书、是实现材料优选的方法，将在后续各种材料的介 绍中进一步说明。目前在很多材料品种上国内外技术 的差距是很大的。
1.2.2 性价比
通常，高性能的材料就意味着高价格。一个好的工程师要牢 牢树立材料性价比的概念：用高性能的材料设计出高质量 的产品不一定代表高水平，用低价格的材料设计出高质量的 产品才真正是高水平。材料选择要充分考虑到价格因素和性 能功能需求的平衡。
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1.2.3 环保要求 材料的环保要求将越来越受到重视。环保要求包括多 个方面。其一是国内和国际标准规定的电子产品材料
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图1- 3 塑料和金属的强度和刚度的比较
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1.3.2 移植 一种材料在自己从事的行业可能从没用过，可是在其他行业中 的类似应用已很成熟，而用这种材料又可以从产品性能或价格 等方面带来很好很大的变化，这时就可以考虑“移植”。比如 碳纤维早期用于军用飞机，目前已用于雷达天线等。
美 航天飞机
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1.2 材料选择的原则 选择材料时，不一定要选择最好的材料，但工程师一定要 知道什么是最好的材料，一流的材料水平能够做到何种水 平，谁是这个材料的技术领先者。这样才能真正把握好材
料选择这个环节。
1.2.1 通用化
国际/国家/行业/企业标准、材料规格书是重要依据。
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1.4.4 案例讨论： 波音 VS 空客 采用复合材料的比例 空客A380飞机复合材料占25％，主要应用部件包括中央翼、 外翼、垂尾、平尾、机身地板梁和后承压框等，仅中央翼用 复合材料就达5．3吨，实现减重1．5吨。A380是第一个将复 合材料应用于受载很大的中央翼盒的大型民用机，开创了大 型民用机大规模采用复合材料的先河。
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波音B787飞机整机主要结构均采用碳纤维复合材料制成，从 外表看，除机翼、尾翼前缘、发动机挂架外，几乎看不到金 属。复合材料重量占飞机的50%。这是世界上第一个采用复 合材料机翼和机身的大型客机，被公认为复合材料发展史上 的一个重要的里程碑。复合材料的大量应用大幅减轻了飞机 的结构重量，并使飞机的燃油效率提高20％。 既然飞机都可以大规模的用复合材料，从发展趋势看，那些电子 产品结构件将会用复合材料？
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1.4. 国内外材料应用的差距 1.4.1 材料技术指标 主要是技术指标低、指标少而不全，见后续材料的规格书介绍。 1.4.2 复合材料应用 主要是碳纤维复合材料在电子产品的应用不多。 1.4.3 合金材料低能耗成型工艺 主要是指铝、镁、钛合金零件的成型工艺落后，具体见这一讲 的介绍。
的有害物质限量要求。其二是在材料原料生产、制造
加工和使用过程中造成环境污染。其三是材料的可回 收性、可重复使用。
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1.3 材料选择的方法
1.3.1 类比和比较
除了少数的原创产品，大多数产品都是已有产品的复制或改 进，所以解剖原有产品进行分析和类比来确定材料就是一种 常见的方法。 除此对材料的强度、刚度等特性比较也是一种方法，杜邦公 司的 塑料与各种金属的比较如下表。可以根据产品的要求在 表中初选合适的材料
电子产品结构材料特性和选择方法
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1.1 引言 1.1.1 电子产品的结构设计起源和发展 1.1.2.新材料是社会进步的重要因素 案例讨论 1.2 材料选择的原则 1.2.1 通用化 1.2.2 性价比 1.2.3 环保要求 1.3 材料选择的方法 1.3.1 类比和比较 1.3.2 移植
* 我们从那里来，要到那里去？任何一个专业都需要了解和回答这个问题，才
能不迷失方向，得到发展。
* 结构专业的分工细化是技术发展趋势。目前在一些公司，结构设计领域已从单纯的结 构工程师分为：结构工程师、 EMC工程师、 热设计工程师、结构可靠性工程师、材 料工程师。
* 在材料工程师中又分为：
材料技术工程师（选择材料）； 材料采购工程师（材料成本和厂商选择）；
跨行业的材料“移植”，也是材料应用创新的一种方法。
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1.3.3 主要指标 材料选择要依据整机产品的规格所赋予的结构件要求，考虑到力 学特性、外观、手感、制造工艺、加工性能、电磁屏蔽、耐候性 能、阻燃性能、耐老化性能、耐化学性能等材料的特性。材料的 选择要满足主要需求、兼顾其它要求。将这些要素排序后可知， 通常最基本的要求是力学特性和制造工艺。
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1.3.4.2 金属薄板
钣金件适用于受力较大，形状比塑料零件相对简单一些的产 品，比如电子测量仪器、通讯设备等产品的结构件，其累计 产量在1～2000个范围可以用数控折弯、数控冲裁的方法； 大于此产量的钣金件，应该用冷冲模生产方式，这样的制造 工艺选择，可以得到合适的生产成本。
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