設(shè)計(jì)材料及加工工藝整理

1、.設(shè)計(jì)材料及加工工藝（章節(jié)總結(jié)） 第一章 概論1.1設(shè)計(jì)與材料縱觀人類的進(jìn)化史，與人類的生活和社會(huì)發(fā)展密不可分的有很多因素，其中材料的的開發(fā)、使用和完善就是其中之一。材料是人類生產(chǎn)各種所需產(chǎn)品和生活中不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。可以說(shuō)我們生活的周圍任何物品都離開材料。材料科學(xué)的發(fā)展，使產(chǎn)品形態(tài)產(chǎn)生了根本變化，材料的發(fā)展，更是推動(dòng)了人們生活的進(jìn)步。1.2產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ) 材料在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，是用以構(gòu)成產(chǎn)品造型，不依賴于人的意識(shí)而客觀存在的物質(zhì)，所以材料是工業(yè)造型設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。工藝：材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。是人類認(rèn)識(shí)、利用和改造材料并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品造型的技術(shù)手段。材料與工藝是設(shè)計(jì)的物質(zhì)

2、技術(shù)條件，與產(chǎn)品的功能、形態(tài)構(gòu)成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三大要素。而產(chǎn)品的功能和造型的實(shí)現(xiàn)都建立在材料和工藝上。1.3材料設(shè)計(jì)1.材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容產(chǎn)品造型中的材料設(shè)計(jì)，以“物人環(huán)境的材料系統(tǒng)為對(duì)象，將材料的性能、使用、選擇、制造、開發(fā)、廢棄處理和環(huán)境保護(hù)啊看成一個(gè)整體，著重研究材料特性與人、社會(huì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，對(duì)材料的工學(xué)性，社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)性、歷史性、生理性、心理性和環(huán)境性等問(wèn)題進(jìn)行平衡和把握，積極評(píng)價(jià)各種材料在設(shè)計(jì)中的使用和審美價(jià)值，是材料的特性和產(chǎn)品的物理功能和犀利功能達(dá)到高度的和諧統(tǒng)一，是材料具有開發(fā)新產(chǎn)品和新功能的可行性，并從各種材料的質(zhì)感中獲取最完美的結(jié)合和表現(xiàn)，給人以自然，豐富、親切的視覺和觸覺

3、的綜合感受。產(chǎn)品造型的材料選擇中，我們不僅要從材料本身的角度考慮材料的功能特性，還要考慮整個(gè)材料設(shè)計(jì)系統(tǒng)。材料設(shè)計(jì)的方式出發(fā)點(diǎn)：原材料所具有的特性與產(chǎn)品所需性能之間的比較。兩種主要方式：(從產(chǎn)品的功能用途出發(fā)，思考如何選擇和研制相應(yīng)材料(從原料出發(fā)，思考如何發(fā)揮材料的特性，開拓產(chǎn)品的新功能，甚至創(chuàng)造全新的產(chǎn)品。材料與產(chǎn)品的匹配關(guān)系產(chǎn)品設(shè)計(jì)包含功能設(shè)計(jì)、形式設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中都要匹配。材料性能的三個(gè)層次：核心部分是材料的固有性能；中間層次世人的感覺器官能直接感受的材料性能；外層是材料性能中能直接賦予視覺的表面性能。產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)所要求的是與核心部分的材料固有性能相匹配，而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中除了材料的形態(tài)

4、之外，還必須考慮材料與使用者的觸覺、視覺相匹配。1.4設(shè)計(jì)材料的分類1.按材料的來(lái)源分類：天然材料技工材料合成材料復(fù)合材料智能材料或應(yīng)變材料按材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分類：金屬材料無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料復(fù)合材料按材料的形態(tài)分類：線狀材料板狀材料塊狀材料1.5材料特性的基本特性從材料特性包括:材料的固有特性，即材料的物理化學(xué)特性材料的派生特性，即材料的加工特性材料的感覺特性和經(jīng)濟(jì)特性。特性的綜合效應(yīng)從某種角度講決定著產(chǎn)品的基本特點(diǎn)。 1.5.1材料特性的評(píng)價(jià)材料特性的評(píng)價(jià)：基礎(chǔ)評(píng)價(jià)，即以單一因素評(píng)價(jià)綜合評(píng)價(jià)，即以組合因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。 1.5.2材料的固有特性材料的固有特性是由材料本身的組成、機(jī)構(gòu)所決定的，是指材料

5、在使用條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能，他受外界條件的制約。 1.5.3材料的派生特性材料的派生特性包括材料的加工特性、材料的感覺特性、環(huán)境特性和材料的經(jīng)濟(jì)性。 第二章 材料的工藝特性材料的工藝特性是指：材料適應(yīng)各種工藝處理要求的能力，材料的工藝性包括材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。他是材料固有特性的綜合反映，是決定材料能否進(jìn)行加工或如何進(jìn)行加工的重要因素，直接關(guān)系到加工效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本等。2.1材料的成型加工2.1.1 成形加工工藝材料的成型加工性是衡量產(chǎn)品造型材料優(yōu)劣的重要標(biāo)志成型加工工藝對(duì)設(shè)計(jì)效果的影響因素很多，主要從以下幾個(gè)方面表現(xiàn)出來(lái)：工藝方法2.工藝水平3.新工藝的采用；4.工

6、藝方法的綜合運(yùn)用2.1.2材料成型工藝的選擇原則是高效、優(yōu)質(zhì)、低成本，即應(yīng)在規(guī)定的周期內(nèi)，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出符合技術(shù)要求的產(chǎn)品，其核心是產(chǎn)品品質(zhì)。必須指出，產(chǎn)品的成本運(yùn)算是以生產(chǎn)合格產(chǎn)品為基礎(chǔ)的。根據(jù)零件類別、用途、功能、使用性能要求、結(jié)構(gòu)形狀與復(fù)雜程度、尺寸大小、技術(shù)要求等，可基本確定零件應(yīng)選用的材料與成型方法。2.2 材料的連接工藝材料的連接工藝包括機(jī)械連接、焊接、粘接技術(shù)、靜連接、動(dòng)連接。2.3材料的表面處理具體說(shuō)就是要處理注入色彩、光澤、紋理、質(zhì)地等直接賦予視覺與觸覺的一切表面造型要素。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品的性能、使用環(huán)境、材料性質(zhì)，正確選擇表面處理工藝和面飾材料。2.3.1表面處理的

7、目的一是保護(hù)產(chǎn)品，即保護(hù)材料本身賦予產(chǎn)品表面的光澤、色彩、肌理等而呈現(xiàn)出的外觀美，并提高產(chǎn)品的耐用性，確保產(chǎn)品的安全性，由此有效的利用材料資源：二是根據(jù)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的意圖，改變產(chǎn)品表面狀態(tài)，賦予表面更豐富的色彩、光澤、肌理等，提高表面裝飾效果，改善表面的物理性能、化學(xué)性能及生物學(xué)性能，使產(chǎn)品表面有更好的感覺特性。表面處理技術(shù)，即可以是相同材料具有不同的感覺特性，又可是不同材料獲得相同的感覺特性。 2.3.2表面處理類型設(shè)計(jì)中所采用的三類表面處理技術(shù)：表面被覆：鍍層被覆涂層被覆；目的：保護(hù)作用、裝飾作用、特殊作用（如隔熱、殺菌等）。涂裝工藝一般包括制件表面涂裝前處理、涂敷涂料及涂層干燥三大步驟。

8、琺瑯被覆；廣泛應(yīng)用于廚房用具、醫(yī)療用具等。表面層改質(zhì)：化成處理，形成的膜對(duì)基物體具有耐蝕保護(hù)性耐磨性，不會(huì)從基體金屬上脫離陽(yáng)極氧化處理；得到不同硬度、彈性、孔隙率孔徑的氧化膜。表面精加工 2.3.3材料表面處理工藝的選擇原則 形態(tài)的時(shí)代性求簡(jiǎn)的單純性功能的合理性情感的審美性產(chǎn)品檔次的經(jīng)濟(jì)性成本環(huán)境保護(hù)2.4 新材料成形技術(shù)快速成形技術(shù) 快速成型，又稱快速原型制造技術(shù)、快速制樣或?qū)嶓w自由形式制造?？焖俪尚褪且环N用材料逐層堆積出制件的制造方法。2.4.1 快速成型的原理及特點(diǎn)原理：快速成型是基于離散、堆積原理而實(shí)現(xiàn)快速加工原型或零件的加工技術(shù)。特點(diǎn)：1、改變了傳統(tǒng)模式的制造方式，設(shè)計(jì)制造一體化。2

9、、設(shè)計(jì)的易達(dá)性。3、快速性。 4、材料的廣泛性。2.4.2 快速成型的基本方法光固化成型SLA成型工藝 2、選擇性激光少杰成型SLS成型技術(shù) 3、熔積堆積成型FDM成型技術(shù) 4、分層實(shí)體成型LOM成型技術(shù)2.4.3 快速成型技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用 快速成型技術(shù)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：1、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)；2、支持同步（并行）工程的實(shí)施；3、對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的校驗(yàn)與分析；4、快捷、經(jīng)濟(jì)地制作各種模型。第三章 材料感覺特性的應(yīng)用3.1材料感覺特性的概念 材料感覺特性又稱材料質(zhì)感，是人的感覺系統(tǒng)因生理刺激對(duì)材料做出的反映或由人的知覺系統(tǒng)從材料表面特征得出的信息，是人對(duì)材料的生理和心理活動(dòng)，他建立在生

10、理基礎(chǔ)上，是人通過(guò)感覺器官對(duì)材料做出的綜合印象。 3.1.1材料感覺特性的內(nèi)容兩個(gè)基本屬性：生理心理屬性、物理屬性材料感覺特性按人的感覺可分為觸覺質(zhì)感和視覺質(zhì)感，按材料本身的構(gòu)成特性可分為自然質(zhì)感和人為質(zhì)感。材料的觸覺質(zhì)感：生理心理構(gòu)成物理構(gòu)成材料的視覺質(zhì)感：生理構(gòu)成、物理構(gòu)成、間接性、距離效應(yīng)材料的自然質(zhì)感；關(guān)注材料的天然性、真實(shí)性、價(jià)值性材料的人為質(zhì)感：突出認(rèn)為的工藝特性，強(qiáng)調(diào)工藝沒和技術(shù)創(chuàng)造性3.1.2材料感覺特性的評(píng)價(jià)材料感覺特性的描述:自然-人造、高雅-低俗、明亮-陰暗、柔軟-堅(jiān)硬、光滑-粗糙、時(shí)髦-保守、干凈-骯臟、整齊-雜亂、鮮艷-平淡、感性-理性、浪漫-拘謹(jǐn)、協(xié)調(diào)-沖突、親切-

11、冷漠、自由-束縛、古典-現(xiàn)代、輕巧-笨拙、細(xì)致-粗略、活潑-呆板、科技-手工、溫暖-涼爽材料感覺特性的測(cè)定選取玻璃、陶瓷、木材、金屬、塑料、橡膠、皮革比較，表3-3 材料感覺特性的差異。3.1.3影響材料感覺特性的相關(guān)因素材料感覺特性構(gòu)成因素眾多，通常表現(xiàn)為：1.材料種類2.材料成型加工工藝和表面處理工藝同質(zhì)異感、異質(zhì)同感：不同加工方法和工藝技巧會(huì)產(chǎn)生不同的外觀效果，從而獲得不同的感覺特性：鑄造工藝、焊接工藝、編織工藝、車削工藝、磨削工藝、電鍍工藝、噴砂工藝其他因素：時(shí)代的科技水平、審美標(biāo)準(zhǔn)、流行時(shí)尚3.2質(zhì)感設(shè)計(jì)質(zhì)感設(shè)計(jì)是對(duì)工藝產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的技術(shù)性和藝術(shù)性的先期規(guī)劃，是一個(gè)合乎設(shè)計(jì)規(guī)范的”認(rèn)

12、材-選材-配材-理材-用材”的有機(jī)過(guò)程。3.2.1質(zhì)感設(shè)計(jì)的形式美法則實(shí)際上是各種材質(zhì)有規(guī)律組合的基本法則：1、調(diào)和與對(duì)比法則，即，使整體中各部位的物面質(zhì)感統(tǒng)一和諧。2、主從法則，即強(qiáng)調(diào)在產(chǎn)品的質(zhì)感設(shè)計(jì)上要有重點(diǎn)3.2.2質(zhì)感設(shè)計(jì)的運(yùn)用原則合理的使用材料、藝術(shù)性的使用材料、創(chuàng)造性的使用材料3.2.3質(zhì)感設(shè)計(jì)的主要作用 提高適用性、增加宜人性、塑造產(chǎn)品的精神品味、達(dá)到產(chǎn)品的多樣性和經(jīng)濟(jì)性、創(chuàng)造全新的產(chǎn)品風(fēng)格3.3材料的抽象表達(dá)材料的抽象表達(dá) 定義：是將材料的某些特性加以提煉，升華為具有某種審美價(jià)值的意象，并沿著抽象表達(dá)的共同方向，是材料成為能喚起人們某種感情的具有抽象意義的材料。抽象思維是材料抽

13、象表達(dá)的基礎(chǔ)材料的抽象表達(dá)對(duì)設(shè)計(jì)有直接的意義3.4材料的美感材料的美感與材料本身的組成、性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)及使用狀態(tài)有關(guān)3.4.1材料的色彩美感材料的色彩可分為材料的固有色彩和材料的人為色彩只有運(yùn)用色彩規(guī)律將材料色彩進(jìn)行組合和協(xié)調(diào)，才會(huì)產(chǎn)生明度對(duì)比、色相對(duì)比、和面積效應(yīng)以及冷暖效應(yīng)等現(xiàn)象，突出和豐富材料的色彩表現(xiàn)力。相似色材料組合（2）對(duì)比色材料組合 3.4.2材料的肌理美感 肌理是由天然材料自身的組織結(jié)構(gòu)或人工材料的人為組織設(shè)計(jì)而形成的，在視覺或觸覺上可感受到的一種表面材質(zhì)效果。 根據(jù)材料表面形態(tài)的構(gòu)造特征，肌理可分為自然肌理和再造肌理；根據(jù)材料表面給人以知覺方面的感受，吉利還可分為視覺肌理和觸

14、覺肌理。材料肌理形態(tài)的組合方式主要有：同一肌理材料組合、相似肌理材料組合、對(duì)比肌理材料組合。3.4.3材料的光澤美感根據(jù)材料受光特性可分為透光材料和反光材料3.4.4材料的質(zhì)地美感材料的質(zhì)地美是材料本身的固有特性所引起的一種賞心悅目的心理綜合感受，具有較強(qiáng)的感情色彩。材料的質(zhì)地是材料內(nèi)在的本質(zhì)特征，主要由材料自身的組成、結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)特性來(lái)表現(xiàn)，主要表現(xiàn)為材料的軟硬、輕重、冷暖、干濕、粗細(xì)等。質(zhì)地是與任何材料有關(guān)的造型要素，一般分為天然質(zhì)地與人工質(zhì)地。產(chǎn)品材料質(zhì)地特性及美感的表現(xiàn)力實(shí)在材料的選擇和配置中實(shí)現(xiàn)的。分為兩種：相似質(zhì)地的材料配置、對(duì)比質(zhì)地的材料配置 3.4.5材料的形態(tài)美感設(shè)計(jì)材料的

15、形態(tài)通常分為線材、片材和塊材線材具有長(zhǎng)度和方向感，運(yùn)用線材進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思時(shí)，應(yīng)把握線材的形態(tài)變化和組合特征；片材具有延伸感和空間的敘事干，其側(cè)面具有線材的特性；塊材具有重量感、充實(shí)感和較強(qiáng)的視覺表現(xiàn)力。第四章 材料與環(huán)境4.1環(huán)境意識(shí)環(huán)境意識(shí)是現(xiàn)代社會(huì)的產(chǎn)物，也是也是后工業(yè)社會(huì)發(fā)展的必然要求。4.2綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)的基本思想就是維護(hù)地球綠色生態(tài)環(huán)境的設(shè)計(jì)，就是在設(shè)計(jì)階段將生態(tài)環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響最小。4.2.1綠色設(shè)計(jì)的基本特征環(huán)境協(xié)調(diào)性；是指產(chǎn)品開發(fā)與使用過(guò)程中，對(duì)人類生態(tài)環(huán)境與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)有益程度。加價(jià)值創(chuàng)造性；

16、體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)技術(shù)的更新與進(jìn)步變化，材料與工藝選擇中的污染防范技術(shù)的應(yīng)用，人與環(huán)境整體關(guān)系中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和提高產(chǎn)品總體價(jià)值的措施。功能全程性；4.2.2綠色設(shè)計(jì)的基本原則6R設(shè)計(jì)原則6R設(shè)計(jì)原則：研究保護(hù)減量化回收重復(fù)使用再生4.2.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色觀念綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)技術(shù)與工藝、設(shè)計(jì)目的、產(chǎn)品、產(chǎn)品生命周期之間的比較。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色觀念的四個(gè)層次：目標(biāo)層、內(nèi)容層、主要階段層、設(shè)計(jì)因素層。針對(duì)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)的觀念，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮的方面：安全性節(jié)能型生態(tài)型社會(huì)性。4.2.4綠色設(shè)計(jì)的發(fā)展方向綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)：產(chǎn)品的簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計(jì)綠色包裝設(shè)計(jì)：無(wú)包

17、裝設(shè)計(jì)、再利用包裝綠色能源的開發(fā)創(chuàng)造有生命的材料4.3綠色材料綠色材料是綠色設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，綠色設(shè)計(jì)首先要選擇綠色材料。4.3.1綠色材料的主要內(nèi)涵綠色材料是指具有良好使用性能。對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染小，可再生利用率或可降解循環(huán)利用率高，在材料的備置、使用、廢棄及到再循環(huán)利用的整個(gè)過(guò)程中，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的材料。綠色材料的明顯特征：先進(jìn)行、環(huán)境協(xié)調(diào)性、舒適性4.3.2典型的綠色材料生物降解材料；目前市場(chǎng)上主要兩種：淀粉基熱塑性塑料制品、脂肪族聚酯塑料制品循環(huán)與再生材料；特征：可多次重復(fù)循環(huán)使用，廢棄物可作為再生資源，廢棄物處理消耗能量少，廢棄物的處理對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生二次污染或?qū)Νh(huán)境的影響少

18、。凈化材料；幾種實(shí)例說(shuō)明：陶瓷過(guò)濾器、吸附材料、有害氣體轉(zhuǎn)換技術(shù)、廢水凈化材料綠色建筑材料；分類：基本型、用廢棄物型的建材、節(jié)能型建材、健康性材料、抗菌材料綠色能源材料4.3.3綠色材料的評(píng)價(jià)方法（LCA）4.4材料選擇對(duì)環(huán)境保護(hù)的考慮選擇適合產(chǎn)品使用方式的材料，對(duì)各種材料的種類、使用量和使用條件都加以嚴(yán)格的限制減少使用材料對(duì)環(huán)境破壞和污染，避免使用有毒有害成分的原料材料使用單純化、少量化，盡量避免多種材料的混合使用，限制產(chǎn)品中材料的種類盡量選用可回收再生或重復(fù)使用的材料，避免拋棄式的設(shè)計(jì)選用廢棄后能自然分解并為自然界吸收的材料減少不必要的表面裝飾，盡量選用表面不加任何涂飾、渡覆、貼覆的原材料

19、，便于回收處理和再利用的目的4.5影響材料選擇的環(huán)境因素沖擊與震動(dòng)溫度與濕度人為破壞火災(zāi)危害生物危害污損氣候影響噪聲第五章 金屬材料及加工工藝5.1金屬材料的分類及特性 1、金屬的分類：金屬材料是金屬及其合金的總成。金屬材料種類繁多，按照不同的要求又有許多分類的方法?？梢园凑战饘俨牧蠘?gòu)成元素、金屬材料主要性能和用途、金屬材料加工工藝和金屬材料密度對(duì)金屬材料進(jìn)行不同反面的分類。 2、金屬的基本特性：（1）、金屬材料表面具有金屬所特有的色彩、良好的反射能力、不透明性及金屬光澤 （2）、優(yōu)良的力學(xué)性能 （3）、優(yōu)良的加工性能 （4）、表面工藝幸好 （5）、金屬材料是電與熱的良導(dǎo)體 （6）、金屬合金

20、（7）、金屬的氧化5.2金屬材料的工藝特性金屬材料的工業(yè)特性包括金屬材料的成型加工、金屬材料的熱處理和金屬材料的表面處理技術(shù)。5.2.1金屬材料的成型加工鑄造好處：成本低，工藝靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)，適合生產(chǎn)不同材料、形狀和重量的鑄件，并適合于批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：公差較大，容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷。鑄造按鑄型所用材料及澆鑄方式分為砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和離心鑄造。2金屬塑性加工 特點(diǎn)：在成型的同時(shí)能改傷感材料的組織結(jié)構(gòu)和性能，產(chǎn)品可直接制取或便于加工，無(wú)切削，金屬損耗小。適用于專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，但須專門的設(shè)備和工具，不宜與加工脆性材料或形狀復(fù)雜的制品金屬塑性加工按加工方式分為鍛造、軋制、擠壓

21、、拔制和沖壓加工切削加工 按加工方式分為車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削和鉗工等 焊接加工 常見的焊接方法有熔焊、壓焊和釬焊 粉末冶金 5.2.2金屬材料的熱處理普通熱處理；包括退火、正火、淬火和回火處理表面熱處理；包括表面淬火和化學(xué)熱處理特殊熱處理5.2.3金屬材料的表面處理技術(shù)作用：保護(hù)、裝飾金屬材料表面處理前-應(yīng)有前處理或預(yù)處理工序，應(yīng)使金屬材料或制品的表面達(dá)到-可以進(jìn)行表面處理的狀態(tài)。其方法主要有：機(jī)械處理、化學(xué)處理和電化學(xué)處理金屬材料的表面裝飾技術(shù) （1）金屬表面著色工藝化學(xué)著色電解著色陽(yáng)極氧化染色渡覆著色涂覆著色琺瑯著色熱處理著色傳統(tǒng)著色技術(shù) （2）金屬表面肌理工藝 是通過(guò)鍛打、

22、刻劃、打磨腐蝕等工藝在金屬表面制作出肌理效果 表面鍛打表面拋光表面鑲嵌表面蝕刻5.3常用的金屬材料金屬材料按不同要求的不同分類方法：按金屬材料構(gòu)成元素分為黑色金屬材料和有色金屬材料按金屬材料主要性能和用途分為金屬結(jié)構(gòu)材料和金屬功能材料按金屬材料加工工藝分為鑄造金屬材料、變形金屬材料和粉末冶金材料按金屬材料密度分為輕金屬和重金屬5.3.1鋼鐵材料根據(jù)含碳量多少，鋼鐵材料可分為三大類：工業(yè)純鋼鋼鑄鐵鋼的分類：碳素鋼、合金鋼 2.常用鋼材的品種及用途型鋼。（2）鋼板（3）鋼管（4）鋼絲 5.3.2常用的有色金屬材料鋁及鋁合金純鋁密度小，屬于輕金屬，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好鋁合金的分類變形鋁合金鑄造鋁合金常

23、見鋁合金品種 鋁合金型材，鋁合金裝飾板鋁箔鋁塑復(fù)合膜真空鍍鋁膜銅及銅合金純銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極好 （1）黃銅（2）青銅（3）白銅 5.3.3其他合金金屬鈦及鈦合金，按用途可分為耐熱合金、耐蝕合金、高強(qiáng)合金、低溫合金和特殊功能合金。廣泛應(yīng)用于航空、化工、機(jī)械等工業(yè)，還可做渡覆材料，具有耐腐蝕性和良好的裝飾性。錫和錫合金熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱性好耐蝕性和減磨性好，可作為焊料和軸承材料，可用來(lái)做電容器、電器儀表零件以及裝飾品和包裝材料。5.4金屬材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例：金屬椅、“柔韌度良好”的扶手椅、褶皺花瓶、“貓魚”剪子、“鹿特丹”桌、明月椅子、“ZEN”燈具、“孔洞”椅、鋁制座椅、“欽奇塔”茶幾第六章

24、 高分子材料及加工工藝6.1高分子聚合物的基本知識(shí) 高分子聚合物的特點(diǎn)：具有可分割型、具有彈性、具有可塑性、具有絕緣性高分子聚合物的組成和結(jié)構(gòu)（1）高分子聚合物的組成，化學(xué)組成都是有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)單元以重復(fù)的方式連接而成。（2）高分子聚合物的結(jié)構(gòu)，包括分子鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)3.高分子聚合物的分類，表7-14.高分子聚合物的力學(xué)狀態(tài)隨著溫度的變化，呈現(xiàn)不同狀態(tài)。在應(yīng)用上，材料的耐熱性、耐寒性有著重要意義。在現(xiàn)行聚合物中，由于鏈斷熱運(yùn)動(dòng)程度不同，一般可出現(xiàn)三種不同的力學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。6.2塑料的基本特性塑料的組成：塑料是以合成樹脂為主要成分，適當(dāng)加入填料，增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等

25、添加劑，在一定溫度和壓力下塑制成型的一類高分子材料。塑料的分類按熱行為可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。按其應(yīng)用可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。塑料的一般特性優(yōu)點(diǎn)（1）塑料質(zhì)輕，比強(qiáng)度高（2)多數(shù)塑料制品有透明性，并富有光澤，能著鮮艷色彩（3）優(yōu)質(zhì)的電絕緣性(4)耐磨、自潤(rùn)滑性能好（5）塑有耐化學(xué)藥品性（6）塑料成型加工方便，能大批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)：（1）塑料不耐高溫，低溫容易發(fā)脆（2）塑料制品易變形（3）塑料有老化現(xiàn)象6.3塑料的工藝特性塑料的工藝特性是指將塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰现破返墓に囂匦浴Ｌ幱诓ＡB(tài)的塑料，車、銑、鉆、刨等機(jī)械加工方法和電鍍、噴涂等表面處理方法當(dāng)塑料處于高彈態(tài)時(shí)，可采用熱壓、彎曲、

26、真空成型等加工方法把塑料加工到粘流態(tài)時(shí)，可以進(jìn)行注射成型、擠出成型、吹塑成型等加工6.3.1塑料的成型工藝注射成型2.擠出成型3.壓制成型4.吹塑成型5.壓延成型;6.流延成型；7.傳遞模塑成型；6.3.2塑料的二次加工塑料機(jī)械加工加工時(shí)應(yīng)注意：塑料的導(dǎo)熱性很差，加工中散熱不良，一旦溫度過(guò)高易造成軟化發(fā)粘，以至分解燒焦，制件的回彈性大，易變形，加工表面較粗糙，尺寸誤差大，加工有方向性的層狀塑料制件是易開裂、分層、起毛或崩落。塑料熱成型：根據(jù)所用的模具可分為無(wú)模成型、陽(yáng)模成型、陰模成型和對(duì)模成型。主要成型方法有模壓熱成型和真空成型塑料連接：分為塑料焊接、塑料熔劑粘結(jié)、塑料膠結(jié)塑料表面處理：包括：

27、涂飾、鍍飾、印刷、燙印、壓花、彩飾。6.4常用的塑料材料1通用塑料2.工程塑料3增強(qiáng)塑料4泡沫塑料6.5塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須遵循的基本原則：（1）、在滿足使用要求和性能的前提下，力求塑料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壁厚均勻、連接可靠、安裝和使用方便 （2）、應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)合理，便于模具和成型工藝的實(shí)事，使用最簡(jiǎn)單的工序和設(shè)備來(lái)完成產(chǎn)品的成型加工 （3）、產(chǎn)品要求外形美觀，既滿足外觀又要結(jié)構(gòu)合理 （4）、高效率、低消耗，盡量減少產(chǎn)品成型前后的輔助工作量，并避免成型后的二次機(jī)械加工 6.5.1塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要素壁厚 2、脫模斜度 3、圓角 4、加強(qiáng)筋 5、支撐面 6、孔 7、嵌件 8、分

28、模線 9、凸臺(tái) 10、雕刻 6.5.2 塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用 6.6 塑料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例：“生態(tài)”垃圾桶、“4300”桌、“線龜”纏線器、“令人驚異”花瓶、“TOHOT”鹽和胡椒搖罐、“SKUD醫(yī)生”蒼蠅怕、“Dune”衣物掛鉤、“翼”式臺(tái)燈、“蒼鷺”臺(tái)燈、“燈站”燈具。6.7 橡膠材料及加工工藝橡膠也屬于高分子材料具有高分子材料的共性。6.7.1 橡膠的特性及分類橡膠基本特性：橡膠材料是指在較大變形之后能迅速有力恢復(fù)到原狀的材料。橡膠的高彈性表現(xiàn)為，在外力作用下具有較大的彈性變形，最高可達(dá)1000%，除去外力后變形很快恢復(fù)。此外，橡膠比較柔軟，硬度低，還具有良好的疲勞強(qiáng)度、電絕緣性、耐

29、化學(xué)腐蝕、環(huán)境老化性、耐磨性以及密封性等。分類：通常分類分為天然橡膠和合成橡膠。合成橡膠又分為通用合成橡膠和特種合成橡膠6.7.2 橡膠的加工工藝橡膠產(chǎn)品的制備工藝過(guò)程復(fù)雜，一般包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化等加工工藝6.7.3 常用橡膠材料天然橡膠合成橡膠材料主要有：丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠等6.7.4 橡膠材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用Eye數(shù)碼相機(jī)、硅橡膠罐子、“線龜”纏線器、“Mollle”臺(tái)燈、“令人驚異”的花瓶、彈性瓶蓋、保鮮軟蓋、下落壁燈、OXO GoodGrips削皮刀、防水收音機(jī)等第七章 木材及加工工藝7.1木材的基本性能 7.1.1 木

30、材的組織構(gòu)造 7.1.2 木材的基本性能 質(zhì)輕具有天然的色澤和美麗的花紋具有調(diào)濕性隔聲吸音性具有可塑性易加工和涂飾對(duì)熱、電具有良好的絕緣性易變形、易燃各向異性7.2木材的工藝特性7.2.1木材的加工成型木材加工的工藝流程：配料基準(zhǔn)面的加工相對(duì)面的加工劃線榫頭、榫眼及形面的加工表面修正木材加工的基本方法：木材的鋸割木材的刨削木材的鑿削木材的銑削木制品的裝配：木制品的構(gòu)件間的結(jié)合方式，常見的有榫結(jié)合、膠結(jié)合、螺釘結(jié)合、圓釘結(jié)合、金屬或硬質(zhì)塑料聯(lián)結(jié)件結(jié)合，以及混合結(jié)合7.2.2木制品的表面裝飾技術(shù)木制品的表面涂飾；(1）目的：裝飾作用和保護(hù)作用。（2）涂飾前的表面處理：干燥去毛刺脫色消除木材內(nèi)含雜物

31、（3）底層涂飾；目的：改善木制品表面的平整度，提高透明涂飾及模擬木紋和色彩的顯示程度，獲得紋理優(yōu)美、顏色均勻的木質(zhì)表面（4）面層涂飾；一般可分為透明涂飾和不透明涂飾（5）涂層常見缺陷及其消除方法木制品表面覆貼其工藝方法是：以木質(zhì)人造板為基材，將基材按設(shè)計(jì)要求加工成所需的形狀，覆貼的平衡板，然后用一整張裝飾貼面材料對(duì)板面和端面進(jìn)行覆貼封邊。7.3常用木材7.3.1原木分為直接使用的原木和加工使用的原木7.3.2人造板材常見的有膠合板、刨花板、纖維板、細(xì)木工板及各種輕質(zhì)板7.3.3新穎木材特硬木材、有色木材、陶瓷木材、染色木材、防火木材、鉄化木材、模壓木材、澆鑄木材、脫色木材、工藝品用人造木材7.

32、4木材在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用7.4.1設(shè)計(jì)中木材的選用按木材的特性應(yīng)考慮如下設(shè)計(jì)條件：有一定的強(qiáng)度及韌性，剛度和硬度，重量適中，材質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)細(xì)致有美麗的自然紋理，材質(zhì)感悅目干縮，濕脹性和翹曲變形性小易加工，切削性良好膠合、著色及涂飾性能好彎曲性能好有抗氣候和蟲害性7.4.2木材的感覺特性視覺木紋色彩（2）觸覺冷暖感干濕感7.4.3設(shè)計(jì)實(shí)例紅藍(lán)椅(2)交叉扶手椅（3）謎題扶手椅（4）“瑪麗-洛爾”桌（5）半靠背椅（6）靠背椅第八章 無(wú)機(jī)非金屬材料及加工工藝 在金屬材料、有機(jī)高分子材料和無(wú)機(jī)非金屬材料三大類材料中，無(wú)機(jī)非金屬材料因其具有金屬材料和高分子材料所無(wú)可比擬的優(yōu)異性，在現(xiàn)代技術(shù)中占有越來(lái)越重要的地位

33、。主要包括玻璃、陶瓷、石材等。8.1 玻璃材料 8.1.1 玻璃的基本性能 玻璃是以石英砂、長(zhǎng)石、石灰石等為主要原料，加入某些金屬氧化物、化合物等輔助原料，經(jīng)高溫加熱融化、冷卻凝固所得的非晶態(tài)無(wú)機(jī)材料。其物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)具有各向異性。玻璃的基本性能包括：玻璃的強(qiáng)度取決于其化學(xué)組成、雜質(zhì)含量及分布、制品的形狀、表面狀態(tài)和性質(zhì)、加工等方法。玻璃的硬度較大，僅次于金剛石，碳化硅，不能用普通道具切割。具有一定的光學(xué)常數(shù)、光譜特性，具有吸收或透過(guò)紫外線和紅外線、感光、光變色、光儲(chǔ)存和顯示等重要光學(xué)性能。電學(xué)性能；常溫下試點(diǎn)的不良導(dǎo)體。熱性質(zhì)，導(dǎo)熱性很差，受不了溫度的急劇變化化學(xué)穩(wěn)定性；能抵抗除氫氟酸以

34、外的酸的侵蝕，耐堿腐蝕性較差8.1.2玻璃的工藝特性1、玻璃原料：由主要原料和輔助原料2、玻璃的熔制，是獲得優(yōu)質(zhì)玻璃制品的重要保障3、玻璃的成型：壓制成型、吹制成型、拉制成型、壓延成型4、玻璃的熱處理：一般包括退火和淬火兩種工藝5、玻璃制品的二次加工：分為冷加工、熱加工、表面處理8.1.3 常用玻璃材料1、玻璃材料的分類，可根據(jù)其用途和使用環(huán)境、特性、化學(xué)成分、制造方法分2、常用玻璃品種：平板玻璃 、磨砂玻璃磨光玻璃夾層玻璃鋼化玻璃夾絲玻璃彩色玻璃釉面玻璃花紋玻璃中空玻璃熱反射玻璃吸熱玻璃光柵玻璃光致變色玻璃 日用玻璃、泡沫玻璃、微晶玻璃等 3、新穎奇特的玻璃：可釘玻璃、天線玻璃、滅菌玻璃、導(dǎo)

35、電玻璃、發(fā)電玻璃、折光玻璃、調(diào)光玻璃、薄紙玻璃、自凈玻璃、放到玻璃8.1.4玻璃在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用玻璃的透明性等特性，給人以不同的材質(zhì)美。常見的有玻璃器皿，家具玻璃，建筑用玻璃都給人以很強(qiáng)的感染力，詩(shī)人在視覺和觸覺上，有特殊的感受。8.2 陶瓷材料陶瓷的發(fā)展已經(jīng)有數(shù)千年的歷史，以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，自始至終伴隨著人類社會(huì)的繁衍、生產(chǎn)力水平的進(jìn)步和產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的日益發(fā)展而提升，成為現(xiàn)代工程材料的重要支柱之一。 8.2.1 陶瓷的基本知識(shí)陶瓷的組成和分類：陶瓷是以天然礦物質(zhì)和人工制成的化合物為原料，按一定配比稱量配料，經(jīng)成型、高溫?zé)贫傻闹破返目偝?。陶瓷可分為傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷兩大類。陶瓷的基本特

36、性：高化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度等基本屬性。8.2.2 陶瓷的成型工藝 陶瓷制品的生產(chǎn)流程比較復(fù)雜，各品種的生產(chǎn)工藝不盡相同，陶瓷制品的成型工藝通常包括原料配制、坯料成型、干燥、施釉、窯爐燒結(jié)和后續(xù)加工等主要工序。8.2.3 常用陶瓷制品 常用的陶瓷制品有日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、美術(shù)陶瓷、園林陶藝和特種陶瓷。8.2.4 陶瓷材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 “Polar Molar”牙簽架、海綿花瓶、陶瓷花插椅、“白化”拼板玩具燈、Zero陶瓷餐具、雷達(dá)“銀鉆”計(jì)時(shí)陶瓷手表、陶瓷手機(jī)、PhonofoneII陶瓷揚(yáng)聲器、陶瓷“編織墻”、不燙手的被子和Tonfisk Oma檸檬榨汁機(jī)。第九章 復(fù)合

37、材料及加工工藝隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求越來(lái)越高，越來(lái)越全面。復(fù)合技術(shù)，把一些不同性能的材料復(fù)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，來(lái)實(shí)現(xiàn)這些性能要求，于是就出現(xiàn)了復(fù)合材料。9.1 復(fù)合材料的基本特征 9.1.1 復(fù)合材料的概念 復(fù)合材料是指兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料，通過(guò)不同的工藝方法組成的多相材料，一般是由高強(qiáng)度、高模量和脆性很大的增強(qiáng)材料和硬度低，韌性好、低模量的基體所組成。常用玻璃纖維、碳纖維、硼纖維等做增強(qiáng)材料，以塑料，樹脂，橡膠，金屬等做基體組成的各種復(fù)合材料。復(fù)合材料保留了單一材料的各自優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了單一材料的弱點(diǎn)。 9.1.2 復(fù)合材料的特點(diǎn)由于復(fù)合材料能集中和發(fā)揚(yáng)

38、組成材料的優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)行最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以具有許多優(yōu)越的特性。復(fù)合材料的特點(diǎn)包括：1、比強(qiáng)度，比模量高 2、良好的抗疲勞性能 3、良好的減磨，耐磨性能 3、減震能力強(qiáng) 4、高溫性能好 5、化學(xué)穩(wěn)定性好 6、成型工藝簡(jiǎn)單靈活。9.1.3 復(fù)合材料的分類復(fù)合材料一般由基體相和強(qiáng)化相兩部分材料組成?；w材料起黏結(jié)作用，增強(qiáng)材料起強(qiáng)化作用。復(fù)合材料的分類方法有很多，主要有以下分類：1、按使用性分類、2、按基體類型分類、3、按增強(qiáng)體形分類、4、按復(fù)合形式及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類。9.2 常用復(fù)合材料9.2.1 纖維強(qiáng)化復(fù)合材料纖維強(qiáng)化復(fù)合材料一般有：1、玻璃纖維增強(qiáng)塑料 2、碳纖維復(fù)合材料 3、其他纖維復(fù)合材料（

39、主要有：硼纖維復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)復(fù)合材料、石棉增強(qiáng)材料）9.2.2 層和復(fù)合材料層和復(fù)合材料是由兩層或兩層以上的不同材料結(jié)合而成，其目的是為了將組分層的最佳性能組合起來(lái)以得到更為有用的造型材料。層和復(fù)合材料有：1、金屬層壓復(fù)合材料 2、塑料金屬多層復(fù)合材料 3、夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料9.2.3 顆粒復(fù)合材料顆粒復(fù)合材料是由一種或多種材料的顆粒均勻分散在基本材料內(nèi)所組成的材料。9.3 復(fù)合材料的成型工藝復(fù)合材料的產(chǎn)品化過(guò)程與一般材料的產(chǎn)品化過(guò)程不同，原材料加工和材料加工形成產(chǎn)品兩個(gè)基本過(guò)程是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)合材料的設(shè)計(jì)過(guò)程就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，并且不同的產(chǎn)品即使采用相同的復(fù)合材料也有不同的成型方法和條件。

40、主要成型方法有：1、手糊成型 2、纖維纏繞成型 3、模壓成型 4、噴射成型 5、其他成型方法（包括：連續(xù)成型、離心成型、樹脂注射成型、回轉(zhuǎn)成型、裱襯成型等）9.4 復(fù)合材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用復(fù)合材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用非常廣泛，其中包括：Random吊燈、玻璃鋼椅、“輕輕型”手扶椅、“Sirius Mushroom”吊燈、“蒼鷺”臺(tái)燈、球椅、“E.T.A.外太空天使”落地?zé)?、諾基亞8800 CA手機(jī)、VAIO G系列筆記本、invicta S1超級(jí)跑車。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料的選擇與開發(fā)10.1 設(shè)計(jì)材料的選用設(shè)計(jì)材料的選用提供了設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。與設(shè)計(jì)的其他方面相比，材料的選擇是最基本的。材料選擇的得當(dāng)與否對(duì)產(chǎn)品

41、的關(guān)系非常大。設(shè)計(jì)師在選擇材料時(shí)，除必須考慮材料的固有特性外，還必須著眼于材料與人、環(huán)境的有機(jī)聯(lián)系。10.1.1 設(shè)計(jì)材料的選擇原則設(shè)計(jì)材料的選擇應(yīng)遵循以下原則：1、實(shí)用性原則 2、公藝性原則 3、經(jīng)濟(jì)性原則 4、環(huán)境性原則 5、創(chuàng)新性原則10.1.2 影響材料選擇的基本因素除材料本身的固有特性外，影響材料選擇的基本因素主要有以下幾個(gè)方面：1、功能 2、基本結(jié)構(gòu)要求 3、外觀 4、公藝 5、安全性 6、控制件 7、抗腐蝕性 8、市場(chǎng)10.2 材料工程的發(fā)展隨著人類文明的進(jìn)步，面對(duì)人類需求在質(zhì)和量方面的不斷增長(zhǎng)，對(duì)材料品種和性能的要求越來(lái)越高。材料科學(xué)與工程領(lǐng)域發(fā)生著日新月異的變化，主要特征體現(xiàn)在：1、新構(gòu)思、新觀念不斷涌現(xiàn)，成為此領(lǐng)域迅速發(fā)展的強(qiáng)大推