工藝材料產(chǎn)品設(shè)計講義總結(jié)

1、工藝材料產(chǎn)品設(shè)計（講義總結(jié)）北京印刷學(xué)院 設(shè)計藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計系WUJian2018.05目錄第一章：概論第二章：材料的工藝特性第三章：材料感覺特性的運用第四章：材料與環(huán)境第五章：金屬材料及加工工藝第六章：高分子材料及加工工藝第七章：木材及加工工藝第八章：無機非金屬材料及加工工藝第九章：復(fù)合材料及加工工藝第十章：產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā) 第H一章：材料體驗與表現(xiàn)第一章：概論1.1 設(shè)計與材料縱觀人類的進化史，與人類的生活和社會發(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)?？梢哉f我們生活的周圍任何物品都離開材料。材料科

2、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，更是推動了人 們生活的進步。材料分類：石器、陶器、銅器、鐵器、人工合成材料時代。1.2 產(chǎn)品造型設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)材料在產(chǎn)品造型設(shè)計中，是用以構(gòu)成產(chǎn)品造型，不依賴于人的意識而客觀存在的 物質(zhì)，所以材料是工業(yè)造型設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)。工藝：材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。是人類認識、利用和改 造材料并實現(xiàn)產(chǎn)品造型的技術(shù)手段。材料與工藝是設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)條件， 與產(chǎn)品的功能、形態(tài)構(gòu)成了產(chǎn)品設(shè)計的 三大要素。而產(chǎn)品的功能和造型的實現(xiàn)都建立在材料和工藝上。1.3 材料設(shè)計1 .材料設(shè)計的內(nèi)容產(chǎn)品造型中的材料設(shè)計，以“物一人一環(huán)境的材料系統(tǒng)為對象， 將材料的性

3、 能、使用、選擇、制造、開發(fā)、廢棄處理和環(huán)境保護啊看成一個整體，著重研究 材料特性與人、社會、環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，對材料的工學(xué)性，社會性、經(jīng)濟性、歷 史性、生理性、心理性和環(huán)境性等問題進行平衡和把握，積極評價各種材料在設(shè) 計中的使用和審美價值，是材料的特性和產(chǎn)品的物理功能和犀利功能達到高度的 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，還要考慮整個材料設(shè)計系統(tǒng)。2 .材料設(shè)計的方式出發(fā)點：原材料所具有的特性與產(chǎn)品所需性能之間的比較。兩

4、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。3 .材料與產(chǎn)品的匹配關(guān)系產(chǎn)品設(shè)計包含功能設(shè)計、形式設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計中都要匹配。材料性能的三個層次：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)計中除了材料的形態(tài)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)計材料的分類1 .按材料的來源分類：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2 .按材料的物質(zhì)結(jié)

5、構(gòu)分類：金屬材料無機材料有機材料復(fù)合材料3 .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。材料特性的評價：基礎(chǔ)評價，即以單一因素評價。綜合評價，即以組合 因素進行評價。材料的固有特性是由材料本身的組成、 機構(gòu)所決定的，是指材料在使用條件 下表現(xiàn)出來的性能，他受外界條件的制約。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

6、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， 是決定材料能否進行加工或如何進行加工的重要因素，直接關(guān)系到加工效率、產(chǎn) 品質(zhì)量和生廠成本等。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)劣的重要標志成型加工工藝對設(shè)計效果的影響因素很多，主要從以下幾個方面表現(xiàn)出來：工藝方法工藝水平新工藝的采用工藝方法的綜合運用是高效、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

7、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械連接、焊接、粘接技術(shù)、靜連接、動連接。2.3 材料的表面處理具體說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)計時要根據(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。一是保護產(chǎn)品，即保護材料本身賦予產(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

8、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。設(shè)計中所采用的三類表面處理技術(shù)：(1)表面被覆：鍍層被覆涂層被覆目的：保護作用、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。球瑯被覆；廣泛應(yīng)用于廚房用具、醫(yī)療用具等。(2)表面層改質(zhì)：化成處理，形成的膜對基物體具有耐蝕保護性耐磨性， 不會從基體金屬上脫離。陽極氧化處理；得到不同硬度、彈性、孔隙率孔徑的 氧化膜。(3)表面精加工形態(tài)的時代性求簡的單純性功能的合理性情感的審美性產(chǎn)品檔次的經(jīng)

9、濟性成本環(huán)境保護2.4 材料成形技術(shù)一一，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?一種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原理：快速成型是基于離散、堆積原理而實現(xiàn)快速加工原型或零件的加工技 術(shù)。特點：1、改變了傳統(tǒng)模式的制造方式，設(shè)計制造一體化。2、設(shè)計的易達性。3、快速性。4、材料的廣泛性。2.4.2 快速成型的基本方法1、光固化成型一一SLA成型工藝2、選擇性激光少杰成型一一SLS成型技術(shù)3、熔積堆積成型一一FDMK型技術(shù)4-分層實體成型一一LOMK型技術(shù)2.4.3 快速成型技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用快速成型技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的

10、應(yīng)用包括：1、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計；2、支持同步(并行) 工程的實施；3、對產(chǎn)品性能進行及時、準確的校驗與分析；4、快捷、經(jīng)濟地制 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， 是人對材料的生理和心理活動，他建 立在生理基礎(chǔ)上，是人通過感覺器官對材料做出的綜合印象。兩個基本屬性：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。1 .材料的觸覺質(zhì)感：生理心理構(gòu)成物理構(gòu)成2 .材料的視覺質(zhì)感：生理構(gòu)成、物理構(gòu)

11、成、間接性、距離效應(yīng)3 .材料的自然質(zhì)感；關(guān)注材料的天然性、真實性、價值性4 .材料的人為質(zhì)感：突出認為的工藝特性，強調(diào)工藝沒和技術(shù)創(chuàng)造性1 .材料感覺特性的描述：自然-人造、高雅-低俗、明亮-陰暗、柔軟-堅硬、 光滑-粗糙、時髦-保守、干凈-骯臟、整齊-雜亂、鮮艷-平淡、感性-理性、浪漫 -拘謹、協(xié)調(diào)-沖突、親切-冷漠、自由-束縛、古典-現(xiàn)代、輕巧-笨拙、細致-粗 略、活潑-呆板、科技-手工、溫暖-涼爽2 .材料感覺特性的測定：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。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

12、工藝同質(zhì)異感、異質(zhì)同感：不同加工方法和工藝技巧會產(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。3 .其他因素：時代的科技水平、審美標準、流行時尚3.2 質(zhì)感設(shè)計質(zhì)感設(shè)計是對工藝產(chǎn)品造型設(shè)計的技術(shù)性和藝術(shù)性的先期規(guī)劃，是一個合乎設(shè)計規(guī)范的“認材-選材-配材-理材-用材”的有機過程。實際上是各種材質(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，即強調(diào)在產(chǎn)品的質(zhì)感設(shè)計上要 有重點合理的使用材料、藝術(shù)性的使用材料、創(chuàng)造性的使用材料提高適用性、增加宜人性、塑造產(chǎn)品的精神品味、達到產(chǎn)

13、品的多樣性和經(jīng)濟性、 創(chuàng)造全新的產(chǎn)品風格3.3 材料的抽象表達1 .材料的抽象表達定義：是將材料的某些特性加以提煉，升華為具有某種審 美價值的意象，并沿著抽象表達的共同方向，是材料成為能喚起人們某種感情的 具有抽象意義的材料。2 .抽象思維是材料抽象表達的基礎(chǔ)。3 .材料的抽象表達對設(shè)計有直接的意義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)材料的色彩可分為材料的固有色彩和材料的人為色彩。只有運用色彩規(guī)律將材料色彩進行組合和協(xié)調(diào)， 才會產(chǎn)生明度對比、色相對 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。(1)相似色材料組合(2)對比色材料組合肌理是

14、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、 對比肌理材料組合。根據(jù)材料受光特性可分為透光材料和反光材料。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)特性來表現(xiàn)，主要表現(xiàn)為材料的軟硬、輕重、冷暖、干濕、粗細等。質(zhì)地是與任何材料有關(guān)的造型

15、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)力實在材料的選擇和配置中實現(xiàn)的。分為兩種：相似質(zhì)地的材料配置、對比質(zhì)地的材料配置。設(shè)計材料的形態(tài)通常分為線材、片材和塊材。線材具有長度和方向感，運用線材進行設(shè)計構(gòu)思時，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、充實感和較強的視覺表現(xiàn)力。第四章：材料與環(huán)境4.1 環(huán)境意識環(huán)境意識是現(xiàn)代社會的產(chǎn)物，也是也是后工業(yè)社會發(fā)展的必然要求。4.2 綠色設(shè)計綠色設(shè)計的基本思想就是維護地球綠色生態(tài)環(huán)境的設(shè)計，就是在設(shè)計階段將 生態(tài)環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計中， 將環(huán)境性能作為產(chǎn)

16、品的設(shè)計目 標和出發(fā)點，力求產(chǎn)品對環(huán)境的影響最小。1 .環(huán)境協(xié)調(diào)性；是指產(chǎn)品開發(fā)與使用過程中，對人類生態(tài)環(huán)境與資源環(huán)境的 協(xié)調(diào)有益程度。2 .加價值創(chuàng)造性；體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計中的結(jié)構(gòu)技術(shù)的更新與進步變 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 和提高產(chǎn)品總體價值的措施。3 .功能全程性；6R設(shè)計原則6R設(shè)計原則：研究保護減量化回收重復(fù)使用再生綠色設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計在設(shè)計依據(jù)、設(shè)計人員、設(shè)計技術(shù)與工藝、設(shè)計目的、 產(chǎn)品、產(chǎn)品生命周期之間的比較。產(chǎn)品設(shè)計的綠色觀念的四個層次：目標層、內(nèi)容層、主要階段層、設(shè)計因素 層。針對產(chǎn)品綠色設(shè)計的觀念，設(shè)計師應(yīng)考慮的方面：安全

17、性節(jié)能型生態(tài) 型社會性。1 .綠色產(chǎn)品的設(shè)計：產(chǎn)品的簡約設(shè)計、產(chǎn)品的可拆卸設(shè)計。2 .綠色包裝設(shè)計：無包裝設(shè)計、再利用包裝3 .綠色能源的開發(fā)。4 .創(chuàng)造有生命的材料。4.3 綠色材料綠色材料是綠色設(shè)計的基礎(chǔ)，綠色設(shè)計首先要選擇綠色材料。綠色材料是指具有良好使用性能。對資源和能源消耗少，對生態(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 用的整個過程中，都與環(huán)境協(xié)調(diào)共存的材料。綠色材料的明顯特征：先進行、環(huán)境協(xié)調(diào)性、舒適性。1 .生物降解材料目前市場上主要兩種：淀粉基熱塑性塑料制品、脂肪族聚酯塑料制品2 .循環(huán)與再生材料特征：可多次重復(fù)循環(huán)使用，廢棄物

18、可作為再生資源，廢棄物處理消耗能量 少，廢棄物的處理對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染或?qū)Νh(huán)境的影響少。3 .凈化材料幾種實例說明：陶瓷過濾器、吸附材料、有害氣體轉(zhuǎn)換技術(shù)、廢水凈化材料。4 .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。5 .綠色能源材料4.4 材料選擇對環(huán)境保護的考慮選擇適合產(chǎn)品使用方式的材料，對各種材料的種類、使用量和使用條件都 加以嚴格的限制。減少使用材料對環(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。選用廢棄后能自然分解并為

19、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，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。可以按照金屬材料構(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金屬材料進行不同反面的分類。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

20、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（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)。1 .鑄造好處：成本低，工藝靈活性大，適應(yīng)性強，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：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：在成型的同時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

21、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、拔制和沖壓加工3 .切削加工按加工方式分為車削、銃削、包I削、磨削、鉆削、鏈削和鉗工等4 .焊接加工常見的焊接方法有熔焊、壓焊和釬焊5 .粉末冶金1 .普通熱處理；包括退火、正火、淬火和回火處理2 .表面熱處理；包括表面淬火和化學(xué)熱處理3 .特殊熱處理作用：保護、裝飾1 .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到-可以進行表面處理的狀態(tài)。具方法主要有：機械處理、化學(xué)處理和電化學(xué)處理。2 .金屬材料的表面裝飾技術(shù)(1)金屬表面著色工藝化學(xué)著色電解著色陽極氧化染色渡覆著色涂覆著色球瑯著色熱處理著色傳統(tǒng)著色

22、技術(shù)(2)金屬表面肌理工藝是通過鍛打、亥劃、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。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1 .鋼的分類：碳素鋼、合金鋼2.常用鋼材的品種型鋼鋼板鋼管鋼絲1 .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(1)鋁合金的分類：變形鋁合金鑄造鋁合金(2)常見鋁合

23、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2 .銅及銅合金純銅的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極好分類：黃銅青銅白銅1 .鈦及鈦合金，按用途可分為耐熱合金、耐蝕合金、高強合金、低溫合金和 特殊功能合金。廣泛應(yīng)用于航空、化工、機械等工業(yè)，還可做渡覆材料，具有耐 腐蝕性和良好的裝飾性。2 .錫和錫合金熔點低，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)計中的應(yīng)用設(shè)計實例：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” 茶幾等。第六章：高分子材料及加工

24、工藝6.1 高分子聚合物的基本知識1 .高分子聚合物的特點：具有可分割型、具有彈性、具有可塑性、具有絕緣性。2 .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，由于鏈斷熱運動程度不同，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1 .塑料的組成：塑料是以合成樹脂為主要成分，適當加入填料，增塑劑、穩(wěn) 定劑

25、、潤滑劑、色料等添加劑，在一定溫度和壓力下塑制成型的一類高分子材料。2 .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。3 .塑料的一般特性優(yōu)點：（1）塑料質(zhì)輕，比強度高（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：（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?。處于玻璃態(tài)的塑料，車、銃、鉆、刨等機械加工方法和電鍍、噴涂等表面 處理方

26、法當塑料處于高彈態(tài)時，可采用熱壓、彎曲、真空成型等加工方法把塑料加工到粘流態(tài)時，可以進行注射成型、擠出成型、吹塑成型等加工1 .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2 .塑料機械加工加工時應(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。3 .塑料熱成型：根據(jù)所用的模具可分為無模成型、 陽模成型、陰模成型和對 模成型。主要成型方法有模壓熱成型和真空成型。4 .塑料連接：分為塑料焊接、塑料熔劑粘結(jié)、塑料膠

27、結(jié)。5 .塑料表面處理：包括：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、增強塑料4、泡沫塑料6.5 塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計在塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計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事，使用最簡單的工序和設(shè)備來完成產(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 二次機械加工1、壁厚2、脫模斜度3、圓角4、加強筋5、支撐面6、孔7、嵌件8、分模線9、 凸

28、臺10、雕刻6.5.2塑料結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)用6.6 塑料在設(shè)計中的應(yīng)用設(shè)計實例：“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、"SKULE生"蒼蠅怕、"Dung'衣物掛鉤、“翼” 式臺燈、“蒼鷺”臺燈、“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1、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 1000%除去外力后變形很快恢復(fù)。止匕外，橡膠比較柔軟，硬度低，還具

29、有良好 的疲勞強度、電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕、環(huán)境老化性、耐磨性以及密封性等。2、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1、天然橡膠2、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、丁月青橡膠、硅橡膠等。6.7.4 橡膠材料在設(shè)計中的應(yīng)用Eye數(shù)碼相機、硅橡膠罐子、“線龜”纏線器、“ Mollle ”臺燈、“令人驚 異”的花瓶、彈性瓶蓋、保鮮軟蓋、下落壁燈、 OXOGoodGrips削皮刀、防水收

30、 首機等。第七章：木材及加工工藝7.1 木材的基本性能7.1.1 木材的組織構(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1 .木材加工的工藝流程：配料基準面的加工相對面的加工劃線榨 頭、榨眼及形面的加工表面修正2 .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 銃削。3 .木制品的裝配：木制品的構(gòu)件間的結(jié)合方式，常見的有樺結(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。1 .木制品的表面涂飾(1)目的：裝飾作用和保護作用。(2)涂

31、飾前的表面處理：干燥去毛刺脫色消除木材內(nèi)含雜物(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。2.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板面和端面進行覆貼封邊。7.3 常用木材分為直接使用的原木和加工使用的原木。常見的有膠合板、刨花板、纖維板、細木工板及各種輕質(zhì)板。特硬木材、有色木材、陶瓷木材、染色木材、防火木材、跳化木材、模壓木 材、澆鑄木材、脫色木材、工藝品

32、用人造木材。7.4 木材在設(shè)計中的應(yīng)用按木材的特性應(yīng)考慮如下設(shè)計條件：有一定的強度及韌性，剛度和硬度，重量適中，材質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)細致。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。(1)視覺：木紋色彩（2）觸覺：冷暖感干濕感（1）紅藍椅（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：無機非金屬材料及加工工藝在金屬材料、有機高分子材料和無機非金屬材料三大類材料中，無機非金屬材料 因其具有金屬材料和高分子材料所無可比擬的優(yōu)異性， 在現(xiàn)代技術(shù)中占有越來越

33、 重要的地位。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)無機材料。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：1 .玻璃的強度取決于其化學(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。2 .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。3 .具有一定的光學(xué)常數(shù)、光譜特性，具有吸收或透過紫外線和紅外線、感光、 光變色、光儲存和顯示等重要光學(xué)性能。4 .電學(xué)性能，常溫下試點的不良導(dǎo)體。5 .熱性質(zhì)，導(dǎo)熱性很差，受不

34、了溫度的急劇變化。6 .化學(xué)穩(wěn)定性，能抵抗除氫氟酸以外的酸的侵蝕，耐堿腐蝕性較差。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：1磨砂玻璃2磨光玻璃3夾層玻璃4方岡化玻璃5次絲玻璃 6彩色玻璃7釉面玻璃8花紋玻璃9中空玻璃10熱反射玻璃11吸熱玻 璃12光柵玻璃13光致變色玻璃日用玻璃、泡沫玻

35、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)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。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的感染力，詩人在視覺和觸覺上，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 著人類社會的繁衍、生產(chǎn)力水平的進步和產(chǎn)品設(shè)計理念的日益發(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1、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、高溫燒制而成的制品的總

36、成。 陶瓷可分為傳統(tǒng)陶 瓷和特種陶瓷兩大類。2、陶瓷的基本特性：高化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕、高強度等基本屬性。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)計中的應(yīng)用“PolarMolar ”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“銀鉆”計時陶瓷手表、陶瓷手機、 Phonofonell陶瓷揚聲器、 陶瓷“編織墻”

37、、不燙手的被子和 TonfiskOma檸檬榨汁機。第九章：復(fù)合材料及加工工藝隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對材料性能的要求越來越高，越來越全面。復(fù)合 技術(shù)，把一些不同性能的材料復(fù)合起來，取長補短，來實現(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，通過不同的工藝方法組成的多相材料，一般是由高強度、高模量和脆性很大的增強材料和 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，彌補了

38、單一材料的弱點。9.1.2 復(fù)合材料的特點由于復(fù)合材料能集中和發(fā)揚組成材料的優(yōu)點，并能實行最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以 具有許多優(yōu)越的特性。復(fù)合材料的特點包括：1、比強度，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4、高溫卜t能好5、化學(xué)穩(wěn)定性好6、成型工藝 簡單靈活。9.1.3 復(fù)合材料的分類復(fù)合材料一般由基體相和強化相兩部分材料組成。基體材料起黏結(jié)作用，增強材料起強化作用。9.1.4 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、按增強體形分類、4、按復(fù)合形式及結(jié)構(gòu)特點分類。9.2 常用復(fù)合材料9.2.1 纖維強化復(fù)合材料纖維強化復(fù)合材料一般有

39、：1、玻璃纖維增強塑料2、碳纖維復(fù)合材料3、其 他纖維復(fù)合材料（主要有：硼纖維復(fù)合材料、晶須增強復(fù)合材料、石棉增強材料）。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)品化過程與一般材料的產(chǎn)品化過程不同，原材料加工和材料加 工形成產(chǎn)品兩個基本過程是同時實現(xiàn)的，復(fù)合材料的設(shè)計過程就是產(chǎn)品的設(shè)計過

40、 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。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)計中的應(yīng)用復(fù)合材料在設(shè)計中的應(yīng)用非常廣泛，其中包括：Random吊燈、玻璃鋼椅、“輕輕型”手扶椅、" SiriusMushroom ”吊燈、“蒼鷺”臺燈、球椅、落地 燈、諾基亞8800cA手機、VAIOG系列筆記本、invictaSI超級跑車。第十章：產(chǎn)品設(shè)計中材料的選擇與開發(fā)10.1 設(shè)計材料的選用設(shè)計材料的選用提供了設(shè)計的起點。 與設(shè)計的其他方

41、面相比，材料的選擇是 最基本的。材料選擇的得當與否對產(chǎn)品的關(guān)系非常大。 設(shè)計師在選擇材料時，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)境的有機聯(lián)系。10.1.1 設(shè)計材料的選擇原則設(shè)計材料的選擇應(yīng)遵循以下原則：1、實用性原則2、公藝性原則3、經(jīng)濟性 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10.2 材料工程的發(fā)展隨著人類文明的進步，面對人類需求在質(zhì)和量方面的不斷增長，對材料品種 和性能的要求越來越高。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)展的強大推動；2、營造特殊環(huán)境，利用特殊手段，制