展現(xiàn)材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果

1、展現(xiàn)材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果 我們將方案設(shè)計(jì)出來以后，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作原型或者模型，來展現(xiàn)設(shè)計(jì)，交流并檢驗(yàn)設(shè)計(jì)思想及過程。借助實(shí)物的三維現(xiàn)實(shí)感，將有利于對設(shè)計(jì)作出評價(jià)，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。 在做原型或模型之前，我們先來了解一下材料、工具、設(shè)備以及工藝方面的常識。 任何物品都是用一定的材料制作成的。能否合理選用材料，將直接影響到產(chǎn)品的性能、成本、外觀、制作等。因此，我們有必要了解關(guān)于材料的一些常識。 一、材料的分類 材料的品種很多，常見的材料可以分為三類。 天然材料 天然材料是指取材于大自然且保持著原本特質(zhì)的材料，如木材、黏土、石材等。粘土陶粒莫來砂硬質(zhì)黏土琉璃制品陶器 合成材料 合成材料又作人造材

2、料，是人為地把不同物質(zhì)經(jīng)化學(xué)方法或聚合作用而成的材料，其特質(zhì)與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。無紡布 混合材料 混合材料是天然材料與合成材料的綜合，如膠合板、紙、混紡料等?；旌喜牧蠒?huì)保持部分原來的特質(zhì)。二、材料的性能 材料的性能可以分為物理性能、化學(xué)性能和加工性能等。在機(jī)械制造、建筑等工程領(lǐng)域和家具、日用品等制造行業(yè)，材料的物理性能與設(shè)計(jì)工作的關(guān)系甚為密切。我們先來了解材料的幾種基本物理性能。 強(qiáng)度 強(qiáng)度是指材料承受外力而不被破壞（不可恢復(fù)的變形也屬被破壞）的能力。根據(jù)受力種類的下同分為以下幾種： 抗壓強(qiáng)度材料承受壓力的能力 抗拉強(qiáng)度材料承受拉力的能力 抗彎強(qiáng)度材料對致彎外力的承受能力 抗剪強(qiáng)

3、度一一材料承受剪切力的能力 彈性 彈性是指材料受外力作用時(shí)改變了形狀，當(dāng)外力消失后又能恢復(fù)原來形狀的能力。典型例子如橡皮筋、彈簧（圖4-8）。實(shí)際上，很多材料如塑料、金屬、木材等都具有一定的彈性。 韌性 韌性是指材料抗沖擊震動(dòng)的性能。例如，玻璃的韌性很差，易被敲碎。 硬度 硬度是指材料抵抗刮削、切割或磨損的能力。例如，制作切削工具用的鋼材，其硬度就比較高。 延展性 延展性是指材料接受折、鍛、壓等外力，被改變形狀或被延伸，而材料沒有運(yùn)受破壞的性能。例如，鋁的延展性好，可以壓制成盤、碗等，而木材則不能。 其它 材料具備的物理性能還有耐久性、傳熱性、導(dǎo)電性等。各種常用材料的性能，在各行業(yè)的設(shè)計(jì)手冊或

4、材料手冊等工具書中都有詳細(xì)介紹，需要時(shí)可隨時(shí)去查閱。l 試一試：不同物品需要其制作材料具有不同的物理性能，請按要求將你知道的物品填入下表相應(yīng)的欄內(nèi)。材料性能物品名稱需要較高的抗壓強(qiáng)度需要較高的抗拉強(qiáng)度需要較高的抗彎強(qiáng)度需要較高的抗剪強(qiáng)度需要較好的彈性需要較高的硬度需要較好的韌性三、幾種常用材料簡介 木材 木材是由樹木加工而成，是被廣泛使用的傳統(tǒng)材料。這種天然材料具有質(zhì)樸的表現(xiàn)力，做成的物品也富有人性味（課本圖4-9、圖4-10）。木材的種類繁多，各種木材的性能差異很大，有的較硬、有的較軟，有的軟硬適中；有的韌性好，有的則較脆；有的易收縮變形，有的形狀穩(wěn)定性好。 質(zhì)地較軟的木材 杉木，又叫沙木。

5、木質(zhì)輕而軟，木紋順直，較疏，容易加工。在杉木板上釘釘子，木板不易開裂。杉木還具有變形很小的特點(diǎn)。杉木的這些性能使它成為良好的木工用材，被廣泛應(yīng)用于建筑和家俱制作中，例如做房屋的門窗、屋架、桌椅的面板等，都很合適。但這類較軟的人材其強(qiáng)度也就差一些，故不宜用于做經(jīng)常受磨擦和強(qiáng)度要求較高的構(gòu)件如家俱的腳。另外，杉木的木節(jié)硬而脆，選料時(shí)應(yīng)盡量避開大的木節(jié)。 質(zhì)地較軟的木材 松木。有許多品種，其中有的性能很好，像杉木一樣易加工，變形小。如紅松、白松等，是很好的軟質(zhì)木材，被廣泛用于建筑、家俱、樂器制造等行業(yè)。 白松實(shí)木床 軟硬適中的木材 樟木。木質(zhì)比杉木硬一些，強(qiáng)度也比杉木好。其木紋變化多樣，比較美觀。樟

6、木的紋理結(jié)構(gòu)較細(xì)密，韌性好，也容易加工，而且它有一股樟腦香氣，能防蟲蛀，是制作家俱的上等木材之一。用樟木做家俱的每個(gè)構(gòu)件都合適，缺點(diǎn)是易變形。 軟硬適中的木材 櫧木，又叫株木。木質(zhì)與樟木相近，但韌性不及樟木，也是常見的家具用材。 軟硬適中的木材 梓木。木紋順直，紋理均勻，木材變形極小，是上等的中硬度木材，在要求較精致的木制品中常被采用。沉香木小葉紫檀陰沉木本地木材本地木材本地木材 人造板材 膠合板，又叫夾板。它是將一根根大圓木旋切成薄板，然后將數(shù)塊薄板疊在一起膠合，再經(jīng)高溫高壓制成。三層疊起來膠合的叫三夾板，五層疊起來膠合的叫五夾板，以此類推。 （2 ）其他人造板。常用的有纖維板、刨花板等。這

7、類板材是將樹枝或零頭碎料等木質(zhì)原料經(jīng)過削片、蒸煮、干燥、篩選、拌膠等一系列處理，再經(jīng)高溫高壓而制成的。 飾面板。它是在人造板的一個(gè)表面（或兩面）再進(jìn)行某種涂復(fù)處理而制成的。經(jīng)過處理的表面色澤光亮，耐磨耐高溫，且具有美麗的紋理和色彩，可產(chǎn)生很好的裝飾效果。用飾面板做成的制品表面不需要涂漆。 人造板材面積大，無拼縫，厚薄均勻，表面光潔平整，加工和使用都很方便，美觀實(shí)用，因此被廣泛應(yīng)用于家具制造、房屋裝修、車船制造等各個(gè)行業(yè)。在現(xiàn)代的各種木制品中，凡需要用板材的地方，幾乎都可以見到人造板（圖4-11 ）耐火纖維板膠合板刨花板飾面板 金屬材料金屬材料可分為黑色金屬（含鐵金屬）和有色金屬（不含鐵金屬）兩

8、大類。黑色金屬主要有鑄鐵、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、工具鋼、高速鋼、不銹鋼等；有色金屬主要有鋁、銅、鉛、鋅等。各種金屬材料的性能、用途，詳見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊或其他材料手冊。金屬材料的品種牌號很多，可以通過添加不同成分冶煉成各種具有特殊性能的合金，還可以通過熱處理的方法使一些金屬的性能按照人們希望的目標(biāo)改善，使得金屬材料群體具有性能廣泛而優(yōu)良的特點(diǎn)。因而，它在機(jī)械制造、航空航天、水陸交通、國防、建筑、家電及其他口用品等各行業(yè)、各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。各種金屬材料在出廠時(shí)大都會(huì)做成不同的型材，即其斷面呈各種固定的標(biāo)準(zhǔn)形狀，以方便各種不同的用途。例如圓形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、板形、丁字形等（

9、圖4-12）。 塑料塑料是現(xiàn)代廣泛使用的人造材料，是一種石油化工產(chǎn)品。有熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性塑料的物態(tài)變化是可循環(huán)的。加熱時(shí)固態(tài)塑料會(huì)軟化、熔解而變?yōu)橐簯B(tài)；冷卻時(shí)，又會(huì)回復(fù)到原來的形態(tài)和硬度。此類塑料不宜制作承受高溫的物品，僅可做一般日用品和建筑用品，如瓶類包裝材料、水管等。熱固性塑料的物態(tài)變化不可循環(huán)，原料加熱后變?yōu)橐后w，可倒人模具成型，冷卻后凝固成一定的形狀，而不能回復(fù)到原來的狀態(tài)。此類塑料可做機(jī)械零件、座椅、工具手柄、電器殼體等。兩類塑料都可方便地制成各種形狀（圖4-13）。 四、設(shè)計(jì)時(shí)如何選擇材料 材料的固有特性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)產(chǎn)品的使用功能、使用壽命等要求。 材料的工藝性應(yīng)方便設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)制造結(jié)構(gòu)并有利于優(yōu)化生產(chǎn)加工工藝過程。 材料的質(zhì)感應(yīng)與設(shè)計(jì)產(chǎn)品的造型特點(diǎn)、民族和地域特征、文化藝術(shù)品味等設(shè)計(jì)風(fēng)格相協(xié)調(diào)以實(shí)現(xiàn)較好的外觀效果。 有安全性等特殊要求的產(chǎn)品或零部件的選材要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。例如醫(yī)院的某些電療設(shè)備中與病人接觸的部位，其表面應(yīng)選擇絕緣且抗靜電的材料。 在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇資源豐富、價(jià)格低廉、有利于環(huán)保的材料。