工艺设计材料产品设计讲义总结

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1、-工艺材料产品设计讲义总结印刷学院设计艺术学院工业设计系WU Jian2018.05目录 第一章：概论 第二章：材料的工艺特性 第三章 ：材料感觉特性的运用 第四章：材料与环境 第五章：金属材料及加工工艺 第六章：高分子材料及加工工艺 第七章：木材及加工工艺 第八章：无机非金属材料及加工工艺 第九章：复合材料及加工工艺 第十章：产品设计中材料的选择与开发 第十一章：材料体验与表现 . z.-第一章 ：概论1.1设计与材料纵观人类的进化史，与人类的生活和社会开展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质根底。可以说我们生活的周

2、围任何物品都离开材料。材料科学的开展，使产品形态产生了根本变化，材料的开展，更是推动了人们生活的进步。材料分类：石器、器、铜器、铁器、人工合成材料时代。1.2产品造型设计的物质根底 材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质根底。工艺：材料的成型工艺、加工工艺和外表处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。1.3材料设计1.材料设计的容产品造型中的材料设计，以“物人环境的材料系统为对象，将材料

3、的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题进展平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能到达高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。2. 材料设计的方式出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。两种主要方式

4、：从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料 从原料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产品。3. 材料与产品的匹配关系产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。材料性能的三个层次：核心局部是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的外表性能。产品功能设计所要求的是与核心局部的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。1.4设计材料的分类1.按材料的来源分类：天然材料 技工材料 合成材料 复合材料智能材料或应变材料2. 按材料的物质构造分类：金属材

5、料 无机材料 有机材料 复合材料3. 按材料的形态分类：线状材料 板状材料 块状材料1.5材料特性的根本特性从材料特性包括:材料的固有特性，即材料的物理化学特性。材料的派生特性，即材料的加工特性材料的感觉特性和经济特性。特性的综合效应从*种角度讲决定着产品的根本特点。 1.5.1材料特性的评价材料特性的评价：根底评价，即以单一因素评价。综合评价，即以组合因素进展评价。 1.5.2材料的固有特性材料的固有特性是由材料本身的组成、机构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，他受外界条件的制约。 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、材料的感觉特性、环境特性和材料的经济性。

6、第二章：材料的工艺特性材料的工艺特性是指：材料适应各种工艺处理要求的能力，材料的工艺性包括材料的成型工艺、加工工艺和外表处理工艺。他是材料固有特性的综合反映，是决定材料能否进展加工或如何进展加工的重要因素，直接关系到加工效率、产品质量和生产本钱等。2.1材料的成型加工2.1.1 成形加工工艺材料的成型加工性是衡量产品造型材料优劣的重要标志成型加工工艺对设计效果的影响因素很多，主要从以下几个方面表现出来：工艺方法 工艺水平 新工艺的采用 工艺方法的综合运用2.1.2材料成型工艺的选择原则是高效、优质、低本钱，即应在规定的周期，经济地生产出符合技术要求的产品，其核心是产品品质。必须指出，产品的本钱

7、运算是以生产合格产品为根底的。根据零件类别、用途、功能、使用性能要求、构造形状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等，可根本确定零件应选用的材料与成型方法。2.2 材料的连接工艺材料的连接工艺包括机械连接、焊接、粘接技术、静连接、动连接。2.3材料的外表处理具体说就是要处理注入色彩、光泽、纹理、质地等直接赋予视觉与触觉的一切外表造型要素。在产品造型设计时要根据产品的性能、使用环境、材料性质，正确选择外表处理工艺和面饰材料。2.3.1外表处理的目的一是保护产品，即保护材料本身赋予产品外表的光泽、色彩、肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的平安性，由此有效的利用材料资源：二是根据产品造型

8、设计的意图，改变产品外表状态，赋予外表更丰富的色彩、光泽、肌理等，提高外表装饰效果，改善外表的物理性能、化学性能及生物学性能，使产品外表有更好的感觉特性。外表处理技术，即可以是一样材料具有不同的感觉特性，又可是不同材料获得一样的感觉特性。2.3.2外表处理类型设计中所采用的三类外表处理技术：（1） 外表被覆：镀层被覆 涂层被覆 目的：保护作用、装饰作用、特殊作用如隔热、杀菌等。涂装工艺一般包括制件外表涂装前处理、涂敷涂料及涂层枯燥三大步骤。 珐琅被覆；广泛应用于厨房用具、医疗用具等。（2） 外表层改质：化成处理，形成的膜对基物体具有耐蚀保护性耐磨性，不会从基体金属上脱离。阳极氧化处理；得到不同

9、硬度、弹性、孔隙率孔径的氧化膜。（3） 外表精加工2.3.3材料外表处理工艺的选择原则形态的时代性 求简的单纯性 功能的合理性 情感的审美性 产品档次的经济性 本钱 环境保护2.4 新材料成形技术快速成形技术 快速成型，又称快速原型制造技术、快速制样或实体自由形式制造。快速成型是一种用材料逐层堆积出制件的制造方法。2.4.1 快速成型的原理及特点原理：快速成型是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。特点：1、改变了传统模式的制造方式，设计制造一体化。2、设计的易达性。3、快速性。 4、材料的广泛性。2.4.2 快速成型的根本方法1、 光固化成型SLA成型工艺 2、选择性激光少杰

10、成型SLS成型技术 3、熔积堆积成型FDM成型技术 4、分层实体成型LOM成型技术2.4.3 快速成型技术在设计领域的应用 快速成型技术在设计领域的应用包括：1、优化产品设计；2、支持同步并行工程的实施；3、对产品性能进展及时、准确的校验与分析；4、快捷、经济地制作各种模型。第三章：材料感觉特性的应用3.1材料感觉特性的概念 材料感觉特性又称材料质感，是人的感觉系统因生理刺激对材料做出的反映或由人的知觉系统从材料外表特征得出的信息，是人对材料的生理和心理活动，他建立在生理根底上，是人通过感觉器官对材料做出的综合印象。3.1.1材料感觉特性的容两个根本属性：生理心理属性、物理属性材料感觉特性按人

11、的感觉可分为触觉质感和视觉质感，按材料本身的构成特性可分为自然质感和人为质感。1. 材料的触觉质感：生理心理构成物理构成2. 材料的视觉质感：生理构成、物理构成、间接性、距离效应3. 材料的自然质感；关注材料的天然性、真实性、价值性4. 材料的人为质感：突出认为的工艺特性，强调工艺没和技术创造性3.1.2材料感觉特性的评价1. 材料感觉特性的描述:自然-人造、高雅-低俗、明亮-阴暗、柔软-坚硬、光滑-粗糙、时髦-保守、干净-肮脏、整齐-杂乱、鲜艳-平淡、感性-理性、浪漫-拘谨、协调-冲突、亲切-冷漠、自由-束缚、古典-现代、轻巧-笨拙、细致-粗略、活泼-呆板、科技-手工、温暖-凉爽2. 材料感

12、觉特性的测定： 选取玻璃、瓷、木材、金属、塑料、橡胶、皮革比较，表3-3 材料感觉特性的差异。3.1.3影响材料感觉特性的相关因素 材料感觉特性构成因素众多，通常表现为：1. 材料种类 2.材料成型加工工艺和外表处理工艺同质异感、异质同感：不同加工方法和工艺技巧会产生不同的外观效果，从而获得不同的感觉特性：铸造工艺、焊接工艺、编织工艺、车削工艺、磨削工艺、电镀工艺、喷砂工艺。3. 其他因素：时代的科技水平、审美标准、流行时尚3.2质感设计质感设计是对工艺产品造型设计的技术性和艺术性的先期规划，是一个符合设计规的认材-选材-配材-理材-用材的有机过程。3.2.1质感设计的形式美法则实际上是各种材

13、质有规律组合的根本法则：1、调和与比照法则，即，使整体中各部位的物面质感统一和谐。 2、主从法则，即强调在产品的质感设计上要有重点3.2.2质感设计的运用原则合理的使用材料、艺术性的使用材料、创造性的使用材料3.2.3质感设计的主要作用 提高适用性、增加宜人性、塑造产品的精神品味、到达产品的多样性和经济性、创造全新的产品风格3.3材料的抽象表达1. 材料的抽象表达 定义：是将材料的*些特性加以提炼，升华为具有*种审美价值的意象，并沿着抽象表达的共同方向，是材料成为能唤起人们*种感情的具有抽象意义的材料。2. 抽象思维是材料抽象表达的根底。3. 材料的抽象表达对设计有直接的意义。3.4材料的美感

14、材料的美感与材料本身的组成、性质、外表构造及使用状态有关3.4.1材料的色彩美感材料的色彩可分为材料的固有色彩和材料的人为色彩。只有运用色彩规律将材料色彩进展组合和协调，才会产生明度比照、色相比照、和面积效应以及冷暖效应等现象，突出和丰富材料的色彩表现力。（1） 相似色材料组合2比照色材料组合3.4.2材料的肌理美感 肌理是由天然材料自身的组织构造或人工材料的人为组织设计而形成的，在视觉或触觉上可感受到的一种外表材质效果。 根据材料外表形态的构造特征，肌理可分为自然肌理和再造肌理；根据材料外表给人以知觉方面的感受，吉利还可分为视觉肌理和触觉肌理。材料肌理形态的组合方式主要有：同一肌理材料组合、相似肌理材料组合、比照肌理材料组合。3.4.3材料的光泽美感根据材料受光特性可分为透光材料和反光材料。3.4.4材料的质地美感材料的质地美是材料本身的固有特性所引起的一种赏心悦目的心理综合感受，具有较强的感情色彩。材料的质地是材料在的本质特征，主要由材料自身的组成、构造、物理化学特性来表现，主要表现为材料的软硬、轻重、冷暖、干湿、粗细等。质地是与任何材料有关的造型要素，一般分为天然质地与人工质地。产品材料质地特性及美感的表现力实在材料的选择和配置中实现的。分为两种：相似质地的材料配置、比照质地的材料配置。 3.4.5材料的形态美感设计材料的形