設(shè)計(jì)材料及加工工藝第一章概論課件

1、設(shè)計(jì)材料與加工工藝The design material and process國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)(International Council of Societies of Industrial Design,ICSID) ： 就批量生產(chǎn)的產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練、技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及視覺感受而賦予材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色彩、表面加工以及裝飾以新的品質(zhì)和資格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)一門新的課程：設(shè)計(jì)材料及加工工藝關(guān)于這門課程產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)必修的基礎(chǔ)專業(yè)課程，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)課程體系中有重要地位。重要性研究材料的工藝特性，主要包括成型工藝、連接工藝、表面處理工藝。研究?jī)?nèi)容5大材料的工藝特性，包括金屬、塑料、玻璃

2、、木材、陶瓷。研究范疇設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品的外觀和外形是負(fù)有責(zé)任的。產(chǎn)品外形是材料經(jīng)過加工制造的結(jié)果。所以，設(shè)計(jì)師需要了解材料特性和加工工藝。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性 究竟設(shè)計(jì)、材料及工藝它們之間的關(guān)系是怎樣的呢？設(shè)計(jì)材料工藝學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性材料及工藝材料及工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)條件，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和前提。材料特性影響產(chǎn)品設(shè)計(jì):維持產(chǎn)品形態(tài)滿足產(chǎn)品功能要求設(shè)計(jì)、材料及工藝之間的關(guān)系Relation設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)通過材料及工藝轉(zhuǎn)化成實(shí)體產(chǎn)品，材料及工藝通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其自身的價(jià)值。產(chǎn)品設(shè)計(jì)只有選用材料的性能特點(diǎn)及其加工工藝性能相一致，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的和要求。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性瓦西里椅，采用鋼管彎曲

3、的工藝，運(yùn)用到椅子設(shè)計(jì)上，出現(xiàn)新的形態(tài)。新材料新材料為設(shè)計(jì)的可行性創(chuàng)造條件，對(duì)設(shè)計(jì)提出要求，給設(shè)計(jì)帶來飛躍，出現(xiàn)新的設(shè)計(jì)風(fēng)格，產(chǎn)生新的功能、新的結(jié)構(gòu)和新的形態(tài)。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性20世紀(jì)三四十年代以后，由于合成樹脂的迅速發(fā)展和高頻技術(shù)膠合技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了一種新的椅子形態(tài)膠合板椅。新工藝新材料伴隨新工藝出現(xiàn)，當(dāng)然，也可以在現(xiàn)有的材料上開發(fā)，可以產(chǎn)生很多設(shè)計(jì)形式的可能。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性“鳥巢”跨度330多米，中間沒有一根柱子，這樣的結(jié)構(gòu)，需要一種抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度大的特種鋼材做支撐柱。一種特殊鋼材，叫Q460-Z35，厚度達(dá)到110毫米，國(guó)內(nèi)在民用鋼結(jié)構(gòu)建筑上還是第一次應(yīng)用，為特殊研

4、制。河南舞陽鋼鐵廠的科研新設(shè)計(jì)新的設(shè)計(jì)構(gòu)思也要求材料與工藝來實(shí)現(xiàn)。這對(duì)材料及工藝提出了新的要求，促進(jìn)了材料科學(xué)的發(fā)展和工藝技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)了解材料與工藝 拿到設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，需要想象和逐步形成將被加工產(chǎn)品的外形。有了良好的材料與工藝的知識(shí)基礎(chǔ)后，就可以提出一系列可能設(shè)計(jì)方案，又能在一定程度上確信它們是可被加工的。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性設(shè)計(jì)與工程需要協(xié)作 產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)審中，要進(jìn)行可制造性的討論。設(shè)計(jì)師要有精神準(zhǔn)備去維護(hù)設(shè)計(jì)方案的合理性。在設(shè)計(jì)過程中，與工程人員有必要進(jìn)行溝通和協(xié)作。設(shè)計(jì)師必須了解材料及加工的知識(shí)。學(xué)習(xí)材料與工藝的重要性產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的一般模式Design

5、 flow chart 確定問題。2. 收集資料和信息。3. 列出可能的方案。4. 檢驗(yàn)可能的方案。5. 選擇最優(yōu)秀方案。6. 施行方案。實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)過程中，材料、工藝對(duì)設(shè)計(jì)的作用和影響是怎樣呢？案例一 銀行柜臺(tái)設(shè)計(jì)效果圖設(shè)計(jì)階段這一階段屬于造型設(shè)計(jì)，由工業(yè)設(shè)計(jì)師從客戶需求、使用功能、審美要求出發(fā)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，選擇若干方案進(jìn)行下一步。結(jié)構(gòu)分析階段這一階段屬于工程設(shè)計(jì)，由結(jié)構(gòu)工程師從材料生產(chǎn)工藝出發(fā)，檢驗(yàn)造型設(shè)計(jì)方案，選擇最優(yōu)方案，很多時(shí)候需要修改方案，甚至更換方案，這一階段，需要工業(yè)設(shè)計(jì)師的相互配合。樣品實(shí)制階段這一階段主要是在確定方案后，在進(jìn)行批量生產(chǎn)前，一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)生產(chǎn)工藝、表

6、面精度、生產(chǎn)成本等相關(guān)因素，有需要的話，要做適當(dāng)?shù)男拚?。在這個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，工業(yè)設(shè)計(jì)師需要了解的材料工藝主要是金屬薄板的塑形成型技術(shù)。一塊鐵皮是怎樣制作成寶馬汽車的？都經(jīng)過了哪些環(huán)節(jié)？ 出色的攝像頭不僅需要有出色的效果，同樣，也要有吸引人的外觀。成功的外觀設(shè)計(jì)，需要出色的設(shè)計(jì)理念，但要把將這理念在具體實(shí)物體現(xiàn)出來，又需要精湛的工藝。 從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品案例二攝像頭設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)階段因?yàn)槭切麻_模具，從設(shè)計(jì)到實(shí)際的注塑，有許多問題都有待解決。因?yàn)槿绻a(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，就容易引起產(chǎn)品的各種缺陷：縮印、熔接痕、氣孔、變形、拉毛、飛邊 。模具、生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段裝配階段在這個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程，工業(yè)設(shè)計(jì)師需要了解的

7、材料工藝主要是塑料成型技術(shù)。設(shè)計(jì)材料與工藝研究的三個(gè)內(nèi)容 三大內(nèi)容 1.成型工藝 2.連接工藝 3.表面處理 五種材料 1.金屬 2.塑料 3.玻璃 4.木材 5.陶瓷材料與工藝對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的意義選擇合適的材料與工藝能夠更好地表達(dá)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想滿足使用要求體現(xiàn)風(fēng)格與創(chuàng)意、質(zhì)感選材要求材料創(chuàng)新 傳統(tǒng)材料的新用法、新材料的采用材料設(shè)計(jì) 成本 材料本身 工藝性應(yīng)與加工設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)相適應(yīng) 健康及環(huán)保 經(jīng)濟(jì) 實(shí)用 美觀 材料的特性和加工成型工藝制約設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)自由，同時(shí)材料特性與新工藝會(huì)帶給設(shè)計(jì)師靈感 材料：不能做什么對(duì)設(shè)計(jì)的制約 能做什么創(chuàng)造性地探討材料的應(yīng)用設(shè)計(jì)師賦予材料真正的價(jià)值使用價(jià)值審美價(jià)

8、值門把手管理家中電器、燃?xì)忾_關(guān)可以縮小的概念電池：One = Two2050年的伊萊克斯概念洗衣機(jī)超概念積分繩投影器絕對(duì)安全的自行車鎖系統(tǒng)便攜急救醫(yī)療設(shè)備概念智能控溫茶具設(shè)計(jì)大電池吃小電池 節(jié)能1號(hào)電池設(shè)計(jì)1、程能林編產(chǎn)品造型材料與工藝， 北京理工大學(xué)出版社2、江湘云編設(shè)計(jì)材料及加工工藝， 北京理工大學(xué)出版社3、閆 衛(wèi)編工業(yè)設(shè)計(jì)師必備的材料與工藝常識(shí)，機(jī)械工業(yè)出版社推薦書目什么是材料（material）呢？很簡(jiǎn)單，向四周看看，你看到了什么？我們穿的衣服是由各種材料制成的。我們的宿舍是由各種材料建成的（大部分是人工合成的）。窗戶上的玻璃，吃飯用的碗、勺子，我們無論往哪兒看，映入眼簾的都是各種材料

9、。 廣義地說材料是指包括人們思想意識(shí)之外的所有物質(zhì)。狹義地講材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。學(xué)習(xí)這門課程的目的？ 學(xué)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的目的和要求，靈活地利用各種材料的內(nèi)在功能和表面特征，合理地選擇材料的加工工藝，設(shè)計(jì)出功能好、性能高、款式新穎的產(chǎn)品！本課程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)金屬和非金屬常用造型材料的特點(diǎn)和成型工藝難點(diǎn)如何充分利用造型材料及其成型工藝，實(shí)現(xiàn)完美的造型設(shè)計(jì)特別是造型結(jié)構(gòu)的合理性、可加工性、材料的合理性第一章 概 論一、設(shè)計(jì)與材料人類的生存離不開材料一種嶄新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，往往需要嶄新材料的支持 例如：實(shí)現(xiàn)光通訊技術(shù)，離不開1970年制成的光導(dǎo)纖維材料的

10、支持先進(jìn)的技術(shù)反過來促進(jìn)新材料的誕生翻開人類進(jìn)化史，材料的開發(fā)、使用和完善貫穿其始終材料的發(fā)展歷史1.1 設(shè)計(jì)與材料 遠(yuǎn)古的石器時(shí)代，人類懂得研磨，用鋒利并形狀規(guī)整的勢(shì)頭制成匕首，斧頭和槍尖等。石器時(shí)代 后來，出現(xiàn)了焙燒陶器，即利用塑性好的粘土，通過燒結(jié)而成發(fā)明了制陶術(shù)。材料的發(fā)展歷史1.1 設(shè)計(jì)與材料后石器時(shí)代 在青銅器時(shí)代，利用青銅的熔點(diǎn)較低，硬度高，便于鑄造的特征，制作成食器、酒器、裝飾品和兵器。材料的發(fā)展歷史1.1 設(shè)計(jì)與材料材料的發(fā)展歷史1.1 設(shè)計(jì)與材料 到了鐵器時(shí)代，出現(xiàn)了以鐵為主的一系列金屬和合金材料，被用以制作各種手工藝器具、家庭器具、農(nóng)生產(chǎn)工具以及武器等。 工業(yè)革命以后，科

11、學(xué)技術(shù)日新月異，新材料不斷涌現(xiàn)。發(fā)展到今日，出現(xiàn)各種材料百家爭(zhēng)鳴的局面。材料的發(fā)展歷史1.1 設(shè)計(jì)與材料1.1 設(shè)計(jì)與材料從例子看材料的發(fā)展 以家具中的椅子為例，可以看出椅子設(shè)計(jì)造型的變化與發(fā)展和椅子材料的應(yīng)用與發(fā)展是相輔相成、相互影響、相互促進(jìn)和相互制約的。 古希臘時(shí)期-石椅1.1 設(shè)計(jì)與材料從例子看材料的發(fā)展 后來出現(xiàn)用木材制作家具。我國(guó)明代家具，在家具發(fā)展史中占有重要地位。明式椅子具有簡(jiǎn)、厚、精、雅之特色，所用木材多為紫檀木、黃花梨木、杞梓木，紅木、烏木、鐵力木和楠木等。 明代家具-圈椅線條挺拔秀麗、流暢，紋理自然華美1.1 設(shè)計(jì)與材料 工業(yè)革命后，新材料不斷出現(xiàn)。由馬謝爾布魯耶(Mar

12、cel Breuer)領(lǐng)導(dǎo)的家具改革，開辟了家具設(shè)計(jì)新的一頁,設(shè)計(jì)制造出了世界上第一張以標(biāo)準(zhǔn)件構(gòu)成的鋼管椅瓦西里椅。首創(chuàng)了世界鋼管椅的設(shè)計(jì)，突破了原有木制椅子的造型范圍。輕巧優(yōu)美、華貴高雅、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 20世紀(jì)三四十年代以后，由于合成樹脂的迅速發(fā)展和高頻膠合技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了一種新的椅子形態(tài)膠合板椅，它改變了原有木材的特性，其結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等均發(fā)生了變化，賦予椅子新的造型風(fēng)格。 膠合板椅1.1 設(shè)計(jì)與材料 新的合金技術(shù)和合成化學(xué)技術(shù)也為椅子提供了各類高性能的輕質(zhì)合金材料及高分子聚合材料，這一系列材料的問世，為椅子造型設(shè)計(jì)開辟了更廣闊的領(lǐng)域。 S形塑料椅 1.1 設(shè)計(jì)與材料1.1 設(shè)計(jì)與材料 用乙烯基

13、布縫制成一個(gè)錐狀袋子，內(nèi)裝顆粒狀聚苯乙烯泡沫球，此款布袋椅完全拋棄了家具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，適宜使用者所采取的各種坐姿。 Sacco椅1.1 設(shè)計(jì)與材料 各種新材料、新工藝的出現(xiàn)，給椅子造型帶來了新的生機(jī)，為椅子造型設(shè)計(jì)提供了更多的造型方法和手段，產(chǎn)生了完全嶄新的造型風(fēng)格。 玻璃椅子 1.1 設(shè)計(jì)與材料 材料的不同，必然帶來設(shè)計(jì)的不同，新的材料會(huì)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生新的造型形式，給人們帶來新的感受。 充氣椅子材料與工業(yè)設(shè)計(jì)（一）材料是設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)（二）材料與設(shè)計(jì)相互促進(jìn)（三）材料工藝知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)師的重要性1.2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)產(chǎn)品：是由一定的材料經(jīng)過一定的加工工藝而構(gòu)成的，是功能、形態(tài)和材料三要

14、素的和諧統(tǒng)一。產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)：工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)功能設(shè)計(jì)與美學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)合統(tǒng)一，集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與社會(huì)文化、經(jīng)濟(jì)和藝術(shù)為一體，是人類有目的的創(chuàng)造活動(dòng)。1.2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)材料是工業(yè)造型設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。工藝是指材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝，是人們認(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)技術(shù)條件，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提，它與產(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)材料設(shè)計(jì)的內(nèi)容以包括“物一人一環(huán)境”的材料系統(tǒng)為對(duì)象將材料性能、使用、選擇、制造、開發(fā)、廢棄處理和環(huán)境保護(hù)看成一個(gè)整體著重研究材料特性與人、社

15、會(huì)、環(huán)境的諧調(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，使材料特性與產(chǎn)品的功能達(dá)到和諧統(tǒng)一1.3 材料設(shè)計(jì) 有意識(shí)地運(yùn)用各種新技術(shù)和新手段來創(chuàng)造新材料，運(yùn)用具有新的組合方式、新的形態(tài)和新的性質(zhì)的各種材料進(jìn)行新產(chǎn)品的開發(fā)。 1.3 材料設(shè)計(jì)材料設(shè)計(jì)的方式從產(chǎn)品出發(fā) 功能 用途從原材料出發(fā) 發(fā)揮材料特性 開拓產(chǎn)品新功能原材料原材料所具的特性產(chǎn)品用途產(chǎn)品所需的功能比較與評(píng)價(jià)材料選擇材料改良材料研制開發(fā)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)用途開發(fā)再利用1.3 材料設(shè)計(jì)材料與產(chǎn)品的匹配關(guān)系功能設(shè)計(jì)、形式設(shè)計(jì)要求維持功能、造型材料的表面感覺（色澤、紋理）材料的性能感覺（軟硬、輕重、冷暖）材