產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料與工藝

1、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐應(yīng)用“十三五”規(guī)劃叢書(shū) 單元八 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的材料與工藝 課程目錄產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 8.1章 節(jié) 目 錄先進(jìn)制造技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)8.2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用8.1課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 金屬材料是金屬及其合金的總稱，是指金屬元素或以金屬元素為主要構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，金屬加工工藝包括金屬表面處理和金屬加工方法兩大類：（一）金屬表面處理的分類（1）表面精加工處理（2）. 表面層改質(zhì)（3）. 表面被覆課程目錄18.1

2、 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（1）鑄造加工鑄造，是將熔融狀態(tài)的金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀鑄件的工藝方法。圖8-8 金屬鑄造過(guò)程 圖8-9 鑄件毛坯課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（2）塑性加工塑性加工是在外力作用下金屬材料通過(guò)塑性成形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。圖8-10 塑性成形產(chǎn)品 圖8-11 塑性成形家具設(shè)計(jì)圖8-10 塑性成形產(chǎn)品 圖8-11 塑性成形家具設(shè)計(jì)圖

3、8-10 塑性成形產(chǎn)品 圖8-11 塑性成形家具設(shè)計(jì)課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（3）切削加工金屬切削加工，是用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得所要求的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的加工方法（圖8-12、圖8-13）。圖8-12至圖8-13 切削加工課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（4）焊接加工焊接，也稱作熔接，是一種以加熱方式接合金屬或其它熱塑材料的制作加工工藝技術(shù)（圖8-14、圖

4、8-15）圖8-14至圖8-15 焊接加工課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（5）粉末冶金粉末冶金，是以金屬粉末或金屬化合物粉末為原料和性能的材料加工方法。常用的金屬粉末有銅、鉆、鎢、鉬、鉻等粉末，合金粉末有鎳青銅合金、鈦合金、高溫合金、低合金鋼和不銹鋼等。粉末冶金可以加工各類工業(yè)用零件，如圖8-16所示。圖8-16 粉末冶金成型的零件課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.1 金屬材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二） 金屬加工方法（6）熱處理熱處理是將金屬材料放在一

5、定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過(guò)改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來(lái)控制其性能的一種金屬熱加工工藝。根據(jù)熱處理時(shí)加熱冷卻規(guī)范的基本特點(diǎn)以及其對(duì)組織性能的影響，金屬人處理可分為普通熱處理、表面熱處理和特殊熱處理。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.2 塑料材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用一般來(lái)說(shuō)，塑料的著色和表面肌理裝飾，在塑料成型時(shí)可以完成，但是為了增加產(chǎn)品的壽命，提高其美觀度，一般都會(huì)對(duì)表面進(jìn)行二次加工，進(jìn)行各種裝飾處理。塑料的表面處理可分為：（一） 表面機(jī)械加工處理表面機(jī)械加工處理時(shí)為了使產(chǎn)品達(dá)到平滑、光亮、美觀的效果。通常使用的手法是磨砂、拋光。這兩種方

6、式是常見(jiàn)的表面處理技術(shù)，也經(jīng)常用在塑料材料的加工中。如圖8-17所示，設(shè)計(jì)師勞爾巴別利設(shè)計(jì)這款“生態(tài)”垃圾桶是想使其成為一個(gè)清潔、小巧、有親和力的產(chǎn)品。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.2 塑料材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（一） 表面機(jī)械加工處理圖8-17 生態(tài)垃圾桶設(shè)計(jì)（作者：勞爾巴別利） 圖8-18 塑料水壺設(shè)計(jì)課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.2 塑料材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二）.表面鍍覆處理表面鍍覆處理是為了裝飾產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的表面，美化產(chǎn)品形態(tài)，并且達(dá)到耐老化、抗腐蝕的效果。主要采用的方式包括熱噴涂、電鍍

7、、貼膜離子鍍等。圖8-19 燈具設(shè)計(jì)（作者：湯姆迪克森）課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.2 塑料材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（三）表面裝飾處理表面裝飾處理使得產(chǎn)品更具裝飾性，抗腐蝕、抗老化，并能展現(xiàn)出與原材料不一樣的特質(zhì)。主要包括涂飾、印刷、貼膜、熱燙印等幾種方式。圖8-21 檔案盒設(shè)計(jì)課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.3 木材材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（一） 木材的加工工藝材料本身具有的外觀不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚矸椒ㄟM(jìn)行調(diào)整，以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。（1）雕刻以鋒利的手工工具刻鑿裝飾木質(zhì)物件的

8、藝術(shù)稱為木刻。通常指以此法制成或裝飾過(guò)的木器。木雕刻工藝品是雕塑的一種， 一般選用質(zhì)地細(xì)密堅(jiān)韌，不易變形的樹(shù)種如楠木、紫檀、樟木、柏木、銀杏、沉香、紅木、龍眼等。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.3 木材材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（1）雕刻圖8-22 雕刻刀 圖8-23 手工雕刻 圖8-24 機(jī)器雕刻課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 （2）砂磨砂磨是指用專業(yè)的木砂紙?jiān)谀静谋砻孢M(jìn)行順木紋方向的來(lái)回研磨的工藝。這種方法主要是去除在木加工過(guò)程中由于鋸（圖8-25）、削、刨時(shí)，將木纖維切割斷裂而殘留在木材表面上的木刺，使木材表面

9、更平滑。圖8-25 木材料的加工鋸 圖8-26 木材料的機(jī)器砂磨 圖8-27 木材料的手工砂磨 課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 （3）脫色脫色是指用具有氧化-還原作用的化學(xué)藥劑對(duì)木材進(jìn)行漂白處理。通常用到的化學(xué)脫色劑有雙氧水、次氯酸鈉、過(guò)氧化鈉。脫色可以使木材表面的色澤獲得基本的統(tǒng)一。（4）填孔填孔，是將填孔料嵌填與木材表面的裂縫、釘眼、蟲(chóng)眼等部位的工藝。這種方式是為了讓木質(zhì)產(chǎn)品的表面平整、光滑，達(dá)到整體統(tǒng)一的效果。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 （5）染色染色是為了得到紋理優(yōu)美、顏色均勻的木質(zhì)表面，木制品一般需要染色。染色木

10、材（圖8-28；圖8-29）的手段一般可分為水色染色和酒色染色兩種。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 （二）木材在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用圖 8-30 木椅設(shè)計(jì) 圖8-31 木質(zhì)書(shū)架設(shè)計(jì)課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.4 玻璃材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（一）玻璃的加工工藝玻璃材料是一種不可替代的透明材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中有著重要的地位和作用。玻璃材料的制備方法多種多樣，應(yīng)根據(jù)用途、目的和性能要求等選擇合適的制備方法和處理方法。玻璃的成型工藝視制品的種類而異，但其過(guò)程基本上可以分為（1） 原料預(yù)加工及配合料制備。（2） 熔

11、制。（3） 成型。（4） 熱處理。課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.4 玻璃材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（一）玻璃的加工工藝圖8-37至圖8-39 玻璃的加工過(guò)程課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.4 玻璃材料與工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二）玻璃在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用玻璃，在眾多的材料中有著自己獨(dú)特的魅力。它即可以薄如蟬翼，也可以堅(jiān)硬如鐵； 即能晶瑩剔透，又能五彩斑斕。日本著名工藝玻璃藝術(shù)家野口真里就曾把玻璃創(chuàng)作比喻為“猶如在水中和空氣中工作”，可見(jiàn)玻璃材質(zhì)的神奇魅力。因此，玻璃材質(zhì)也被廣泛的應(yīng)用到當(dāng)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。課程目錄

12、18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.5 陶瓷在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用以粘土為主要原料以及各種天然礦物經(jīng)過(guò)粉碎混煉、成型和煅燒制得的材料稱為陶瓷制品。在中國(guó)，制陶技藝的產(chǎn)生可追溯到紀(jì)元前4500年至前2500年的時(shí)代，可以說(shuō)，中華民族發(fā)展史中的一個(gè)重要組成部分是陶瓷發(fā)展史，中國(guó)人在科學(xué)技術(shù)上的成果以及對(duì)美的追求與塑造，在許多方面都是通過(guò)陶瓷制作來(lái)體現(xiàn)的，并形成各時(shí)代非常典型的技術(shù)與藝術(shù)特征。（一） 陶瓷的加工工藝傳統(tǒng)的陶瓷工藝一般包括以下幾道工藝流程：練泥、拉坯、印坯、利坯、曬坯、刻花、施釉、燒窯、彩繪、等等。 圖8-47 瓷石 圖8-48至8-50練泥圖8-51 拉坯

13、圖8-52 拉坯圖8-53 印坯 圖8-54 印坯圖8-55 利坯 圖8-56 利坯圖8-57 曬坯 圖8-58 刻花圖8-58至圖8-61 刻花圖 8-62 施釉 圖8-63 施釉圖8-64 燒窯 圖8-65 燒窯圖8-66至圖8-69 彩繪課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.5 陶瓷在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（二）陶瓷在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)代工業(yè)陶瓷又可以分為建筑用衛(wèi)生陶瓷，如衛(wèi)生潔具、面磚、外墻磚等；化工用陶瓷，如塔、泵、閥以及搪砌反應(yīng)鍋的耐酸磚、灰等；電力工業(yè)用電瓷，如電機(jī)用套管，支柱絕緣子、低壓電器和照明用絕緣子，以及電訊用絕緣子，無(wú)線電用絕緣子等；圖 8

14、-70茶具設(shè)計(jì) 圖8-71 茶具設(shè)計(jì) 圖8-72至圖8-76 醬油、胡椒、食鹽三件套設(shè)計(jì) 課程目錄18.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中材料與工藝的運(yùn)用 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.1.6 復(fù)合材料及工藝在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用（一）復(fù)合材料的分類復(fù)合材料是一種混合物。在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很大的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與金屬?gòu)?fù)合材料、非金屬與非金屬?gòu)?fù)合材料。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為：（1）纖維復(fù)合材料。（2）夾層復(fù)合材料。（3）細(xì)粒復(fù)合材料。（4）混雜復(fù)合材料。（二）復(fù)合材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用復(fù)合材料及工藝的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今材料發(fā)展的必然趨勢(shì)，被廣泛的應(yīng)用在航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)、化工、紡織、機(jī)械制造、以及醫(yī)學(xué)行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。先進(jìn)制造技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)8.2課程目錄18.2 先進(jìn)制造技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.2.1 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（1）CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用（2）反求工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（3）快速成型技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（4）虛擬制造技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（5）網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（6）并行工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用課程目錄18.2 先進(jìn)制造技術(shù)與材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐 8.2.2 產(chǎn)品材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)（1）