1、設(shè)計材料及加工工藝重點(diǎn)分析第一章：概論1、設(shè)計與材料人類經(jīng)歷了石器時代、陶器時代、青銅器時代、鐵器時代、高分子材料時代、復(fù)合材料時代，材料早已成為人類賴以生存和生活中不可或缺的重要部分，它是人類文明和時代進(jìn)步的標(biāo)志，是社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。2、產(chǎn)品造型設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)產(chǎn)品造型設(shè)計是工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)功能設(shè)計與美學(xué)設(shè)計的結(jié)合于，集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與社會文化、經(jīng)濟(jì)與藝術(shù)為一體。是人們在一定文化藝術(shù)指導(dǎo)下，有意識、有目的地運(yùn)用人類科學(xué)文化發(fā)展的優(yōu)秀成果，用現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式將各種材料轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄊ褂脙r值或具有商品性的工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)造活動。在產(chǎn)品造型設(shè)計中，材料是用已產(chǎn)品造型，且不依賴于人的意識而客觀存在的

2、物質(zhì)，無論是傳統(tǒng)材料還是現(xiàn)代材料、天然材料還是人工材料、單一材料還是復(fù)合材料，均是工業(yè)設(shè)計的物質(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、利用和改變材料并實(shí)現(xiàn) 產(chǎn)品造型的技術(shù)（工藝的定義）。3、產(chǎn)品造型中的材料設(shè)計的方式材料設(shè)計其出發(fā)點(diǎn)在于原材料具有的特性與產(chǎn)品所需性能之間的充分比較。主要有兩種方式：（1）從產(chǎn)品的功能、用途出發(fā)，思考如何選擇或研制相應(yīng)的材料；（2）從原材料出發(fā)，思考如何 發(fā)揮材料的特性，開拓產(chǎn)品的新功能，甚至是創(chuàng)造全新的產(chǎn)品。第二章：設(shè)計材料的分類及特性1、設(shè)計材料的分類（1）按材料的來源分類：第一代天然材料、第二代加工材料、第三代材料、第五代智能材料

3、或應(yīng)變材料。材料、第四代復(fù)合按材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)分類：金屬材料、無機(jī)材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料。按材料的形態(tài)分類：顆粒材料、線狀材料、板狀材料、塊狀材料2、材料的特性：一是固有特性（即物理特性、化學(xué)特性），二是派生特性（即材料的加工特性，材料的感覺特性和環(huán)境特性）3、材料的工藝特性（1）材料的工藝性是指材料適應(yīng)各種工藝處理要求的能力，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。它是材料固有特性的綜合反應(yīng)，是決定材料能否進(jìn)行加工或者如何進(jìn)行加工的重要。著名設(shè)計師：運(yùn)用適當(dāng)?shù)募记扇ヌ幚磉m當(dāng)?shù)牟牧?，才能真正解決人類的需要，并獲得率直和美的效果。材料成型工藝的選擇原則：高效、優(yōu)質(zhì)、低成本材料的連

4、接工藝：機(jī)械連接、焊接、粘接、靜連接、動連接表面處理工藝的類型：1、表面精加工，它的處理目的是使表面有光滑性和光澤，形成凹凸花紋；處理方法是機(jī)械方法（切削、研削、研磨、拋光）化學(xué)方法（表面清潔、蝕刻、電化學(xué)拋光）2、表面層改質(zhì)，處理目的是使表面有耐蝕性耐磨耗性，易；處理方法是化學(xué)方法（化成處理、表面硬化）電化學(xué)方法（陽極氧化處理）3、表面被覆，處理的目的是使表面有耐蝕性，有色彩性，賦予材料表面功能，處理工藝是金屬被覆（電鍍、鍍覆）、涂層被覆、琺瑯被覆（搪瓷、琺瑯彩）。表面處理工藝的目的：一、保護(hù)產(chǎn)品，即保護(hù)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

5、安全性，由此有效的利用材料資源。二、根據(jù)產(chǎn)品造型設(shè)計的意圖，改變產(chǎn)品表面的狀態(tài)，賦予表面更豐富的色彩、光澤、肌理等，提高表面的裝飾效果，改善表面的物理性能，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?？焖俪尚偷脑恚?D 打?。嚎焖俪尚陀址Q快速原型制造技術(shù)、快速制樣?？焖俪尚褪且环N用材料逐層堆積出制作的制造方法，是集計算機(jī)輔助技術(shù)，計算機(jī)輔助制造，數(shù)字控制，精密機(jī)械，激光技術(shù)和材料科學(xué)與工程等技術(shù)而發(fā)展起來的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)技術(shù)，其目標(biāo)是計算機(jī)CAD 模型快速的轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w物質(zhì)的三維實(shí)體模型，其主要技術(shù)特征是成型的快捷鍵，能自動、快捷、精確地將設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢üδ艿漠a(chǎn)品原型或直接制造零。特點(diǎn)：

6、1、改變了傳統(tǒng)模式的制造方式，設(shè)計制造2、設(shè)計的易達(dá)性 3、快速性 4、材料的廣泛性?？焖俪尚图夹g(shù)的設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用：1、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計 2、支持同步或并行工程的實(shí)施 3、對產(chǎn)品性能進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的校驗(yàn)與分析 4、快捷、經(jīng)濟(jì)地制作各種模型。第三章：材料感覺特性的應(yīng)用（材料派生特性的分支）1、材料感覺特性是設(shè)計材料獨(dú)特的特性，它包含哪些內(nèi)容：材料感覺特性按人的感覺可分為觸覺特性和視覺特性，按材料本身的特性可以分為自然質(zhì)感和人為質(zhì)感。2、在設(shè)計中如何體現(xiàn)材料的美感：美感是人們通過視覺、觸覺、聽覺在接觸材料時產(chǎn)生的一種賞心悅目的心理狀態(tài)，是人對美的認(rèn)識、欣賞和評價。3、材料的美感主要通過材料本身的表面特

7、征表現(xiàn)：色彩美、光澤美、肌理美、質(zhì)地美、形態(tài)美。在造型設(shè)計中，應(yīng)該充分考慮材料自身的不同個性，對材料進(jìn)行巧妙的組培，使其各自的美感得以表現(xiàn)，并能深化和相互烘托，從而形成了符合人們審美追求的各種情感。第四章：材料與環(huán)境1、綠色設(shè)計出現(xiàn)在新舊世紀(jì)交替之際，是 20 世紀(jì)后期興起的現(xiàn)代設(shè)計理念之一，綠色設(shè)計的基本思想就是地球綠色生態(tài)環(huán)境的設(shè)計，就是在設(shè)計階段將環(huán)境和預(yù)防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求產(chǎn)品對環(huán)境的影響最小。2、綠色設(shè)計的基本特征：環(huán)境協(xié)調(diào)性、價值創(chuàng)造性、功能全程性3、綠色設(shè)計的的基本原則6R 原則：researchreservereducerec

8、yclingreuseregeneration4、綠色設(shè)計的發(fā)展方向：綠色產(chǎn)品設(shè)計、綠色包裝設(shè)計、綠色能源開發(fā)、創(chuàng)造有生命的材料5、典型的綠色材料：生物降解材料、循環(huán)與再生材料、凈化材料、綠色建筑材料、綠色能源材料第五章：金屬材料一、金屬的分類1、按照材料成分：黑色金屬（生鐵、鋼、工業(yè)純鐵）、有色金屬（鋁及鋁合金、銅及銅合金、其他金屬及合金）、特殊金屬材料（非晶態(tài)金屬、高強(qiáng)鋁鋰合金）2、按照性能用途：金屬結(jié)構(gòu)材料（鋼鐵）、金屬功能材料（銅）3、加工工藝：鑄造金屬材料、變形金屬材料、粉末冶金材料4、按照密度分：輕金屬、重金屬二、基本特征1、金屬材料表面具有金屬特有的色彩、良好的反射能力、不透明性

9、及金屬光澤2、優(yōu)良的力學(xué)性能3、優(yōu)良的加工特性，有良好的延展性4、表面工藝性好5、金屬材料是電和熱的良導(dǎo)體6、金屬可以制成金屬間的化合物，以改善金屬的性能。7、除了貴金屬以外，幾乎所有的金屬的化學(xué)性能都較為活潑，易于氧化而生銹，產(chǎn)生腐蝕三、金屬的成型加工1、鑄造（特點(diǎn)：鑄造成型的生產(chǎn)成本低、工藝靈活性大、鑄件的機(jī)械性能低特別是抗沖擊性能低）（1）砂型鑄造（砂型鑄造俗稱翻砂，用沙粒制造鑄型進(jìn)行鑄造的方法。主要工序：制造鑄模、制造砂鑄型、澆注金屬液、落沙、）（2）熔模鑄造（又稱失蠟鑄造，精密的鑄造方法之一，主要工序：制作母模、制作壓型、制作蠟型、制作型殼、脫蠟、焙燒和造型、澆注、脫殼）金屬型制造（

10、金屬型可以多次使用，所以叫做壓力鑄造離心鑄造陶瓷型鑄造鑄造）2、金屬塑性加工（金屬在外力作用下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形）（1）鍛造：利用手錘、鍛錘或者壓力設(shè)備上的模具對加熱的金屬坯料施力，是金屬材料在不發(fā)生分離的條件下產(chǎn)生塑性變形，通暢鍛造是在熱態(tài)下進(jìn)行的，所以又稱熱鍛；根據(jù)是否使用模具分為鍛和模鍛（2）軋制：利用兩個旋轉(zhuǎn)的軋棍的壓力使金屬坯料通過一個特定空間產(chǎn)生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時改變其組織性能（工字鋼、T 字鋼、鋼軌）。（3）擠壓：將金屬放入擠壓筒，用強(qiáng)大的壓力使坯料從模面的坯料或者零件。擠出，從而獲得符合?？捉兀?）沖壓：分為冷沖壓和熱沖壓，沖壓比較適合大批量生產(chǎn)，為了

11、避免應(yīng)力集中而引起模具開裂，轉(zhuǎn)角處有圓角。3、切削加工：又稱冷加工，利用切削工具在切削機(jī)（或者手工）將金屬工件的多余加工量切去，以達(dá)到規(guī)定的要求。分類：機(jī)械加工（車削、銑削、刨削、磨削、鉆削、鏜削）及鉗工（劃線、鏨切、鋸割、鉆孔、攻絲）4、焊接加工：常用的焊接方法有熔焊、壓焊、釬焊5、粉末冶金：以金屬粉末或者金屬化合物粉末為原料，經(jīng)混形和燒結(jié)，獲得所需醒轉(zhuǎn)和性能的材料或者制品的工藝方法，它是現(xiàn)代冶金工業(yè)的重要生產(chǎn)方法。四、金屬材料的表面處理技術(shù)：作用一是保護(hù)產(chǎn)品；作用二是起到裝飾、美化產(chǎn)品的作用。1、金屬材料的表面前處理（2、金屬材料的表面裝飾技術(shù)油污、銹蝕、氧化皮）（1）金屬表面工藝：化學(xué)電

12、解：金屬與化學(xué)溶液發(fā)生反應(yīng)，形成化合物膜層：發(fā)生電解反應(yīng)陽極氧化鍍覆涂覆：染色的色彩艷麗，色域廣，但目前應(yīng)用范圍較窄琺瑯：在金屬表面覆蓋玻璃質(zhì)材料（2）金屬表面肌理工藝：表面鍛打、表面拋光（磨光、鏡面、絲光、噴砂）、表面研磨拉絲、表面鑲嵌、表面蝕刻五、常用有色金屬材料1、鋁及鋁合金鋁及鋁合金是工業(yè)用量最大的有色金屬，是一種常用的現(xiàn)代材料；鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金2、銅及銅合金：無氧銅（電子行業(yè)）、黃銅（具有良好的機(jī)械性能）、青銅、白銅3、鈦及鈦合金：作為新型的結(jié)構(gòu)材料。廣泛用于航空、化工、機(jī)械等工業(yè)。鈦及其合金還可以用作鍍覆材料，具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的裝飾性。第六章：高分子材料及加

13、工工藝1、高分子聚合物的基本知識：高分子聚合物又稱高聚物，是由千萬個原子以共價鍵連接的大分子化合物，通常由碳、氫、硫、氮等元素組成，其中主要是碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩?、高聚物的特點(diǎn)：可分割性、彈性、可塑性、絕緣性3、高聚物的分類：（1）：熱塑性）（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS）、熱固性（酚醛（2）橡膠（天然橡膠、橡膠）（3）（天然、涂料（天然樹脂涂料、油脂、粘合劑涂料）4、（1）的組成：是以為主要成分，適當(dāng)加入填料、增加劑、穩(wěn)定劑、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）的分類：通用（產(chǎn)量大，用途廣、價格低廉：聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯）、工程塑料（通常指性能

14、優(yōu)良，能承受一定外力作用，適合做工程材料或者結(jié)構(gòu)材料的：聚酰胺俗稱尼龍、ABS）、特種（增強(qiáng)、）5、的一般特性（1）質(zhì)輕，比強(qiáng)度高（2）多數(shù)有透明性、并附有光澤、能著鮮艷色彩（3）優(yōu)異的絕緣性（4）成型加工方便6、的缺點(diǎn)：（1）（2）（3）（4）不耐高溫，低溫又容易發(fā)脆制品易變形有老化現(xiàn)象制品有摩擦帶電現(xiàn)象，易吸附塵埃，特別是在干燥的冬季7、的成型工藝（的成型工藝是使材料成為具有使用價值品的重要環(huán)節(jié)）工藝：注塑成型：適合外形復(fù)雜，尺寸精確，成型周期短、適合大批量生產(chǎn)，但是模具成本高，難以制造。擠出成型：熱固成型方法，生產(chǎn)效率低，形狀簡單吹塑成型：主要用來生產(chǎn)瓶狀的中空薄壁的產(chǎn)品壓制成型、壓延成

15、型、滾塑成型、搪塑成型、鑄塑成型、流延成型、傳遞模具成型的表面處理：涂飾、鍍飾、燙印產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要素：壁厚、脫模斜度、圓角、加強(qiáng)筋、支撐面、孔、嵌件、分模線8、9、10、幾種常見的及簡稱通用：聚乙烯（PE）、聚丙烯料（PF）（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、酚醛塑工程：ABS、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）第七章：木材及加工工藝1、木材的三個切面：橫切面、徑切面、弦切面2、木材的基本性能：（1）木材的密度：有疏松多孔的素和木質(zhì)素木材的紋理和光澤：不同樹種，同樹種的不同材區(qū)色澤紋理都不一樣。木材與水有關(guān)的性質(zhì)：木材是一種具有吸濕性的多孔物質(zhì)，對水分有較大親和力。木材的傳導(dǎo)性：導(dǎo)熱性

16、（熱的不良導(dǎo)體，易燃燒）、導(dǎo)電性（良好的電絕緣性）、傳聲性（良好的傳聲性質(zhì)和性）木材的工藝性：良好的加工性、具有可塑性、易涂飾木材的力學(xué)性質(zhì)：強(qiáng)度、彈性、硬度和耐磨性3、木材加工的基本方法：鋸割、刨削、鑿削、彎曲成型4、木材的連接裝配：榫接、膠結(jié)、釘結(jié)、板材拼接5、木材的表面裝飾技術(shù)木制品的表面涂飾（表層處理底層涂飾面層涂飾）木制品表面貼覆（將表面材料通過膠黏劑，粘貼在表面的方法）6、人造板材：膠合板、刨花板、板、細(xì)木工板第八章：無機(jī)非金屬材料及加工工藝一、玻璃玻璃的基本性能：1、強(qiáng)度：玻璃的強(qiáng)度與其成分、結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)2、硬度：玻璃是典型的脆性材料，硬度較大3、光學(xué)性質(zhì)：玻璃是一種高度透明的

17、物質(zhì)4、電學(xué)性質(zhì)：常溫下玻璃是電的不良導(dǎo)體，具有較高的電阻率，可做絕緣材料5、熱性質(zhì)：導(dǎo)熱性差，一般受不了溫度的劇烈變化6、化學(xué)穩(wěn)定性：比較穩(wěn)定玻璃的成型：壓制成型、吹制成型、壓延成型、拉制成型、浮法成型玻璃制品的二次加工：冷加工，熱加工，表面加工（4）常用玻璃的種類：平板玻璃、日用玻璃、二、陶瓷（普通陶瓷、特種陶瓷）1、陶瓷的基本特性：玻璃、微晶玻璃（1）（2）陶瓷的力學(xué)性能：剛度大，硬度高，強(qiáng)度高，性脆陶瓷的熱性能：變時會開裂。高，高溫強(qiáng)度好，抗蠕變能力強(qiáng)；承受溫度快速變化能力差，在溫度?。?）（4）（5）陶瓷的化學(xué)性能：化學(xué)穩(wěn)定性高，有良好的抗氧化能力，能抵抗腐蝕介質(zhì)和高溫的共同作用陶瓷

18、的導(dǎo)電性：陶瓷的導(dǎo)電性變化范圍很廣，有的可以做半導(dǎo)體，有的可以做壓電材料，氣孔率和吸水率：氣孔率是指陶瓷制品中所有空隙的體積與該制品的總體積之比，是衡量陶瓷質(zhì)量和工藝制度是否合理的重要指標(biāo)。吸水率反映了陶瓷制品是否燒結(jié)和燒結(jié)后的致密程度。2、陶瓷的成型工藝：原料配制、配料成型、干燥、施釉、窯爐燒結(jié)、后續(xù)加工3、常用陶瓷制品：日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、美術(shù)陶瓷、園林陶瓷（補(bǔ)充：陶瓷刀，是由氧化鋯材料制成，特點(diǎn)是刀刃鋒利；高強(qiáng)度、不磨損；不生銹變色、健康環(huán)保；耐各種酸堿腐蝕；材料化學(xué)性能穩(wěn)定、不與食物反應(yīng)；色澤圓潤、潔白，高貴享受。充分體現(xiàn)了新材料的綠色環(huán)保概念，是技術(shù)為現(xiàn)代人奉獻(xiàn)的又一杰作）第九章：復(fù)合材料及加工工藝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材料，一般是由高強(qiáng)度、量和脆性很大的增強(qiáng)材料和硬度低，韌性好、低模量的基體所組成。常用玻璃、碳、硼等做增強(qiáng)材料，以，樹脂，橡膠，金屬等做基體組成的各種復(fù)合材料。2、特點(diǎn)：比強(qiáng)度、比模量高；良好