造型材料与工艺课件

安全性能。材料的选择应当按照有关的标准正确选用，并充分考虑各 种可能预见的危险。例如，医院的某些电疗设备中与病人接触的部位， 其表面应该选择具有抗静电性质的材料；在设备暴露的位置（如过道 边）配置普通的平板玻璃，就易于碰撞碎裂而造成人身伤害事故；在 设备内部如果选用易泛潮的塑料轴承，就会因隐匿着腐蚀的危险性造 成质量恶化而导致重要的控制器失灵。
影响材料选择的基本因素
基本结构要求
如何综合平衡设计中对产品的功能、人机工程学和美学方面的要求，以 及针对批量生产特点的机械结构、加工工艺难点和由此产生的成本问题 等加以解决。已成为材料选择中的重要问题。其中材料的耐久性应是材 料选择中必须最选考虑的。在大多数情况下，这样的考虑比仅考虑美学 品质或节约成本而选用可能导致产品在使用过程中过早废弃的劣质材料， 显然要有意义的多。
第五章
产品设计中材料的选择与开发
产品设计中材料的选择与开发
设计材料的选用 材料工程的发展 响材料选择的基本因素
设计材料的选择原则
产品功能的实现是通过材料来体现来体现的。材料与结构是满足 产品的必要条件，通常在材料和结构之间存在着比较确定的关系， 而同时在结构与功能之间又是一种不关系，从而材料与功能 之间 也具有不确定关系。也就是说，为了实现同一功能，可以使用多 种材料，而每一种材料都可以形成合理结构来完成所要达到的功 能，进而产生相应的造型形式。例如：木制椅子和钢管结构椅子， 虽然它们的材料、结构和造型都不同，但它们却实现着相同的功 能。这种“功能”、“造型”和“材料”之间的不确定关系，形 成了丰富多彩的人造世界。然而，由于产品的形成，必须通过各 种加工手段来制造，所以制造技术同样制约着产品的功能与形态。 不同的材料有着不同的特性和结构，有着各自不同的加工方法， 从而也显现出不同的造型特征。这既是对设计的一个考验，同时 也是设计的魅力所在。
外观需求。产品的外观在很大程度上受其可见表面的影响，并采取材 料所能允许制造成的结构形式。因此，外观也是材料选择必须考虑的 一个重要因素。就产品的表面效果来看，材料影响着表面的自然光泽、 反射率与纹理；影响着所能采用的表面涂饰材料与方式；影响着涂饰 的外观效果和在使用期限内的恶化程度和恶化速度。至于形成外观所 需采取的制造工艺和手段。如浇铸、模铸、冲压、弯折或切削，也在 很大程度上依赖于所采用的材料，并影响到造型在经济上是否切实可 行
1 可达性。在最初考虑使用某种材料时，设计师应首先了解手边有没有这 种材料。如果没有，那就看能否在规定期限内得到。如果在规定的时间内 不能获得所需的材料，就必须考虑用另一种材料代替。因此可达性是工业 产品设计选材的重要因素。在工业设计中，结构与外观造型密切相关，不 同的结构方式对产品造型的布局和细部处理都有直接的影响。而结构是受 材料制约的，采用不同的材料，所能获得的结构方式以及由此而产生的产 品形体各不相同，质感各异。
设计材料的选择原则
设计材料的选择应遵循的原则： 材料的外观 材料的固有特性 材料的工艺性 材料的生产成本及环境因素 材料的创新
影响材料选择的基本因素
功能 安全性能 外观需求 工艺性能 基本结构要求 控制件 抗腐蚀性 市场 环境
影响材料选择的基本因素
功能性因素
首先应该考虑产品应具有怎么样的功能和所期望的使用寿命。
影响材料选择的基本因素
控制件
控制件对材料的选择也有其特殊的需求。例如，操纵键盘的材料应具有 恰当的接触摩擦性和冲击回弹性，以保证可靠操作和手感舒适；用作控 制面板的材料应选择反射率较低并易于在其表面形成图样符号或易于贴 附图样符号的材料制作，以减少眩光和便于指示控制动作。
抗腐蚀性
抗腐蚀性是材料选择的另一个重要准则，因为它影响 着产品的操作、 外观、寿命和维护。在直接涉及人身安全的场合，则必须通过材料的选 择来防止危险的腐蚀。例如，为了保证维修、测试、操作过程的安全， 对设备中必须具备的升降机或其他必须保证生命安全的设备 ，其材料 的选择就应该以保证安全为前提。
对于给定的某一产品或其部件，考虑选择材料时，最重要的是这一 零部件的作用，及材料的性能。但设计师要把材料功能性因素、市 场性因素放在相同位置，因为，如果某种材料在计划规定的时间内 不能得到，那么规定采用这种材料是没有意义的。同样，如果材料 的价格比计划的贵，那么也不能考虑使用这种材料。
设计是一种复杂的行为，它涉及没计者感性与理性的判断。与设计 的其它方面相比，材料的选择是最基本的，它提供了设计的起点。 材料选择的适当与否，对产品内在和外观质量影响很大。如果材料 选择不当或考虑不周，不仅影响 产品的使用功能，还会有损于产 品的整体美感。因此，设计师在选择材料时，除必须考虑材料的固 有特性外，还必须着眼于材料与人、环境的有机联系。
面对一个庞大的材料世界，要选择所需要的设计材料的确是一件复 杂工作。如金属材料就有几十万种，高分子材料也有上万种，另外 还有五花八门的陶瓷材料和复合材料。与设计的其他方面相比，材 料的选择是最基本的，它提供了设计的起点。产品设计的过程从某 个角度来说是对材料的理解与认识的过程，是“造物”与“创新” 的过程。当设计师在设计某件产品时，他必须首先考虑应选用何种 材料。材料选择得好坏，对产品的内在和外观质量影响极大。
影响材料选择的基本因素
市场性因素
设计者必须对目标消费群的要求进行估价。对于材料，要考虑到消费者的 态度往往会受到他们日常接触的各类产品的影响。消费者有时所期望的材 料也许恰恰是设计者并不准备采用的。而且消费者对某些产品所选用的材 料有时还受到传统习惯的束缚。这时一种“新材料”的选用，在一定时期 内未必会被消费者接受。当然，这并不等于说产品选用的材料就必须永远 停滞在传统的水平上。随着科学技术水平的发展，新材料、新技术的不断 出现势在必然。问题在于当我们选择材料替代传统材料时，如何在造型设 计上、在广告宣传上设法让消费者能够更快地适应和接受。
影响材料选择的基本因素
工艺性能。材料所要求的工艺性能与零部件制造的加工工艺路线有密 切关系。一般金属材料的加工工艺路线，远比工程塑料和工业陶瓷复 杂，而且变化多，这不仅影响零部件的成型，还大大影响零部件的最 终性能。任何零件都是由不同的材料通过一定的加工工艺制造出来的， 因此，作为产品设计人员掌握工业造型材料的制造性能是很重要的。 工艺性能包括：机械性能、物理性能、化学性能、尺寸性能。