设计材料与工艺
材料与工艺课程总体设计教案
材料与工艺课程总体设计教案一、课程简介1.1 课程背景材料与工艺课程旨在帮助学生了解和掌握各种材料的特性和应用，以及工艺流程的设计与优化。
通过本课程的学习，学生将能够理解材料的基本概念、性质、分类及选用原则，熟悉各种工艺流程及其控制要点，提高材料科学和工艺设计的基本素养。
1.2 课程目标（1）掌握材料的基本概念、性质、分类及选用原则；（2）熟悉各种工艺流程及其控制要点；（3）具备材料与工艺方案的设计、优化和评价能力；（4）培养学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容2.1 材料的基本概念与性质（1）材料的定义及分类；（2）材料的性能及测试方法；（3）材料的结构与性能关系。
2.2 材料的选用原则（1）根据使用环境选用材料；（2）根据加工工艺选用材料；（3）根据经济性选用材料；（4）考虑可持续发展与环保要求。
三、教学方法与手段3.1 教学方法（1）讲授：讲解材料的基本概念、性质、分类及选用原则；（2）案例分析：分析实际工程案例，加深对材料与工艺的理解；（3）实验实践：进行材料性能测试实验，提高实践操作能力；（4）小组讨论：分组讨论工艺流程设计及优化方案。
3.2 教学手段（1）多媒体课件：采用PPT等软件制作精美课件，直观展示材料与工艺相关内容；（2）网络资源：利用网络平台，提供相关论文、视频等学习资源；（3）实验设备：配备齐全的实验设备，为学生提供实践操作机会。
四、课程考核与评价4.1 考核方式（1）平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占比30%；（3）课程设计：完成一个材料与工艺方案的设计，占比40%。
4.2 评价标准（1）掌握材料的基本概念、性质、分类及选用原则；（2）熟悉工艺流程及其控制要点；（3）具备材料与工艺方案的设计、优化和评价能力；五、教学进度安排5.1 第一周：课程简介与材料的基本概念（1）介绍课程背景、目标及教学内容；（2）讲解材料的基本概念、性质、分类及选用原则。
5.2 第二周：材料的性能与测试方法（1）讲解材料的性能及其测试方法；（2）分析材料性能与结构关系。
产品设计材料与工艺概述
产品设计材料与工艺概述产品设计是将创意和理念转化为实际产品的过程，其中材料选择和工艺应用是非常重要的环节。
本文将对产品设计中的材料与工艺进行概述。
一、材料选择材料选择是产品设计的基础，直接关系到产品的性能、外观、质量等方面。
在选择材料时，需要考虑以下几个因素：1.1 功能性材料的功能性是产品设计中最重要的因素之一。
不同的产品对材料的功能要求不同，如耐热、耐腐蚀、耐磨损等。
设计师需要根据产品的具体功能需求选择合适的材料。
1.2 可加工性材料的可加工性是指材料在生产加工过程中的可塑性、可变形性、可切割性等。
设计师需要选择易于加工的材料，以便在制造过程中实现设计的要求。
1.3 成本成本是产品设计中不可忽视的因素之一。
不同的材料价格差异很大，设计师需要在满足产品要求的前提下，选择成本适中的材料，以确保产品的竞争力。
1.4 环境友好性环境友好性是现代产品设计中越来越重要的考虑因素。
设计师需要选择对环境影响较小的材料，如可回收利用的材料、低污染的材料等。
二、工艺应用工艺应用是将设计理念转化为实际产品的过程，通过不同的工艺方法对材料进行加工，实现产品的制造。
以下是常见的工艺应用：2.1 注塑成型注塑成型是将熔融的塑料注入模具中，通过冷却固化得到所需形状的产品。
注塑成型工艺广泛应用于塑料制品的生产，具有生产效率高、产品质量稳定等优点。
2.2 铸造铸造是将熔融金属注入到铸型中，通过冷却凝固得到所需形状的产品。
铸造工艺适用于金属制品的生产，具有生产周期短、成本相对较低等优势。
2.3 焊接焊接是将两个或多个材料通过加热或施加压力使其熔合在一起的工艺。
焊接工艺广泛应用于金属制品的加工和制造，具有连接牢固、成本较低等特点。
2.4 喷涂喷涂是将涂料喷洒在产品表面的工艺，用于提供产品的外观装饰和保护。
喷涂工艺应用广泛，可实现丰富多样的外观效果，并能提供产品的耐腐蚀和耐磨损性能。
2.5 机械加工机械加工是通过机床对材料进行切削、成型等加工过程，实现产品的制造。
设计材料与加工工艺
设计材料与加工工艺材料与设计材料贯穿于人类进化的过程, 是人类文明和时代进步的标志,是社会科学技术发展水平的标志。
产品造型设计的过程事实上是对材料的理解和结识的过程, 是应用的过程。
列举古希腊的石椅, 我国明代的椅子, 及国外椅子的发展创新历程, 说明设计造型的变化与发展和材料的应用与发展是相辅相成、互相影响、互相促进、互相制约的 材料的分类设计材料按材料结构可以分为以下几种:【金属、高分子材料、木材、无机非金属材料、复合材料】设计材料金属材料高分子材料无机非金属材料复合材料黑色金属 有色金属纤维：天然纤维、合成纤维橡胶：通用橡胶、特种橡胶塑料：通用塑料、工程塑料、特种塑料水泥 玻璃耐火材料 陶瓷：传统陶瓷、特种陶瓷 树脂基金属基 陶瓷基力学性能（机械性能） 高低温性能: 抗蠕变, 抗脆化物理性能:化学性能: 抗腐蚀工艺性能:一. 金属的分类:通常将金属分为黑色金属和有色金属, 黑色金属 通常指铁, 锰、铬及它们的合金(重要指钢铁)。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。
材料的性能黑色金属有色金属二. 金属的分类与特性1.黑色金属的分类及特性种类特性用途铁是一种光亮的银白色金属。
密度7.86克/厘米3。
熔点1535℃, 沸点2750℃。
常见化合价+2和+3, 有好的延展性和导热性。
也能导电。
纯铁既能磁化, 又可去磁, 且均很迅速。
化学性质比较活泼, 是一种良好的还原剂。
工业部门铬（铬钢）银白色金属, 质硬而脆。
密度7.20克/厘米3。
熔点1857±20℃, 沸点不锈钢, 汽车零件, 工具, 磁带和录像带2.有色金属的分类三. 钢铁的牌号1.碳钢的牌号表达方法2.普通碳素钢结构钢的牌号和用途3.合金钢:在优质碳素结构钢的基础上, 适当加入合金元素制成, 以调节钢材性能。
按所含元素不同可分为：锰钢、铬钢、铬镍钢、铬钼钒钢等24个钢组, 共77个常用普通低合金结构钢的牌号说明: 牌号: 20MnV（含碳0.17%--0.24%、含锰1.30%--1.60%、含钒0.07%--0.12% ）。
产品设计材料与工艺
产品设计材料与工艺在产品设计过程中，材料与工艺的选择对产品的品质和性能起着至关重要的作用。
合理的材料选择和工艺设计能够提高产品的竞争力，降低生产成本，同时也能够满足客户的需求，提升产品的市场占有率。
因此，产品设计师需要在设计过程中充分考虑材料与工艺的选择，以确保产品的成功设计与生产。
首先，材料的选择是产品设计中的关键环节。
不同的产品对材料的要求也不尽相同，因此设计师需要根据产品的具体特性和用途来选择合适的材料。
例如，对于需要承受高温的产品，设计师需要选择耐高温的材料，如陶瓷、金属合金等；对于需要具有一定弹性的产品，设计师则需要选择弹性良好的材料，如橡胶、塑料等。
此外，材料的成本、可加工性、环保性等因素也需要被充分考虑。
因此，设计师需要对不同材料的特性有深入的了解，以便做出合理的选择。
其次，工艺的选择也是产品设计中的重要环节。
不同的工艺能够为产品赋予不同的外观和性能特点，因此设计师需要根据产品的设计要求和材料的特性来选择合适的工艺。
例如，对于需要具有精细纹理的产品，设计师可以选择注塑工艺或者喷涂工艺；对于需要具有高强度的产品，设计师则可以选择压铸工艺或者锻造工艺。
在选择工艺的同时，设计师还需要考虑到工艺的成本、生产效率、环保性等因素，以确保产品的生产能够顺利进行。
最后，材料与工艺的选择需要充分考虑产品的整体设计理念和市场需求。
产品设计师需要将材料与工艺的选择与产品的功能、外观、成本等方面进行综合考量，以确保产品能够在市场上获得成功。
此外，设计师还需要不断关注新材料和新工艺的发展趋势，以便为产品的设计和生产提供更多的选择和可能性。
总之，产品设计材料与工艺的选择是产品设计中至关重要的环节。
合理的材料选择和工艺设计能够提高产品的竞争力，降低生产成本，同时也能够满足客户的需求，提升产品的市场占有率。
因此，产品设计师需要在设计过程中充分考虑材料与工艺的选择，以确保产品的成功设计与生产。
产品造型设计材料与工艺 (一)
产品造型设计材料与工艺 (一)
产品造型设计是产品设计领域中非常重要的一个方面，其直接影响着
产品的外观、功能和销售。
而产品造型设计材料与工艺则是决定产品
外观的重要因素。
一、材料的选择
1.功能性原则：
选择材料要考虑产品的功能及使用环境。
比如，要设计一个户外运动
手表，就需要选用轻便、坚固、防水的材料。
2. 美学原则：
选择材料还要考虑美学原则，产品应该符合人们审美的观点，并具有
现代的美学元素，这可以提高产品的美观性和时代感。
3.生态原则：
当今社会注重生态环境的保护，所以在材料选择时要考虑环保和可持
续性因素，比如应该选择可回收利用的材料，减少对环境的污染。
二、工艺的应用
1. 造型设计：
采用不同的工艺可以实现产品的不同造型效果，比如采用注塑工艺可
以制作出复杂形状的产品，而冷镁铸造可以制作出坚固且轻便的产品。
工艺的选择要考虑到产品的造型需求和成本效益等因素。
2. 表面处理：
表面处理可以提高产品的质感和美观度。
常用的表面处理工艺有阳极
氧化、电镀、喷涂等。
不同的表面处理工艺适用于不同的材料。
3. 装配工艺：
在产品组装中，最关键的是装配工艺的规定。
好的装配工艺可以提高
产品的生产效率，防止产品在使用过程中出现掉落、松动等质量问题。
综上所述，产品造型设计材料与工艺是影响产品外观、质量和销售的
关键因素。
在设计产品时，需对材料和工艺做出合理的选择和运用，
才能设计出让消费者喜欢的产品。
第二章 产品设计材料与工艺
镀层被覆
涂层被覆
珐琅被覆：公元前3世纪在埃及有了在铜器表面的珐琅技术，
此后发展为景泰蓝工艺美术品，这种技术在工业上被称为搪瓷。
2.表面层改质
通过化学处理或氧化技术改变原有材料表面的性质。
3.表面精加工
通过切割、研磨、喷砂、抛光等技术对表面进行精加 工，改变表面的质感，以达到设计的目的。
3 五彩斑斓的黑，时尚元素融入手机背板
17世纪发明的铜板画，凃蜡-硝酸液浸蚀 金属刻蚀画
2.5 有机涂装
有机涂装即利用有机涂料对金属、塑料、木材等材 料加工成的制品，表面覆盖保护层或装饰层，有机涂装 是一种重要的产品表面处理工艺。涂装质量的优劣直接 反映了产品的外观质量，涂装不仅起到了产品防护、装 饰的功能，而且也是构成产品价值的重要因素之一。
热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836 年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有140年的历史了。 近30年来伴随冷轧带钢的飞速发展热镀锌得到了大规模 发展，成为了现在钢板表面镀锌的主要方法。
镀锌铁板作屋顶
镀镍 镍是一种微黄色的金属，电镀镍层在空气中的稳定性很高，
由于镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的 钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。电镀镍结晶细致， 具有优良的抛光性能。经抛光的镀镍层可得到镜面般的光泽 外表，同时在大气中可长期保持其光泽。所以，镀镍是非常 好的装饰方法。
优点：效率高，处理质量好。 常用方法：干法喷砂、湿法喷砂、无尘喷砂和高压水喷砂。
5. 表面精整 有些制品在表面进行修饰以前需清除表面的粗糙状
态，如：去除毛刺、沙眼、划痕、砂眼等，以获得平坦、 光滑、光亮的表面，这就需要表面精整工序来完成。表 面精整的方法有如下两种：
抛光：抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面 粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。
设计材料与加工工艺
1、设计材料的分类按材料的来源分类：第一代的天然材料——不改变在自然界中所保持的状态，或只施加低度加工的材料，入木材、竹、棉、毛、皮革、石材等。
第二代的加工材料——利用天然材料经不同程度的加工而得到的材料，加工程度从低到高，有人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。
第三代的合成材料——利用化学合成方法将石油、天然气和煤等原材料制造而得的高分子材料，入塑料、橡胶、纤维等。
第四代的复合材料——用有机、无机非金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。
第五代的智能材料或应变材料——随环境条件变化具有应变能力，拥有潜在功能的高级形式的复合材料。
2、按材料的物质结构分类黑色金属（铸铁，碳钢，合金钢）金属材料有色金属（铜，铝，及合金等）无机材料：石材，陶瓷，玻璃，石膏等有机材料：木材，皮革，塑料，橡胶等复合材料：玻璃钢，碳纤维复合材料3、按材料的形态分类：线状材料：钢管，钢丝，铝管，金属棒，塑料管等板状材料：木材，石材，泡沫塑料，混凝土，铸钢，铸铁，油泥，石膏等块状材料:4、金属材料的特性：（1）具有晶格结构的固体，由金属键结合而成(2)是电和热的良导体（3）具有金属所特有的色彩与光泽(3)具有良好的展延性(4)可以制成金属间化合物，可以与其他金属或氢，硼，碳、磷等非金属元素在熔融状态下形成合金，改善金属的性能(5)化学性能比较为活泼，易氧化生锈，生成腐蚀。
5、金属成型加工（1）铸造（2）塑性加工（3）切削加工（4）焊接（5）粉末治金6、金属铸造的分类及工艺特点（1）砂型铸造：适应性强，不受铸件形状，尺寸，重量及金属的种类的限制，工艺设备简单，成本低（2）熔模铸造：尺寸精确，表面光洁，无分型面，不必加工，或少加工，工序转多，生产周期长受型壳强度的限制，铸件的重量不超过25公斤。
（3）金属型铸造：表面光洁度和尺寸精度均优于砂型铸件，组织结构致密，力学性能高（4）压力铸造：尺寸精确，表面光洁，组织致密，生产效率高（5）离心铸造：组织致密，力学性能好，可减少气孔夹渣等缺陷7、金属塑性加工方法，以及相应工艺特点和用途（1）总特点：改善材料饿组织结构和性能，产品可直接制取或便于加工，无切削，金属损耗小（2）方法：Ａ、锻造，可做金属工艺品，刀具，机械零件B、轧制：热轧变形抗力小，变形量大，生产效率高，适合轧制大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料，如圆钢，方钢，角钢，工字钢等。
产品设计材料与工艺
产品设计材料与工艺产品设计是一项综合性的工作，它需要考虑到产品的功能、美观、成本和制造工艺等多个方面。
而在产品设计中，材料与工艺的选择是至关重要的，它直接影响着产品的质量、成本和生产效率。
因此，在进行产品设计时，设计师需要充分了解各种材料和工艺的特性，以便做出正确的选择。
首先，材料的选择对产品的性能和外观有着重要影响。
不同的材料具有不同的物理和化学特性，比如金属材料通常具有较高的强度和硬度，适合用于制造机械零件；而塑料材料具有较好的塑性和成型性，适合用于制造外壳和包装。
因此，在产品设计中，设计师需要根据产品的使用环境和功能要求，选择合适的材料来满足产品的性能需求。
其次，工艺的选择也对产品的质量和成本有着重要影响。
不同的工艺具有不同的加工精度和生产效率，比如CNC加工具有较高的加工精度和自动化程度，适合用于生产精密零部件；而注塑成型具有较高的生产效率和低成本，适合用于大批量生产塑料制品。
因此，在产品设计中，设计师需要根据产品的生产规模和质量要求，选择合适的工艺来实现产品的生产。
最后，材料与工艺的选择需要综合考虑产品的整体要求。
在实际的产品设计中，往往需要权衡各种因素，比如产品的性能、成本、生产周期和环保要求等。
因此，设计师需要充分了解各种材料和工艺的特性，以便做出全面的考虑和权衡，从而选择出最合适的材料和工艺来实现产品设计的要求。
综上所述，产品设计材料与工艺的选择是至关重要的，它直接影响着产品的质量、成本和生产效率。
在产品设计中，设计师需要充分了解各种材料和工艺的特性，以便做出正确的选择。
只有在充分了解和权衡各种因素的基础上，设计师才能选择出最合适的材料和工艺来实现产品设计的要求。
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《设计材料与工艺》课程教学大纲
一、课程目标与教学任务
在工业产品造型设计中，造型材料与加工技术和设计的关系十分密切。
优秀的设计只有通过合适的材料和加工技术得以实现。
通过本课程的学习，使学生全面了解常用材料的性能、加工工艺及其应用范围，能从经济、实用、美观等诸因素出发，合理选用各种不同的材料，了解具有良好前景的新材料、新工艺，了解材料表面加工工艺及面饰处理，为正确设计出能给人以物质和精神享受现代化工业产品打基础。
本课程的主要任务是培养学生
（1）了解常用材料的性能及其加工工艺；
（2）产品设计中合理选择材料的能力。
（3）了解具有良好前景的新材料、新工艺。
（4）了解材料表面加工工艺及面饰处理工艺。
二、课程内容与基本要求
第一章：概论
主要内容：介绍本课程的学习方法，了解材料与设计关系、掌握材料的发展史以及设计材料的分类。
教学要求：了解设计材料的发展史、设计材料的分类。
重点难点：如何使学生了解学习材料的重要性，调动学习热情。
第二章：设计材料的一般性能
主要内容：了解设计材料的固有特性和设计材料的派生特性。
教学要求：了解性能的概念。
重点难点：性能在设计中的运用。
第三章：设计材料感觉特性的运用
主要内容：理解设计材料感觉特性的概念、质感设计的形式美法则、运用原则以及抽象表达基础及意义。
教学要求：掌握材料感觉特性的应用。
重点难点：材料的美感。
讲授提示与方法：重点讲解材料感觉特性的概念、内容、评价方法，通过产品图片的展示让学生从视觉上感受材料的美感，通过引用实例吸引学生的听课注意力，加深对理论知识的理解。
第四章：材料与环境
主要内容：了解绿色设计的概念和内容以及典型的绿色设计材料。
教学要求：了解掌握绿色设计材料。
重点难点：绿色设计方法和绿色材料。
讲授提示与方法：结合实例进行讲解，让学生明白工业设计师的责任和义务重于利益，确定绿色设计是今后设计的发展方向。
第五章：产品设计中材料的选择与开发
主要内容：理解设计材料的选用原则，把握材料工程的发展方向；了解新材料的发展标志和开发方向。
教学要求：理解设计材料的选用原则。
重点难点：如何选材。
讲授提示与方法：结合实例进行讲解，讨论选材依据。
第六章：金属材料及加工工艺
主要内容：了解金属材料的固有特性、工艺特性、成型加工性、热处理；了解常用的金属材料的特性；掌握金属材料在造型设计中的应用。
教学要求：了解钢材、铸铁的主要性能、品种、加工工艺。
重点难点：Fe-C平衡相图，加工工艺。
讲授提示与方法：互动教学，讨论性能特点的差异。
第七章：塑料及加工工艺
主要内容：了解塑料材料的组成、分类、固有特性、工艺特性、成型加工性；理解常用的塑料材料的特性；掌握塑料材料在造型设计中的应用。
教学要求：了解常用塑料材料的品种、性能特点、用途、加工工艺。
重点难点：高分子聚合物的基本知识，成型工艺。
讲授提示与方法：互动教学，讨论性能特点的差异、加工方法。
第八章：木材及加工工艺
主要内容：了解木材的基本性能、分类、固有特性、、工艺特性、成型加工性；了解常用木材；掌握木材在造型设计中的应用。
教学要求：了解木材的主要性能、人造板材品种、特点。
重点难点：木材的在设计中的应用。
讲授提示与方法：互动教学，讨论性能特点的差异。
第九章：玻璃及加工工艺
主要内容：了解玻璃材料的组成、分类、基本性能、工艺性能；了解常用的玻璃材料；了解玻璃材料在造型设计中的应用。
教学要求：了解玻璃的主要性能、板玻璃品种、性能特点。
重点难点：加工工艺。
讲授提示与方法：互动教学，讨论性能特点的差异。
第十章：市场调研及典型产品材料分析
主要内容：1.市场调研：观察产品的结构、造型、色彩与材料和谐关系，积累相关知识和素材；2.典型产品材料分析：让学生选用自己熟悉的生活用产品，通过拆卸、绘图、分析，把所学的理论知识与实际产品应用相结合，促进知识的掌握理解，提高学生的选材、用材能力。
教学要求：调研、分析所学五大造型设计材料的品种、价格、产地、品牌。
重点难点：用材分析。
讲授提示与方法：互动教学，提交市场调研报告、材料分析报告
三、实践环节及基本要求
1. 关于各种材料的收集、整理及调研报告；
2. 材料与工艺的基本内容和性质；
3. 金属材料分类与加工
4. 陶瓷与玻璃及其工艺
5. 塑料橡胶分类与工艺
四、与其它课程的联系
先修课程：《机械制图》、《人体工程学》；
后续课程：《模型制作》《产品设计二》；
五、教学组织
1. 本课程内容与工程实践密切联系，为了达到课程的学习目的，应充实和加强以下教学环节：安排好课堂讨论和工艺作业练习；充分运用现代化教学手段，扩大课堂容量，改善教学效果。
适当组织校、内外的参观实习。
2. 应妥善处理本课程与其它相关课程(如工程制图、机械设计基础等)的关系。
3. 注意在有关内容中及时补充新材料、新工艺、新技术、新设备等内容。
六、学时分配
七、考核方式
本课程是考查课程。
课程总成绩=期末作业成绩40%+平时成绩40%+平时考勤20%。
八、教材与参考书
主教材：
1.江湘芸，设计材料及加工工艺，北京理工大学出版社，2003
参考书：
1.郑建启编著，设计材料工艺学，高等教育出版社，2007
2.(英) 克里斯·拉夫特里编著，刘硕译，产品设计工艺，北京-中国青年出版社，2008
九、说明
执笔人：周仕参
审核人：xxxx(宋体、五号)。