造型材料与工艺-概论
（完整版）工业设计《产品造型材料与工艺》教学大纲
（完整版）⼯业设计《产品造型材料与⼯艺》教学⼤纲《产品造型材料与⼯艺》教学⼤纲课程性质：专业主⼲课学分：3 总学时：64理论学时：46 实践学时：18 主撰⼈：课程编号：⼀、课程的性质与任务《产品造型材料与⼯艺》主要⾯向⼯业设计专业，是⼯业设计专业的主⼲课，也是必修课之⼀。
该课程在专业培养计划中属于专业课程；是建⽴在理论教学基础上的实践性学科，有⼀⼩部分实验教学。
学⽣通过本课程的学习，可以掌握常⽤造型材料的基本知识，掌握常⽤产品造型⼯艺⽅法的原理和应⽤，为学习其他有关课程及以后从事⼯业设计⽅⾯的⼯作奠定必要的基础。
⼆、课程教学的基本要求通过本课程的学习，达到以下主要⽬的：1、熟悉常⽤造型材料的组织、性能、应⽤和选⽤原则。
2、掌握各种主要产品造型⼯艺⽅法的基本原理和⼯艺特点，具有选择产品造型⼯艺⽅法及⼯艺分析的初步能⼒。
3、熟悉常⽤的造型材料表⾯处理技术，具有选择和实施产品表⾯处理的初步能⼒。
三、课程教学内容(⼀)课程概括内容：课程概括介绍了⾦属材料、陶瓷与玻璃、塑料橡胶、⽊材、复合材料、新材料的特性及加⼯⼯艺。
本课程由造型材料、产品造型⼯艺和造型材料表⾯处理组成。
(⼆)课程深⼴度：本课程是⼀门艺术与科学交叉融合与应⽤性强的新学科，设计是⼈类的需求与⽬的、材料的⼯艺结构、技术的原理组合、造型的审美形式等重要因素构成的⼀个完整的系统，不可分割，相关的材料与⼯艺知识是设计的重要因素和基础。
(三)课程详细内容：第⼀章概论教学⽬的与要求：了解材料与设计的关系重点：材料与设计的关系难点：学习⽅法第⼀节设计与材料；第⼆节产品造型设计的物质基础；第三节材料设计；第四节设计材料的分类第五节设计材料的基本特性第⼆章设计选材的适应性系统教学⽬的与要求：了解设计选材的适应性原则与选材程序。
重点：设计选材的程序难点：设计选材的适应性原则第⼀节：设计选材的适应性第⼆节：设计选材的适应性原则第三节：设计选材的程序第三章⾦属材料及⼯艺教学⽬的与要求：掌握⾦属材料的分类及常⽤⾦属材料的性能特点，并能熟练运⽤到设计活动中。
1设计材料与加工工艺-概论
抗压、抗拉强度的计算式为
R=P／F
材料破坏时的最大载荷
材料的分类及特征
第一章
五、材料的分 类 六、材料的一 般性质 七、材料的工 艺特性 八、设计材料 的特性
7. 弹性与塑性Βιβλιοθήκη 在外力作用下材料产生变形，当外力除去后材料能 恢复原来形状的性能称为材料的弹性，这一变形称为弹 性变形。
在外力作用下材料产生变形，当外力除去后仍保持 变形后的形状和尺寸，但不产生裂缝，这一变形称为永 久变形，材料所能承受永久变形的能力称为材料的塑性。 材料的塑性通常用断面抗缩率和延伸率表示。
广义地说材料是指包括人们思想意识之外的所有物质。
狭义地讲材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器 或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质 都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食 物和药物，一般都不算是材料。
四、材料设计
概念及重要性
第一章
一、材料的定 义 二、设计与材 料 三、材料及工 艺的重 要性
概念及重要性
第一章
一、材料的定 义 二、设计与材 料 三、材料及工 艺的重 要性 20世纪三四十年代以后， 由于合成树脂的迅速发 展和高频胶合技术的应 用，产生了一种新的椅 子形态——胶合板椅， 赋予椅子新的造型风格。 如芬兰设计师阿尔瓦· 阿 尔托(Alvar Aalto)设计的 弯曲胶合板椅。
块状材料——石材、铸铁、石膏。
材料的分类及特征
第一讲
五、材料的分 类 六、材料的一 般性质 七、材料的工 艺特性 八、设计材料 的特性
1. 密度
材料在绝对密室状态下单位体积的质量
2. 熔点
材料由固态转变为液态时的温度
3. 比热容
将1克质量的材料温度升高1℃所需要的热 量
产品材料与工艺
苹果手机
苹果手机一般指iPhone，是苹果公司研发的智能时尚 手机，它搭载苹果公司研发的iOS操作系统。第一代 iPhone于2007年1月9日由苹果公司前首席执行官史蒂夫· 乔布斯发布，并在同年6月29日正式发售 。第七代的 iPhone 5S和iPhone 5C于2013年9月10日发布，同年9月 20日正式发售。第八代的iPhone 6和iPhone6 Plus于 2014年9月10日发布，大陆地区销售时间定为10月17日。
体膨胀系数——材料由于温度变化出现膨胀或收 缩按体积计算时，称体膨胀系数。一般可概略看作 线膨胀系数的3倍。
六。强度
材料在静载荷(外力)作用 下抵抗塑性变形和破坏作 用的能力，包括抗压强度 、抗拉强度、抗弯强度、 抗剪强度等。
刚度：材料抵抗变形的能力
七。弹性与塑性
弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后仍 能完全恢复其原来形状的性能
三。比热容 将1kg重的材料温度升高1℃所需要的热量。
四。热导率（热导系数）
材料将热量从一侧表面传递到另一侧表面的性质称 为导热性。由热导率或导热系数表示。
五。热胀系数 材料由于温度上升或下降会出现膨胀或收缩。
线膨胀系数—— 材料上两点之间的单位距离在温 度升高1℃时的变化称为线膨胀系数
线膨胀系数的比较：高分子材料﹥金属材料﹥ 陶瓷材料
以椅子为例看产品与材料的关系
古希腊时期，采用天然石材制作的石椅子 ，由于石材承受的压力远远高于承受拉力 ，且不易加工装配，通常整体落地．因而 形成一个基座式椅子的造型风格。
以椅子为例看产品与材料的关系
我国明式家具在家具发展中 占有十分重要的地位，明式 家具除其完美简洁的造型、 严谨合理的结构、精致的制 作工艺外，自然亮丽的材料 质感是明式家具的重要特征 。
铸造造型材料介绍
目录
CONTENTS
一
造型材料概述
二 型（芯）砂性能及检测方法
三
铸造用原砂
四
树脂砂工艺
五
铸造用涂料
一 造型材料概论
造型 材料
1、造型材料的重要性
对铸件质量的影响 对生产效率和成本的影响 对环境的影响
提质 降本 生态
2、型（芯）砂的基本组成和造型原材料的分类
1—原砂沙粒 2—黏结剂 3—附加物 4—微孔（空隙）
适合呋喃树脂的偶联剂：γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，商品 名KH550。一般加入量为树脂的0.2% ～0.3%。
6、配方及配制方法
（1）一般配方：树脂加入量（占原砂质量分数）0.8%～1.5% 固化剂加入量（占树脂质量分数）25%～50% 添加剂加入量（占树脂质量分数）0.1%～0.3%
（2）配制方法： 间歇式混砂机（碗式混砂机）
3.62 2.23
铸钢再生砂 铸铁再生砂
铸钢： 2.25% 铸铁： 3.56%
（5） 颗粒形状
圆形砂 （ ○ ） 钝角形砂（ □ ） 尖角形砂（ △ ） 椭圆形砂（ ○ － □ ） 方形砂 （ ○ － △ ）
2、特种砂
（1） 铬矿砂
（2） 刚玉砂
（3） 石灰石砂 （4） 锆砂 （5） 镁砂 （6） 其他砂种（橄榄石砂、铝矾土砂、碳质砂等）
水玻璃砂
CO2硬化水玻璃砂 自硬水玻璃砂
物理硬化水玻璃砂
用其他黏结剂的型砂
植物油砂芯
油砂
合脂砂 渣油砂
热芯盒砂
人工合成树脂砂
覆膜砂 冷芯盒砂
自硬树脂砂
二、型（芯）砂的性能及检测方法
1 强度
5 发气性
设计材料及加工工艺(修订版)
设计材料及加工工艺（修订版）（章节总结）班级：工业设计101姓名：柳佳学号：201010131指导老师：王斌修目录第一章……………………………………………（1-2）第二章……………………………………………（2-4）第三章……………………………………………（4-5）第四章……………………………………………（5-7）第五章……………………………………………（7-9）第六章……………………………………………（9-11）第七章……………………………………………（11-12）第八章……………………………………………（12-14）第九章……………………………………………（14-15）第十章……………………………………………（15-16）第十一章…………………………………………（16-17）第一章概论纵观人类进化历史，材料的开发、使用和完善都贯穿其中，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。
材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。
人类改造世界的创造性活动，是通过利用材料来创造各种产品得以实现的。
人类的设计意识与使用材料是并生共存的，任何设计都需要通过材料来实现。
产品造型设计的过程实际上是对材料的理解和认识的过程，是“造物”与“创新”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、相互影响、相互促进、相互制约的。
通过不断的是研究和实践，设计师们在材料的运用上给我留下了丰富而宝贵的经验。
依托着科学技术的发展，各种新材料、新工艺不断涌现，给材料运用更大的发展空间。
产品科学的发展，使产品形态产生了根本变化。
产品造型设计是工业产品技术功能设计与美学设计的结合与统一，集现代科学技术与社会文化、经济和艺术为一体。
造型设计是一种人造物的活动，是人们在一定文化艺术指导下，有意识、有目的地运用人类科学文化发展的优秀成果，用现代工业生产方式将各种材料转变为具有一定价值或具有商品性的工业产品的创造活动。
造型材料与工艺
哈尔滨理工大学机械动力工程学院 工业设计专业系 张莉
课程情况总体简介
• 授课学时： 理论38学时，实验10学时。 • 课程性质： 专业平台课。为产品设计提供技术支持，
保证设计的可行性。
• 课程目录： 第一章 概论（2学时）
第二章 设计材料的一般性能（2学时） 第三章 设计材料感觉特性的运用（2学时） 第四章 材料与环境（2学时） 第五章 产品设计中材料的选择与开发（ 2学时） 第六章 金属材料及加工工艺（ 6学时） 第七章 塑料及加工工艺（ 6学时） 第八章 木材及加工工艺（ 4学时） 第九章 玻璃及加工工艺（ 4学时） 第十章 市场调研及典型产品材料分析（8学时）
3. 设计创新的法宝
Cane table
“FAMILY” Backpack Chair The HangerChair The Table
你知道这是什么材料吗？
如何学好本课？ 具有强烈的好奇心和求知欲
1. 网上学习： 至少找到3个工业设计相关、材料相关网站， 每周至少浏览学习一次。
2. 市场、展览会参观： 每周至少一次到高档电器产品商店调查，学会欣赏产品， 学会发现 问题，掌握涉及材料流行趋势。
渲染软件； 4、有很强的责任心和职业精神，做事认真负责，积极进
取，善于沟通，具备一定的管理能力和沟通能力； 5、对产品结构、材料和加工工艺有深入了解。
2. 设计构思的基础
归根到底，用材的不 当，是导致设计失败 的重要原因。
Materials, as the unprocessed state of design before it is even touched by the idea, are a way to really start from scratch explaining the process.
产品造型材料与工艺——第一讲
梯度功能材料
一般复合材料的整体材料性能是同一的，但有时希 望同一件材料两侧具有不同的性质或功能，且两侧 结合完美，不至于在苛刻的条件下因性能不匹配发 生破坏
例如超音速燃烧冲压式发动机，燃烧气体的温度超过 2000℃；燃烧室壁另一侧要经受燃料液氢的冷却，温度 －200℃左右。
将金属和陶瓷联合使用，陶瓷对付高温，金属对付低温。但将金 属和陶瓷结合时，由于二者的界面热力学特性匹配不好，在极大 的热应力下还会被破坏。
自己所钟意的产品。
——美的工业设计公司董事长兼总经理/李锦魁
工业造型设计与工程设计的区别
产品设计主要项目
功能设计 结构设计
工程设计
制定技术指标和功能原理方案 结构方案
工业造型设计
实现功能原理，进行总 体布局与构思造型方案 配合结构方案进行形态 设计；与造型有关的结 构设计
工艺设计
操作使用设计 维修设计 装运安装 安全设计 色彩与涂装
线膨胀系数—— 材料上两点之间的单位距离在温度 升高1℃时的变化称为线膨胀系数（单位：1∕℃）
线膨胀系数的比较：高分子材料﹥金属材料﹥陶瓷材料
体膨胀系数——材料由于温度变化出现膨胀或收缩 按体积计算时，称体膨胀系数。一般可概略看作线膨胀
系数的3倍。
第三节 材料的基本性质 —物理化学性能
6. 其他需要考虑的性能：
材料、工艺、设计三者间的关系
材料、设计和工艺——密不可分
•
创新是工业设计的灵魂，新材料、新工艺和新技术正是 为产品的创新设计开辟新天地！ 设计如何兼顾：实用性、科学性、艺术性、经济性？如 明式家具与现代板式家具
设计师必须注重材料的性能特点、实用价值与审美价值， 达到功能和形式的统一 如塑料儿童餐具 要设计出好的产品，必须使材料在制成物和作用于人的 过程中，真正做到“料尽其材，物尽其用”
设计材料及加工工艺+答案
2014设计材料及加工工艺期末总结第一章概论1.产品造型设计的三个要素及相互关系。
产品设计的三要素：产品的功能、产品的形态、材料与工艺功能与形态建立在材料与工艺基础上，各种材料的的特性因加工特性不同而体现出不同的材质美，从而影响产品造型设计。
2.材料的特性有哪些？固有特性：物理特性：(1)物理性能：密度、硬度(2)(力学)机械性能：强度、弹性和塑性、脆性和韧性、刚度、耐磨性等(3)热性能：导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性(4)电性能：导电性、电绝缘性(5)磁性能：铁磁性、顺磁性、抗磁性(6)光性能：对光的反射、折射、透射化学特性：(1)抗氧化性(2)耐腐蚀性(3)耐候性派生特性：（1）加工特性（2）感觉特性（3）环境特性（4）经济性第二章材料的工艺特性1 什么是材料的工艺性？材料适应各种工艺处理要求的能力。
材料的工艺性包括成型加工工艺、连接工艺、表面处理工艺2 材料成型加工工艺的选择。
（1）去除成形（减法成形）在坯料成形过程中，将多余部分去除而获得所需形态，如车削、铣削、刨削、磨削等。
（2）堆积成形（加法成形）通过原料堆积获得所需形态。
如铸造、焙烧、压制、注射成型。
（3）塑性成形坯料在成形过程中不发生重量变化，只有形状的变化，如弯曲、压制、压延等。
3 材料表面处理的目的、工艺类型及选择。
表面处理的目的:（1）保护产品（2) 赋予产品一定的感觉特性工艺类型及选择A 表面精加工工艺技术：研磨、抛光、喷砂、蚀刻效果：平滑、光亮、肌理B 表面层改质工艺技术：化学处理、阳极氧化效果：特定的色彩、光泽C 表面被覆技术：镀层、涂层（PVD、CVD）、珐琅、表面覆贴效果：覆盖产品材料，表面呈现覆贴材料的效果。
4 快速成型的原理及特点，了解几种快速成型技术。
快速成型的原理：是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。
过程：1）利用计算机辅助设计（CAD）技术，建立零件的三维模型；2）对该三维（3D）模型进行分层离散处理，将三维模型数据变成二维(2D)平面数据。
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讲义
裴学胜 13837930817 pxsh12@
手机的结构形态演化：直板型——翻盖型——滑盖型， 部件的不同的组合方式，直观反映了产品造型风尚。
诺基亚3330
诺基亚 2355
诺基亚 6111
第一章
概论
第一节 课程介绍
1、本门课程的内容
金属材料和非金属材料的性质和特点 金属材料和非金属材料的加工工艺 有关材料的表面处理工艺
在本门课程的教学过程中，我们会用到各种不同分类方
式，用时再讲。现在我们根据材料的性质来分类，本书
也是按这种方式。 1． 金属材料 （1）钢铁及其合金，不锈钢（2） 铜及其合金（3） 铝合金 2． 非金属材料 （1） 塑料（2）木材 （3）橡胶（4）胶粘剂（5） 涂料 （6） 玻璃（7）陶瓷 （8）先进陶瓷 3． 复合材料 （1） 金属-金属 不锈钢复合管（2） 金属-非金属塑铝板 （3） 非金属-非金属 4． 纳米材料
第五节 造型材料应具备的特性
1、感觉物性
质感
形态、色彩、材料感三大感觉因素
质感，就是物体表面由于内在，外在的因 素而形成的结构特征对人的触感和视觉所 产生的综合印象。
质感的两大属性： 生理属性：传于感觉系统，如软硬，粗细， 冷暖，凸凹，干湿，滑涩
物理属性：传于知觉系统，类别，价值， 物质，机能，功能等
材料对产品性能的影响（例小拖12）
2010-8-22中央七套报道
材料对设计的影响（招牌的变化）
幌子、木质牌匾、搪瓷牌、三合板招牌、 各种铝铜白钢标志牌，塑料扣板、有机 玻璃牌、灯箱、塑铝板招牌
材料与效益（自行车的售价）
城市车、山地车、减震车、赛 车、舒适车
150-1500 450-5000 600-15000 300-10000 200-1200
3、本课程的地位
美学方面：素描、色彩、构成、造型原理等。 工程方面：工程制图、机械零件设计、工程力
学、材料与工艺等 社会方面：宗教，信仰，风土人情。 应用目标：广告、包装、产品、环境等设计 能 力：创造力、表达力、动手操作与综合设
计能力。
第二节 材料与设计
材料对人类社会的影响（设计史）
木器时代？、旧石器时代、新石器时代、 青铜时代、铁器时代、合成树脂时代、 复合材料时代
2、本门课程的培养目标
举例：签字笔用的是什么材料？ 认识材料 了解工艺 掌握知识 学会利用各种手册资料 能够合理选择材料，设计结构符合加工工艺 提高能力 本课程是工业设计专业的设计基础课，通 过学习使学生掌握产品造型设计中常用材料的 组成（金属、塑料、陶瓷、玻璃、木材、涂料、 胶粘剂等）性能及应用等基本知识，同时熟悉 部分金属及非金属材料的一般加工成型和表面 处理工艺。
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.10.1 020.10. 1004:0 9:1404: 09:14October 10, 2020
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 10月10 日星期 六上午 4时9分 14秒04 :09:142 0.10.10
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年10 月上午 4时9分 20.10.1 004:09 October 10, 2020
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年10 月10日 星期六 4时9分 14秒04 :09:141 0 October 2020
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第四节 材料的一般性质
1、 密度 单位体积的质量 视密度、容量、产品的重量
2、 熔点。固转液的温度 注塑与铸造
3、 比热容。一千克材料升高一摄氏度，为该 材料的比热 4、 热导率。温差 ，长度，能量，散热
5、热胀系数。关系到材料的失效和精率，结 构稳定性。大桥桥板的接口
6、强度。抗破坏性 7、弹性和塑性。变形能力 8、脆性与韧性。 9、硬度。抗局部变形的能力 10、耐磨性 11、导电性与电绝缘性 12、材料的化学性能 抗腐蚀 抗氧化 耐候性
4、表面工艺性。 表面处理，涂装，电镀，氧化，着色等
课后作业：到市场上找材料 要求：每人找20种不同的材料
主要信息要包含有材料的名称、牌 号、生产厂家、价格、用途、销售地点、 经销商的联系方式等信息。
每人所提供的材料，必须保证他人 能够按照你所写的买到。
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 0.1020. 10.10Sa turday, October 10, 2020
国产的运动自行车13-14万元，管截面是流线 型、材料是碳纤维、辐条是扁的。
美国人经过分析，应用空气动力学原理制造 出的7.4公斤重的碳纤维自行车，这样让美国在亚 特兰大奥运会上夺得100公里团体赛冠军。
悉尼奥运会短道自行车女冠军的赛车价值超过 百万人民币。
第三节 材料的分类
本节的内容在教材的5-8页
质感设计的作用
A、 提高整体设计的实用性 B、 提高工业产品装饰性，弥补形态，
色彩等不足 C、 替代和补救自然质感 D、提高产品的真实性和价值性
2、环境耐侯性 作为产品造型用的材料，暴露在周围的环
境中，必须要能抵抗住环境的破坏作用。
如腐蚀，褪色，老化，风化
3、加工成型性。
可加工才能成为有用的材料，任何 被广泛应用的材料都是因为易加工。
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。04:0 9:1404: 09:1404 :0910/ 10/2020 4:09:14 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.10.1 004:09: 1404:0 9Oct-20 10-Oct-20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 04:09:1 404:09: 1404:0 9Saturday, October 10, 2020
质感美学基础： 触觉：快适的，适度的，细滑，柔软，光洁，湿
润，温暖，凉爽，娇嫩 厌憎的，过度的，刺，烫，冷，麻，辣，
粘，涩，粗，乱
视觉：视觉质感是触觉的综合和补充。或者依据 经验，看到后联想 ，对触不到的进行预测。
美的：清洁，润，精密高贵，华丽，灵轻，朴实 丑的：肮脏，枯死，粗躁，贫贱，粗俗，丑陋