产品设计与产品工艺基础
产品设计工程学基础-材料及成型工艺基础-概述
2、材料的分类
材料及成型工艺基础
材料 概述
二、材料认知
学会用材料去思考、去设计.
2、材料的分类
按化学结构分
金属材料: 化学结构为金属键 的钢铁、铜、金等. 无机材料: 化学结构为离子键 的石、玻璃、陶瓷等. 有机材料: 化学结构为共价键, 主要有塑料、橡胶、有机纤维 (皮、木材)等高分子材料 复合材料: 有多相材料复合而 成,如玻璃纤维增强塑料(玻璃 钢).
材料及成型工艺基础
材料 概述
一、设计与材料
形态需求 功能需求
1、材料:设计的物质基础
材料（Material）是产品功能和形态的物质载 体, 一件完美的 产品必定是功能、形态(结构)和材 料(工艺)的和谐统一.
感知特性
形态美感
物质性能
产品功能
设计
材料
材料及成型工艺基础
产品
材料 概述
一、设计与材料
2、材料发展与设计变革
材料 概述
一、设计与材料
• 材料使用与时代划分
人们在研究中国历史时 依据对材料的使用将人
类历史划分旧石器时 代、新石器时代、 陶器时代 、青铜器 时代、铁器时代…而
如今随着新材料的不断 涌现和多种材料的综合 使用, 已很难依据材料来 进行历史的划分.
材料的开发、使用和发展贯穿着人类历史发展的 始终, 拓展着人类的生产能力, 推动着人类文明 的进步和发展, 改变着人类的生活,也深深地影响 着设计的创新与发展.
3 新材料的开发
是指基于全新概念和 方法所开发的材料.如 纳米材料与纳米加工 技术的的开发等……
材料及成型工艺基础
材料 概述
练习:材料感觉特性的测定
依据每组感觉特性，将玻璃、陶瓷、木材、金属、 塑料、橡胶、皮革等7种材料进行有序排列。
产品设计规格、生产工艺、安装指南、验收准则
产品设计规格、生产工艺、安装指南、验收准则1. 产品设计规格在产品设计过程中，需要考虑以下规格：- 功能规格：产品应具备的基本功能和特点。
- 尺寸规格：产品的大小、重量等尺寸参数。
- 材料规格：产品所采用的材料种类、质量要求等。
- 外观规格：产品的外观设计、颜色、标识等要求。
- 安全规格：产品使用过程中的安全性要求。
- 可靠性规格：产品的可靠性要求，如寿命、故障率等。
- 环境规格：产品在特定环境条件下的使用要求。
2. 生产工艺生产工艺是指将产品设计转化为实际产品的过程。
在生产工艺中，需要考虑以下要点：- 原材料准备：选择合适的原材料，并进行必要的加工处理。
- 工艺流程：确定生产过程中的各个环节和步骤。
- 设备配置：选择适合的设备和工具，确保生产效率和产品质量。
- 质量控制：建立质量控制体系，监控生产过程中的质量问题。
- 生产计划：合理安排生产时间和产量，确保按时完成生产任务。
3. 安装指南产品的安装是确保产品正常使用的关键环节。
在编写安装指南时，需要包含以下内容：- 准备工作：列出安装所需的工具和材料。
- 安装步骤：详细描述产品的安装步骤，包括组装、连接等。
- 注意事项：提醒用户在安装过程中需要注意的事项，如安全操作、防止损坏等。
- 故障排除：列出常见故障及解决方法，帮助用户排除安装中的问题。
4. 验收准则验收准则是用于评估产品是否符合规格要求的标准。
验收准则应包含以下内容：- 外观验收：检查产品的外观是否符合设计要求。
- 功能验收：测试产品的基本功能和特点是否正常。
- 可靠性验收：评估产品的可靠性指标是否满足要求。
- 安全性验收：检查产品的安全性能是否达到标准。
- 环境验收：测试产品在特定环境条件下的使用情况。
以上是产品设计规格、生产工艺、安装指南、验收准则的基本内容，根据具体产品的特点和要求，还可以进一步完善和细化。
在设计、生产、安装和验收过程中，务必遵循相关法律法规和标准要求，确保产品质量和用户满意度。
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。
机械制造和工艺基础的区别
机械制造和工艺基础的区别机械制造和工艺基础是制造工程领域的两个重要概念。
虽然这两个概念经常一起被提及，但它们确实有一些区别。
在本文中，我将详细解释机械制造和工艺基础的定义、区别以及它们在制造过程中的作用。
首先，让我们来看看机械制造的定义。
机械制造是一种制造工艺，通过使用机械设备和工具来制造零件或产品。
它涉及到材料的切削、成形、组装和加工等过程。
机械制造的主要目标是以高效且经济的方式生产出高质量的产品。
在机械制造过程中，需要使用各种机械设备，如机床、数控设备、车床和铣床等。
与此相对比，工艺基础是指制造过程中的一系列工艺技术和操作方法。
它涵盖了原材料的选择、加工流程的设计、工艺参数的确定以及质量控制等方面。
工艺基础是确保制造过程顺利进行且产品具有良好质量的关键因素。
只有掌握了正确的工艺基础，才能高效地完成产品制造。
从这个角度来看，机械制造侧重于具体的制造操作，例如切削、车削、抛光等。
而工艺基础更关注于整个制造过程中的计划和设计，例如原材料的选择、工艺流程的设计以及步骤的安排等。
除了这些基本定义之外，机械制造和工艺基础在几个方面也存在一些区别。
首先，机械制造涉及到使用机械设备和工具，而工艺基础更关注制造过程中的工艺设计和控制。
在机械制造中，工人需要使用各种设备进行具体的加工操作。
而在工艺基础中，工艺工程师需要设计出最佳的工艺流程，并在生产过程中进行质量控制。
其次，机械制造更注重具体的技术和操作，而工艺基础更注重制造过程中的规划和管理。
机械制造过程中，工人需要掌握具体的技术和操作方法，例如正确使用切削工具和设备。
而工艺基础更强调合理的工艺规划和流程设计，以确保产品能够高效地生产出来。
最后，机械制造更注重产品的具体制造过程，而工艺基础更注重整个制造过程的控制和优化。
机械制造关注的是如何使用设备和工具制造出产品。
而工艺基础更关注如何通过优化工艺参数和流程来提高生产效率和产品质量。
总结起来，机械制造和工艺基础是制造工程领域中两个不同但又密切相关的概念。
产品设计与工艺设计的区别
产品设计与工艺设计的区别产品设计和工艺设计有非常千丝万缕的联系，那么你有兴趣知道关于产品设计与工艺设计的区别是什么吗?下面就由店铺为你带来产品设计与工艺设计的区别分析，希望你喜欢。
产品设计与工艺设计的区别产品设计与工艺设计的区别：产品设计就是设计出想要的产品，而工艺设计就是从工程上考虑如何制作出想要的产品，设计出加工流程。
产品设计，一个创造性的综合信息处理过程，通过多种元素如线条、符号、数字、色彩等方式的组合把产品的形状以平面或立体的形式展现出来。
工艺设计是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
产品设计和工艺设计有非常千丝万缕的联系，首先从产品标准，包括技术条件、总图、原理图，到技术设计说明书、设计审核报告等等，这些内容在产品设计的领域。
在这个领域里，一方面最后有装配，有零件，包括相关的明细表、汇总表、修改通知单等等，同时有一些安装、外形、包装图，这些都在设计领域，但这个过程中，实际上需要跟产品的工艺设计有很多这样的一个互动，包括产品工艺性的审查报告，确定工艺方案，包括产品零部件工艺路线，包括零件分工明晰表修改通知单，形成各个单向的工艺卡片，包括工序卡、过程卡，进行材料汇总和公式定额汇总等等，这是产品设计与工艺设计的关系。
而工艺设计与生产制造也有非常密切的关系，在产品的工艺设计阶段，大家看到相关的公式信息和设备信息，实际上跟我们在MRP TO ERP，TO 的平衡，包括资源平衡有很密切的关系。
那么我们相关的外构件的明细表，包括材料定额，外购工具，这和我们的采购计划、库存管理也有很密切的关系，那我们的材料定额明细表与相关的下料定额、下料计划有很密切的关系。
大家看到，相关的公式定额和材料对我们的细能力平衡，各种加工的计划，包括作业统计都有很密切的关系，以及我们还会影响到相关的装配计划、质量控制、产品成本等等。
产品设计是什么产品设计，一个创造性的综合信息处理过程，通过多种元素如线条、符号、数字、色彩等方式的组合把产品的形状以平面或立体的形式展现出来。
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。
产品材料与工艺与产品设计之间的关系自己的认识与体会
产品材料与工艺与产品设计之间的关系自己的认识与体会材料是设计的物质基础，当代工业产品的先进性不仅体现在它的功能与结构方面，同时也体现在材料的运用上。
材料本身不仅制约着工业产品的造型，也体现材质美的装饰效果，所以合理地、科学地选用材料是产品设计极为重要的环节。
新的设计构思也要求有相应的材料来实现，这就对材料提出来新的要求，促进了材料科学的发展。
从历年的红点奖获奖作品来看，在设计中，设计活动与材料的发展是相互影响、相互促进、相辅相成的关系。
一、材料材料作为一个包括产品--人--环境的系统，一起自身的特点影响着产品设计，不仅保证了维持产品功能的形态，并通过材料自身的性能满足产品功能的要求，成为直接被产品使用者所视及所触的对象。
任何一个产品设计，只要选用材料性能特点及加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。
每一种新材料的出现都会为设计实施的可能性创造条件，并对设计提出更高的要求，给设计带来新的飞跃，出现新的设计风格，产生新的功能、新的结构和新的形态。
材料作为产品设计的基础，以其自身的固有特性和感觉特性参与设计构思中，其审美特征被充分挖掘，为设计提供了新的思路、新的视觉经验和新的心理感觉。
随着设计表现形式的日趋多样，各类材料独特的审美特征也越来越受到设计师的关注，在设计中注重材料语言的运用，已经成为现代产品设计的一个重要理念。
二、产品设计产品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。
产品设计综合运用科技成果和社会、经济、文化、美学等知识，对产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化的集成创新活动它实现了将原料的形态改变为更有价值的形态。
产品设计师通过对人生理、心理、生活习惯等一切关于人的自然属性和社会属性的认知，进行产品的功能、性能、形式、价格、使用环境的定位，结合材料、技术、结构、工艺、形态、色彩、表面处理、装饰、成本等因素，从社会的、经济的、技术的角度进行创意设计，在企业生产管理中保证设计质量实现的前提下，使产品既是企业的产品、市场中的商品，又是老百姓的用品，达到顾客需求和企业效益的完美统一。
产品设计材料与工艺
产品设计材料与工艺产品设计是一个综合性的过程，其中材料与工艺的选择对产品的最终质量和性能起着至关重要的作用。
在产品设计过程中，设计师需要考虑材料的特性、工艺的可行性以及产品的实际应用需求，以确保最终产品能够达到预期的效果。
首先，材料的选择是产品设计中的重要环节。
不同的材料具有不同的物理和化学特性，因此在选择材料时，设计师需要充分考虑产品的使用环境、功能需求以及成本等因素。
例如，对于需要承受高温的产品，设计师可能会选择耐高温的金属材料或者特殊的高温塑料材料；而对于需要具有一定弹性的产品，弹性材料如橡胶或弹簧钢可能是更好的选择。
此外，材料的可加工性、成型性以及可回收性也是设计师需要考虑的因素。
因此，在产品设计过程中，设计师需要对不同材料的特性有深入的了解，以便选择最适合的材料。
其次，工艺的选择也对产品的最终质量和成本有着重要影响。
在产品设计中，设计师需要考虑如何将所选材料加工成最终的产品形态。
不同的工艺具有不同的优缺点，因此在选择工艺时，设计师需要综合考虑产品的结构、形状、材料特性以及生产成本等因素。
例如，注塑成型适用于大批量生产且成本较低，而数控加工则适用于小批量生产且加工精度要求较高的产品。
在工艺选择过程中，设计师需要与工艺工程师密切合作，以确保最终产品能够满足设计要求。
最后，在产品设计过程中，材料与工艺的选择需要与产品的实际应用需求相结合。
设计师需要充分了解产品的使用环境、功能需求以及用户体验，以确保所选材料和工艺能够满足产品的实际需求。
例如，对于户外使用的产品，设计师需要选择耐候性好的材料，并采用防水防尘的工艺；而对于需要具有良好手感的产品，设计师可能会选择表面处理工艺以提升产品的触感体验。
因此，在产品设计过程中，设计师需要将材料与工艺的选择与产品的实际应用需求相结合，以确保最终产品能够达到预期的效果。
综上所述，产品设计中的材料与工艺的选择对产品的最终质量和性能起着至关重要的作用。
在产品设计过程中，设计师需要充分考虑材料的特性、工艺的可行性以及产品的实际应用需求，以确保最终产品能够达到预期的效果。
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加强筋的宽度不应大于壁厚的2/3，以免引起收缩，最小 不宜低于0.8mm。
加强筋应加脱模斜度，在允许的情况下，斜度越大越好， 较深的筋应标注大小端尺寸 。
0.5t - 0.6t
3t-5t max.
1/4°-2° Draft Radius 0.4t-0.6t
t
在必须采用较高大的加强筋时，在容易形成缩痕的部位 可以设计成花纹，来遮盖缩痕 。
对模塑产品的任何一个侧壁，都需有一定量的脱模斜度， 以便产品从模具中取出。脱模斜度的大小可在0.1度至数 度间变化，视周围条件而定，一般以0.5度至1度间比较理 想。
具体选择脱模斜度时应注意以下几点：
凡塑件精度要求高的，应选用较小的脱模斜度。
凡较高、较大的尺寸，应选用较小的脱模斜度。
塑件的收缩率大的，应选用较大的斜度值。
塑件壁厚一般在1-6mm范围内。常用的数值为2-3mm。 常用塑料制品的最小壁厚及常用壁厚推荐值：(mm)
塑件材料 最小壁厚 小型件推荐值 中型件推荐值 大型件推荐值
PS
1
1.5
ABS
1
1.5
PP
1
1. 5
PE
0.8
1.2
PC
1
1.8
POM
1
1.5
PMMA 1
1.5
2~2.5 2~2.5 2~2.5 1.6 2.5 1.6 2.5
产品设计与产品工艺基础
一、产品设计几类常用的基础特征
壁厚 转角 加强筋（肋） 螺丝柱 拔模斜度
壁厚
塑件的壁厚首先决定于塑件的使用要求，即强度、结构、 重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求。
塑件壁厚应尽量均匀，避免太薄、太厚及壁厚突变，若 塑件要求必须有壁厚变化，应采用渐变或圆弧过渡，否 则会因引起收缩不均匀使塑件变形产生气泡、缩水、熔 接痕等成型工艺问题。
其他资料
翻边形式的加强筋
123
45
螺丝柱
产品之间的连接常采用螺钉的连接方式 。
理想的螺丝柱与实际螺丝柱
应加一字形或十字形斜筋保证螺钉柱的强度，并考虑防 缩，外观要求严格的表面螺钉柱应加斜顶进行防缩，无 法加斜顶的应加防缩槽进行防缩 。
螺钉柱的内外直径应符合加工工艺性。优先选用值：
自攻螺钉规 格
二、产品的其他特别需注意的东西
外观要求 材料 分型面 标识（文字、符号） 预知缺陷
外观要求
需与客户交流清楚制品的外观面位置、外观面积、外 观光洁度、外观要求以及需处理的范围。
如：镜面、皮纹、喷砂、亚光、喷漆等
材料
需与客户落实制品的材料、收缩率以及制品的颜色。
常用塑料及收缩率如下表：（含添加剂及其他特殊要 求的材料视具体牌号及客户要求定）
2
R = 圆角半径
T = 厚度
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
R/T
尽量避免在料流方向的尖角，会产生局部应力和注塑缺 陷
加强筋（肋）
为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚， 可以在塑件的适当部位设置加强筋。加强筋还可以避免塑 件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型过 程中塑料流动的情况。
推荐值(100%) 0.5 0.5
序号 1 2
3 4 5 6 7 8
塑料名称 PS（聚苯乙烯） ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯晴共聚
物） PP（聚丙烯） PC（聚碳酸酯） PE（聚乙烯） POM（聚甲醛） PMMA（改性聚甲基丙烯酸甲酯）
PVC（聚氯乙烯）
收缩率(100%) 0.5~0.8 0.3~0.8
1.0~2.5 0.5~0.8 1.5~3.6 1.2~3.0 0.5~0.7 0.6~1.5
3~ 4 3 ~4 2.5~3.5 2.5~3.5 3~4.5 3. ~5 4~6.5
产品壁厚的不良设计与优化设计
转角
塑件设计应尽量避免直接的转角产生，转角会导致产品和 模具应力集中，阻减塑料流动，模具难加工。夹角过小的 转角会使模具产生尖薄钢位。
尖角注塑件的外观
在转角交界倒圆角是解决转角突变的常用有效方法。
（国标） ST2.2
ST2.9
ST3.5
ST4.2
ST4.8
ST5.5
螺钉柱内径ø（mm）
ABS PP
PS
1.7 2.3 2.8 3.4 3.8 4.4
螺钉柱外径ø（mm）
ABS
PP
PS
5 6 7 78 8 9 10
螺钉柱内侧应加倒角，利于螺钉的安装。倒角大小一般 为0.5~1.5X45°。
拔模斜度
6.7
+ 26%
11.7
+ 11.5%
1/4"Wx1/2"H
2/1
+ 25.0% + 641%
25.6
- 68%
1/4"Wx3/4"H
3/1
+ 37.5% + 1647%
43.9
- 196%
总结加强筋的好处和坏处 。
好处
更大的或 相当的刚性
节约材料
成型周期短
有可能改善 充模流动性
坏处
翘曲
缩孔 脱模可能有问题 更多的熔接痕
产品背面
产品正面
除特殊要求外，加强筋应尽可能矮 。
为保证塑件基本平整，加强筋的端面不应与塑件的支撑 面相平，应低于支撑面0.5mm 。
肋的设计对制品重量和强度的影响
形状设计 肋尺寸
Rib Height Wall Thickness
% Inc Weight
% Inc Stiffness
% Stiffness % Weight
塑件中倒圆角或采用圆弧过度带来的好处： 避免应力集中，提高塑件强度 改善塑件的流动情况 便于脱模 改善模具的加工工艺，如型腔可直接用R刀铣加工， 而避免低效率的电加工
Stress Concentration Factor (K)
圆角半径对应力集中系数的影响
5
P
R
4
T
3
P = 所施加的荷载
Hale Waihona Puke % Inc StressB=2" T=1/4"
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
–––––
T=1/2"
–––––
–––––
1/4"Wx1/8"H
1/2
T=1/4"
1/4"Wx1/4"H
1/1
+ 100% + 700%
+ 6.25%
+ 42%
+ 12.5% + 146%
7.0
- 300%
塑件壁厚较厚时，会使成型收缩增大，脱模斜度应采 用较大的数值。
一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差范围内。
透明件脱模斜度应加大，以免引起划伤。
一般情况下，PS料脱模斜度应大于3°，ABS及PC料 脱模斜度应大于2°。
带皮纹、喷砂等外观处理的塑件侧壁应加3°~5°的 脱模斜度，视具体的皮纹深度而定。皮纹深度越深， 脱模斜度应越大。