产品造型材料与工艺——第四讲
（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。
产品造型工艺材料与工艺总复习
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产品造型材料与工艺
4）铜及铜合金（最早应用的有色金属）
①纯铜 玫瑰色，氧化后呈紫色—紫铜，熔点10830C，密度8.9g/cm3 ，面心立方晶
格，无同素异构转变，具有一些优异的性能。
导热、导电、良好的加工性能，良好的耐蚀性（在大气、淡水）
②铜合金
按化学组成分为：黄铜、青铜、白铜； 按加工方法分为：变形铜合金和铸造铜合金。
2.塑性 ⑴伸长率（δ） ⑵断面收缩率（ψ） 伸长率或断面收缩率越高， 材料的塑性越好。
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产品造型材料与工艺
3.硬度
工程上常用的有布氏、洛氏、维氏硬度试验方法. ⑴布氏硬度
用淬火钢球或硬质合金球为压头，在试验力作用下，持续一定时间测得的
单位面积上所承受载荷。布氏硬度的表示方法：
150HBS10/1000/30——用10mm直径的淬火钢球，试验力为
灰口铸铁 、白口铸铁。
b.按石墨的形态分：
灰口铸铁 、可锻铸铁 、球墨铸铁 和 蠕墨铸铁
灰口铸铁-----大部分的碳以石墨形式存在，断口呈灰暗色；HT150 表示最低抗拉强度为150Mpa的灰口铸铁
球墨铸铁---石墨呈球状，具有较高的强度。
QT600—3
最低抗拉强度为σb=600Mpa，最低延伸率为δ=3%的球墨铸铁
⑵表面热处理
⑶化学热处理
3.退火、正火、淬火和回火
退火是将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热
处理工艺。
正火是将钢加热到临界温度以上30~50度，保温适当时间后，在空气中冷却的
热处理工艺。
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产品造型材料与工艺
淬火是将钢件加热到临界温度以上，保持一定时间后快速冷却，获
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 。
产品造型设计材料与工艺教学课件赵占西04金属材料成形
❖第四章 金属材料成形
4.2 液态成形工艺基础 4.2.2 特种铸造 一、熔模铸造
熔模铸造也称失蜡铸造，因为熔模铸件具有较高的尺寸 精度和较好的表面质量又称为精密铸造。 （一）熔模铸造工艺过程 1. 制造蜡模
蜡模材料常用50%石蜡和50%硬脂酸配制而成。首先将45 ~48℃的糊状蜡料压入用钢或黄铜制造的母模中，冷凝 后取出即为蜡模，如图4-4a所示；一般常把数个蜡模熔 焊在蜡棒上，成为蜡模组，如图4-4b所示。
将型壳从焙烧炉中取出后，放入干砂中，趁热（600~7 00℃）浇入合金液，冷却凝固。 6. 脱壳和清理
人工或机械法去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。
❖第四章 金属材料成形
4.2 液态成形工艺基础 4.2.2 特种铸造 一、熔模铸造 （二）过程熔模铸造的特点和应用
熔模铸造的特点是： （1）铸件尺寸精度高、表面质量好，是少、无切削加工工
❖第四章 金属材料成形
4.2 液态成形工艺基础 4.2.2 特种铸造 一、熔模铸造 （一）熔模铸造工艺过程
1. 制造蜡模
a)蜡模 b)蜡模组 c)壳型 图4-4 熔模铸造工艺过程
❖第四章 金属材料成形
4.2 液态成形工艺基础
4.2.2 特种铸造
一、熔模铸造
（一）熔模铸造工艺过程
2. 制造型壳
在蜡模组表面浸挂一层以水玻璃和石英粉配制的涂料， 然后在上面撒一层较细的硅砂，并放入饱和氯化铵水溶 液中硬化。经重复多次，蜡模组外面形成由4~10层耐火 材料组成的坚硬型壳，其厚度一般为5~7mm，如图4-4c 所示。
液态合金充满型腔后，在冷却凝固过程中，若液 态收缩和凝固收缩所缩减的体积得不到补足，则 在铸件的最后凝固部位会形成一些孔洞。按照孔 洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两类。
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。
产品造型设计材料与加工工艺课程小结
产品造型设计材料与加工工艺课程小结第一篇：产品造型设计材料与加工工艺课程小结产品造型设计材料与加工工艺通过近几周的材料分析与加工工艺的学习，我对产品设计材料与加工工艺有了初步的了解，也了解了今后产品对材料上的具体应用。
工业设计是现代科学技术与人类文化艺术相结合而发展的产物。
它是在现代工业、科学技术及社会经济迅猛发展的背景下产生的一门崭新的边缘学科。
工业设计包括工业产品设计、环境设计及视觉传达设计。
它不仅要对产品的功能、结构、材料、工艺及形态、色彩、表面处理和装饰等方面进行设计,同时还要从社会的、经济的、技术的、艺术的及人的各方面因素进行综合处理,从而使现代工业产品既符合社会不断发展的物质需求,又能满足人们的精神需求。
因此它不同于一般的艺术设计,而是一种以工程技术与美学艺术相结合的设计体系。
工业产品本身是生产者与用户之间最重要的交流媒介。
用户往往通过产品建立起对生产商的印象,因此产品的外观造型设计质量至关重要。
作为科技与文化蕴涵相结合产物的现代工业产品,除满足人们的使用功能外,还应以物性的存在形式满足人们的精神需求。
因此,产品造型设计中所涉及到的材料及工艺将对产品造型的美感产生直接影响。
采用不同的材料、不同的工艺,所获得的结构形式也各不相同,其造型的美感效果也大不一样。
在产品造型设计中,首先要合理地选用材料,再按照材料的特点以适当的工艺去塑造它的外形。
当然在某些情况下,也可以按艺术造型需要决定产品外形,再选用相应的材料与工艺。
首先，材料是产品造型设计的物质基础。
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才得以实现的。
而造型设计从本意上讲,是人们在生产中有意识地运用工具和手段, 将材料加工成可视的或可触及的具有一定形状的实体,使之成为具有使用价值的或具有商品性的物质。
正因为造型设计是一种人造物的活动,设计才离不开材料,它与材料是密不可分的。
产品造型材料与工艺金属
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产品造型材料与工艺金属
• 2、合金钢
• 许多工业产品对材料提出了更高的要求，如更高 的强度，抗高温、高压、低温，耐腐蚀、磨损以 及其它特殊物理、化学性能的要求。碳钢已不能 完全满足要求。
• 应用：用作耐蚀性要求很高而强度要求不高的构 件，如化工设备、容器和管道等。
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产品造型材料与工艺金属
③ 奥氏体型不锈钢（用量最多，占65—70%； ）
• 典型成分：Wc:< 0.12% ；WCr；18%；WNi； 8%；(称为18-8不锈钢）
• 牌号：1Cr18Ni9、 1Cr18Ni9Ti
•碳 钢 •钢
•合 金 钢
•按含碳量分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢
•按钢的品质分类：普通碳素钢、优质碳素 钢
•按用途分类：碳素结构钢、碳素工具 钢
•台金结构钢：低合金高强度钢、合金渗碳钢、合
金
•
调质钢、合金轴承钢
•合金工具钢：刃具钢、量具钢、模具钢
•特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢等
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•硬铝合 金 •超硬铝合金
•锻铝合金
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产品造型材料与工艺金属
•飞机用座椅轨道及航空零件
•铝合金型材料
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•铝合金散热器
产品造型材料与工艺金属
•3、铜合金
铜及铜合金具有下列性能：
① 优异的物理、化学性能 • 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好。 • 铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。 • ② 良好的加工性能。 • 塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。 • ③ 具有某些特殊机械性能 • 例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜)，高的弹性极 • 限和疲劳极限(如铍青铜等)。 • ④ 色泽美观
产品造型材料与工艺教材(PPT 51张)
机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等
②工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能
如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处 理性能等
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4
金属材料的特性及分类 钢铁材料 有色金属及其合金 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
根据使用性能选材
变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度
重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料 塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料 低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强 韧性材料 疲劳断裂：交变应力作用下的裂纹形成、扩展造成断裂，如齿轮，应 表面强化处理
锻造性能
焊接性能
体积较大，要求气密性好，能承受一定压力，如输气管道、 蒸汽锅炉等 钢材最适合焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差； 铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁基本不能焊接
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好，用于制 造高耐蚀性薄板容器 2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近），塑性低、 韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等 3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航 空等形状复杂、要求强度较高的锻件