造型材料与工艺-加工工艺
造型材料与工艺课程教学改革探讨
重影响 了教学 的效果 。多媒体 教学是本课程 采用的主要教 学方 式， 因此多媒体课件制作及教师的前期 准备尤为重要 。课件上的 文字 内容应 尽量 简短 ， 以提纲方式 为宜 ， 根据提纲展开 ， 讲要 点 、 讲难点 ， 注重 引导。课件要配 以大量的实例 图片 ， 根据案 例提 出 问题和学生们讨论 ， 培养其主观学 习能力 。如在讲影响材料感觉 特性 的相关 因素时 ， 可展示塑料音箱 和木质音箱两 张对 比图片 ， 让学生们以集体方式或学习小组 的方式进 行讨论 和研究 ， 阐述两 种不 同材质音箱 的视觉感和触觉感 ， 从而加深对各种材料感觉特 性 的印象 。在充分利用幻灯片的同时 ， 也可 以播放一些材料加工 过程的教学视频 。受各种因素的影响 ， 工业设计专业 的学生到企 业实习 的机会是有限的 ， 金工实 习也不能完全满足需求 。通过教 学视频摆 脱了教学空 间的局限性 ， 通过声 、 像的方式更 为直观地 让学生们 了解各种材料的加工方式 、 工艺流程 和需考虑 的工艺结 构 因素 ， 这样 既节省 了组织 参观 的时间又 能提高 教学质 量和效
关键词 ： 工业设计 造型材料 与工艺 教 学改革
中图 分 类 号 ： ４ ． Ｇ６ ２ ） ｆ 文 献标 识 码 ： Ｃ ＤＯＩ１ ． ６ ／．ｓ．６２ ８８ ． １． ．１ ：０３ ９ｊｓ １７ — １１ ０ １ ９１０ ９ ｉｎ ２ ０
工业设计是一 门艺术与科学交叉 融合 、 应用性强 的新学科 。 在设计 中 ， 材料 及工艺与设计 密不 可分 ， 材料及工艺是产 品设计 的基础和前提 ， 可见《 造型材料与工艺》 是工业设计专业 中十分重 要 的一 门学科基础必修课 ， 在教学 中具有十分重要 的地位 。本校 学生 的设计思维很活跃 ， 设计作 品概念新颖但设计缺乏工艺理论 的支持 ， 有华 而不实之感 。在课 堂教学 中 ， 学生对工艺 的讲 解缺 乏兴 趣 ， 感觉枯 燥无 味 ， 与所学专 业联 系不大 ， 堂教学效 果不 课 佳， 教学 改革迫在眉 睫。根据培养应用型本科 人才 的办学理 念 ， 从 以下几个方 面改革教学 。
材料工艺学
代号
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
表9-1 涂料基本名称编号
基本名称
代号
基本名称
清油
14
清漆
20
厚漆
22
调和漆
25
磁漆
30
烘漆
32
底漆
33
腻子
34
水溶漆、乳胶漆
35
大漆
36
锤纹漆
37
皱纹漆
38
裂纹漆
40
透明漆 铅笔漆 木器漆 罐头漆 (浸渍)绝缘漆 (覆盖)绝缘漆 (粘合)绝缘漆 漆包线漆 硅钢片漆 电容器漆 电阻,电位器漆 半导体漆 防污,防蛆漆
◈ 表面装饰工艺简称面饰工艺，是指对经正确、合理设计达到造型 要求的形体进行一系列形、色、质、光、宜人、艺术装饰等方面的 加工处理，从而达到产品理想境界的过程。
◈ 面饰工艺一般具有双重作用，一方面起到对产品表面基体的保护、 防腐蚀、防老化等物理功能，延长产品使用寿命；另一方面起到美 化、装饰产品的作用，使产品符合当今人们的使用功能与审美需求， 从而大大提高产品的商品价值和竞争力。
有装饰、保护或其他作用的液体或粉末状的有机高分子胶体的混 合物的总称，它所形成的薄膜称为涂膜，又称漆膜。
3
第九章 涂装工艺
• 涂料主要起保护、装饰和特殊作用。 •（1） 保护作用 可减轻产品表面受摩擦和冲击的程度，起一定 的机械防护作用。 •（2）装饰作用 很多色彩鲜艳美观的产品如电冰箱、手机、汽 车等都是涂装装饰的结果，对于机械设备、办公用品，若涂上锤 纹漆或皱纹漆，可使表面粗糙的设备既具有漂亮的花纹，又便于 擦洗、保持清洁卫生。 •（3） 特殊作用 有防毒气涂料，吸收雷达波涂料、导电涂料、 夜光涂料、伪装涂料、阻尼涂料、防辐射线涂料、杀菌涂料、示 温涂料等。
造型材料
用湿法制取的水玻璃模数M一般小于3。
三、水玻璃模数的调整
在铸造行业习惯用波美度(Be' )表示。20摄氏
度时波美度( B)e与' 密度 的换算关系为：
=
144 .3
144.3—Be '
四、水玻璃模数的调整
水玻璃的模数就是其溶液中SiO2和Na2O的 摩尔比值。
要求降低模数时，向水玻璃中加入NaOH; 要求升高水玻璃模数时加入NH4Cl.
1.水分的在线检测与控制系统
检测方法的原理通常有：
电阻法、电容法、微波法、成型性控制法
（1）电阻法。测试棒作为一极，以混砂机的 底板和侧壁作为另一极，测其电压。当型 砂含水量少时，其电阻大，根据这一原理 测出水分多少。
第三章 水玻璃砂及其他 无机粘结剂砂
第一节 概述
CO2硬化水玻璃砂从发明后就得到快速推广 应用，它使得造型、制芯速度大大提高，其硬 化方式有以下几种：
适用范围：
用于混制各类黏土砂的单一砂和背砂， 及水玻璃砂。
3.转子式混砂机 特点：
利用安装在转子上的叶片的高速旋转时 对逆向流动的砂流施以强烈的冲击力，引 起砂粒间相对运动，破碎粘土团。
混砂质量好，生产效率高。
适用范围：
适于混制各类型砂，是现代高速高型的 首选。
（三）砂处理系统的自动检测与型砂质量控 制。
固化剂:硅酸二钙、硅铁粉、氟硅酸钠，此外还 有近年来开发的有机酯等。
一、水玻璃固化剂——有机酯 硬化机理:
1)有机酯在碱性溶液中发生水解，生产酸和 醇。它决定了型砂的可使用时间长短。
2)有机酯与水玻璃反应析出硅酸溶胶。 优点:
1)型砂流动性好，便于紧实和机械化 2)型砂不粘模，不必涂防粘剂 3)出砂性好 缺点: 价格高 粘结强度的影响因素: 1)水玻璃的模数，在此采用模数较高的 2)酯加入量要在8%-15%之间
八大金属材料成形工艺
八大金属材料成形工艺1铸造液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，通常称为金属液态成形或铸造。
工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件。
工艺特点：1）可生产形状任意复杂的制件，特别是内腔形状复杂的制件。
2）适应性强，合金种类不受限制，铸件大小几乎不受限制。
3）材料来源广，废品可重熔，设备投资低。
4）废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
铸造分类：（1）砂型铸造（sand casting）砂型铸造：在砂型中生产铸件的铸造方法。
钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。
工艺流程：技术特点：1）适合于制成形状复杂，特别是具有复杂内腔的毛坯；2）适应性广，成本低；3）对于某些塑性很差的材料，如铸铁等，砂型铸造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工艺。
应用：汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件。
（2）熔模铸造(investmentcasting)熔模铸造：通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。
常称为“失蜡铸造”。
工艺流程：优点：1）尺寸精度和几何精度高；2）表面粗糙度高；3）能够铸造外型复杂的铸件，且铸造的合金不受限制。
缺点：工序繁杂，费用较高。
应用：适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。
（3）压力铸造(die casting)压铸：是利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内，金属液在压力作用下冷却凝固而形成铸件。
工艺流程：优点：1）压铸时金属液体承受压力高，流速快2）产品质量好，尺寸稳定，互换性好；3）生产效率高，压铸模使用次数多；4）适合大批大量生产，经济效益好。
缺点：1）铸件容易产生细小的气孔和缩松。
2）压铸件塑性低，不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作；3）高熔点合金压铸时，铸型寿命低，影响压铸生产的扩大。
塑料-材料讲解
LOGO
超声波盲人拐杖UltraCane
• 一家英国企业Sound Foresight，专门为盲人开发 出一种创新旳全用塑料制成旳 拐杖，并命名为UltraCane。
这种拐杖能发射超声波，遇到 障碍物时会反射回来“告知” 装在拐杖上旳一种按钮，以提 醒盲人障碍物旳位置。
• 拐杖全部用塑料制造：主要构 造零件使用了ABS和PC混合 制造；拐杖手把使用了TPE材 料，为使用者提供了舒适旳手 感；而拐杖底部旳探测器则采 用PA材料。
本较低、耐热性好、材质透明、重 量轻、不易破损，环境保护适应性 好等优点。BOPP耐热性旳提升是 经过PP拉伸工艺，瓶口不需要特 殊设备处理，使阻氧性能大为提升； 贮存期较长，易回收，产品成本比 PET瓶便宜20%以上，已取得越来 越广泛旳应用。
Milliken设计旳Tampico热填充 瓶，在热填充旳条件下，瓶子 不变形，还缩短了运作周期， 提升了硬度。虽然在果汁里没 有使用防腐剂，但是内容物在 温度较高旳环境依然能保鲜。
PLEXIGLAS GS1002此前主要用于多种灯光信 号或广告板展示。它能够透过整个平面均匀柔和 地把光线射出，其对光线优异旳散射特征可根据 不同旳工程要求进行调整。在这一应用中结合3M 膜片旳特殊性能，光线得以按照设计均匀地直射 在号牌板上。
与其他塑料相比，这一材料旳尤其之处于于其出 众旳光学性能，而且数年汽车尾灯与转向灯应用 旳实践证明，其具有优异旳防黄变性能。
经过把油箱外部旳部件移到油箱内，不再 像过去设计一样需要容纳油箱外部部件，这么 油箱旳容量能够得以提升。另外，这种新工艺 还消除了装配油箱外部件旳繁琐工作，替代它 旳是在热成形中使用机械手完毕部件旳装配。 同步，两板工艺与吹塑法相比还具有明显旳成 本优势，尤其是热成形允许资本要求较低旳机 具。热成形也为有效地进行小批量生产奠定了 基础。另外，因为壁厚愈加均匀，真空成形油 箱使用旳原材料要比吹塑法低5-10%。
金属材料的热加工与成形工艺
金属材料的热加工与成形工艺金属材料是一种广泛应用于人类生产生活的材料，在各个领域均有着不可替代的作用。
金属加工工业则是将原材料加工成不同的形状和尺寸，然后进行加工、制造等工艺，以满足不同工业领域的需求。
而热加工与成形工艺则是金属加工工艺中的一种重要分支。
一、热加工的类型热加工分为常规热加工和非常规热加工两种。
常规热加工包括锻造、轧制、挤压、拉延等传统加工方法。
其中，锻造是一种早期应用比较广泛的加工方式，它以材料的变形为基础，通过锻模进行加工，使得原材料在高温状态下变形成为所需形状的过程；轧制则是一种较为高效的加工方式，它将金属坯料放置在热轧机上，通过牵引力或压力改变金属坯料的形状或厚度；挤压是一种将金属压缩而成形的工艺，它将金属坯料压入型材中，并在挤压力的作用下使金属坯料流动而形成所需的形状；拉延则是将金属坯料拉成细丝或线材的方式，它可用于生产电线、电缆、钢筋等产品。
非常规热加工则包括爆炸成形、高压水射流成形、电火花加工等，这些加工方式都是将液态金属变成所需的形状。
二、成形工艺的应用成形工艺是将金属材料转换为所需形状和尺寸的一种加工方式，其应用范围较广，包括铸造、锻造、挤压、冲压、拉伸、滚压等。
其中，铸造是将液态金属通过模具或铸型浇铸而成所需形状的工艺，锻造则是利用锻造压力或挤压力使金属原材料变形成所需的形状，挤压、拉伸和滚压等则是一些将金属坯料通过不同方法变形成为所需形状的加工方式。
成形工艺对于金属材料的加工和造型有很大的影响，它既可以改善金属材料的物理性能，又可以满足不同领域的需求，因此在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域都有广泛的应用。
三、热加工的优点和缺点热加工相对于冷加工而言，具有以下优点：1. 热加工温度较高，能够减少加工时的断裂、割裂、氧化等问题。
2. 材料在热状态下更加容易塑性变形，所需的力度和能量也会大大减少。
3. 热加工技术可以改善金属材料的物理性能，使其具备更好的耐腐蚀、抗疲劳和强度等。
第9讲 塑料及加工工艺(3)
设计实例
(1)生态垃圾桶
由意大利设计师劳尔·巴别利(Raul Barbieli)设 计。此款垃圾桶的设计目的是制作一个清洁、 小巧、有个性的、具有亲和力的产品。设计最 引人注意的是垃圾桶的口沿，可脱卸的外沿能 将薄膜垃圾袋紧紧卡住。口沿上的小垃圾桶可 用来进行垃圾分类。产品采用不透明的ABS塑 料或半透明的聚丙烯塑料经注射成型而得。产 品内壁光滑易于清理，外壁具有一定的肌理效 果。
(11)塑料透明卷笔刀
(12)塑料透明钉书机
(13)塑料透明MP3
(14)聚氨酯泡沫塑料（PU）
oz冰箱
冰箱通常都是由外部的一块金属板和内部的一
个真空壳体所组成，泡沫塑料在冰箱里只是作 为一种隔热材料。Oz打破了常规立方体冰箱 的模式，可以被放置在厨房中最方便使用的位
置。为了要做出这种新型外观，设计师就必须
(5) “TOHOT”盐和胡椒摇罐
由法国设计师琼·玛丽·马萨德(Jean Marie Massand)设计。设计者通过此设计将盐和胡 椒这两个常用的调味品连接在一起。摇罐的罐 体采用半透明的聚丙烯塑料注射而成，内嵌的 不锈钢和磁铁，将两个罐体连成一体。
(6) “SKUD医生”苍蝇拍
由法国设计师菲利普·斯塔克 (Philippe Stack) 设计。这件看似平常的东西最吸引人的地方是 拍子上大小不一的网点，竟然组成Fornasseti 的面孔。这个苍蝇拍比例修长，但非常结买， 在拍子的柄部进行了加厚设计，保证了一定的 强度。拍子的底部采用三足结构，使拍子自身 可以稳稳的立住。拍子采用注射成型，拍子上 的大小网点在注射模中一次成型。
更多信息：
典型用途：
家具、包装、照明设备、文具
(18) ABS
Acco公司想在不增加生产成本的前提下，用一 种更新更好的设计取代那些大批量生产的低价钉
2024年第2章(1)砂型铸造的造型工艺
(a)造下型 (b)造上型 (c)开箱、起模 (d)开浇口、下芯 (e)合型 (f)带浇口的铸件
(3)活块模造型 模样上可拆卸或能活动的部分叫活块。 当模样上有妨碍起模的侧面伸出部分(如小凸台)时，常将该部分做成活块。起模时，先将模样主体取出，再将留在铸型内的活块单独取出，这种方法称为活块模造型。 用钉子连接的活块模造型时，应注意先将活块四周的型砂塞紧，然后拔出钉子。
(a)造下砂型 (b)刮平、翻箱 (c)造上型、扎气孔(d)起箱起模开浇口 (e)合型 (f) 带浇口的铸件齿轮整模造型过程
(2)分模造型 分模造型的特点是：模样是分开的，模样的分开面（称为分型面）必须是模样的最大截面，以利于起模。分模造型过程与整模造型基本相似，不同的是造上型时增加放上模样和取上半模样两个操作。 分模造型适用于形状复杂的铸件，如套筒、管子和阀体等。
在设计工艺图时，要考虑下列一些问题： ① 分型面的选择 分型面是上、下砂型的分界面，选择分型面时必须使模样能从砂型中取出，并使造型方便和有利于保证铸件质量。 ② 拔模斜度 为了易于从砂型中取出模样，凡垂直于分型面的表面，都做出0.5º～4º的拔模斜度 ③ 加工余量 铸件需要加工的表面，均需留出适当的加工余量。 ④ 收缩量 铸件冷却时要收缩，模样的尺寸应考虑铸件收缩的影响。通常用于铸铁件的要加大1％；铸钢件的加大1.5％～2％；铝合金件的加大1％～1.5％。 ⑤铸造圆角 铸件上各表面的转折处，都要做成过渡性圆角，以利于造型及保证铸件质量。 ⑥芯头 有砂芯的砂型，必须在模样上做出相应的芯头。
③耐火性 指型砂抵抗高温热作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂。型砂中SiO2含量越多，型砂颗粒就越大，耐火性越好。 ④可塑性 指型砂在外力作用下变形，去除外力后能完整地保持已有形状的能力。可塑性好，造型操作方便，制成的砂型形状准确、轮廓清晰。 ⑤退让性 指铸件在冷凝时，型砂可被压缩的能力。退让性不好，铸件易产生内应力或开裂。型砂越紧实，退让性越差。在型砂中加入木屑等物可以提高退让性
设计师作品及材料工艺介绍
2、材质选用：铸铁
3、材料介绍： 含碳量在2%以上的铁碳合金。工业 用铸铁一般含碳量为2%～4%。碳在铸铁中多以石 墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外， 铸铁中还含有1%～3%的硅，以及锰、磷、硫等元 素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒 等元素。
产品造型材料与工艺
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产品造型材料与工艺
乔纳森· 伊维
Jonathan Ive
产品造型材料与工艺
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1、设计特点：抛弃了塔式机身，同时在计算能 力上丝毫不打折扣，iMac G3 是台式计算机的一 场革命，该机有多种颜色可以选配， 。
2、材质选用：透明塑料
3、材料介绍： 简介： 塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)}， 又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料 (plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。 是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料， 由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色 料等添加剂组成的。 优点： 大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应； 制造成本低；耐用、防水、质轻；容易被塑制成不 同形状；是良好的绝缘体等等。
贝聿铭
Ieoh Ming Pei
产品造型材料与工艺
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法国巴黎罗浮 宫玻璃金字塔
——1989年
产品造型材料与工艺
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1、设计特点：贝聿铭设计建造的玻璃金字塔，高二十一米，底宽三十 米，耸立在庭院中央。它的四个侧面由六百七十三块菱形玻璃拼组而成 。总平面面积约有二千平方米。塔身总重量为二百吨，其中玻璃净重一 百零五吨，金属支架仅有九十五吨。换言之，支架的负荷超过了它自身 的重量。因此行家们认为，这座玻璃金字塔不仅是体现现代艺术风格的 佳作，也是运用现代科学技术的独特尝试。在这座大型玻璃金字塔的南 北东三面还有三座五米高的小玻璃金字塔作点缀，与七个三角形喷水池 汇成平面与立体几何图形的奇特美景。 2、材质选用：玻璃 3、材料介绍： 简介： 是一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过 程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化 学氧化物的组成(Na2O· CaO· 6SiO2),主要成份是二氧化硅。广泛应用于 建筑物，用来隔风透光，属于混合物。 分类：玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。
材料成型加工与工艺学
材料成型加工与工艺学材料成型加工与工艺学是一门关注材料制造过程的学科。
它研究材料在成型过程中的变形、变化与性能，从而建立了一套完整的工艺技术和理论体系。
它不仅仅是对材料工程技术的应用和推广，更是材料工程学、机械工程学和控制工程学多个学科的交叉融合。
一、材料成型加工材料成型加工是指将材料通过加工工艺，按照一定的形状、尺寸、特性要求，制成具有一定形状、尺寸和性能的产品。
材料成型加工既包括传统的热加工、冷加工等机械加工过程，也包括现代的激光加工、等离子加工、电子束加工等非传统加工过程。
材料成型加工的目的是为了满足不同的工业、农业、军事需求，因此它广泛应用于各种机械制造、电子电器、汽车、航空航天、船舶、建筑装潢和纺织等行业。
在加工过程中，材料会发生形变和变形，因此材料科学与工艺学必须紧密结合，分析材料的力学性能及其在加工过程中的行为规律。
二、材料成型工艺学材料成型工艺学是材料工程中一个重要的分支科学。
它研究材料在成型加工过程中产生的形变、失稳、断裂等问题，明确从设计到加工的全过程，使得材料的性能可以得到最好的保持和发挥。
材料成型工艺学的主要任务是确定合理的成型工艺工序、过程参数和设备特性，合理地选择适当的材料，并设计合理的工艺方案。
在材料成型加工的各个环节中，都需要通过实验和数学模型来对加工过程进行分析，对材料状态、材料性能的变化和工艺参数之间的相互作用进行研究。
三、现代随着技术的不断发展，现代化的材料成型加工与工艺学得到了快速发展。
在传统材料制造领域，广泛采用CAD/CAM、MES、ERP等智能化控制技术来优化生产质量和生产效率。
此外，还出现了许多新型材料，比如纳米材料、光子晶体、量子点等材料，在这些材料的成型加工与工艺学的研究中展现出巨大潜力。
传统材料加工中，主要靠经验和传统工艺，而现代材料成型加工则以理论、新技术和新材料为基础，使加工经验和工艺得到完善和提升。
同时，也为研发新型高性能、高效能材料提供了理论与设备基础。