ch01產(chǎn)品造型材料與工藝概述

1、機(jī)械工業(yè)出版社 第一章 非金屬材料成形產(chǎn)品造型設(shè)計材料與工藝產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述21.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料 材料是設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)和載體，是科學(xué)技術(shù)研究的重要方面，設(shè)計材料已由單一的木材、陶瓷、玻璃和金屬到越來越豐富的塑料、復(fù)合材料等，為產(chǎn)品設(shè)計展開了廣闊天地?；竟δ芟嗤漠a(chǎn)品，由于采用了不同的材料和加工工藝，就可以帶來巨大的形態(tài)變化，隨后帶來的是使用和功能的變化。例如電視機(jī)外殼，用木質(zhì)層板來做，因受到材料特性和加工工藝的制約，一般會做成方形。如果外殼要做成弧度就有一定的難度。但是如果用工程塑料來做電視機(jī)外殼的話，就很容易用壓注成形的方法實現(xiàn)曲面造型

2、。v第一章第一章 概述概述 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述31.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系 材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系特點有：材料是工業(yè)設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料與工業(yè)設(shè)計相互促進(jìn)，材料科學(xué)是工業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)。1.材料是工業(yè)設(shè)計的物質(zhì)基礎(chǔ) 由于任何產(chǎn)品都是由材料組合而成，任何設(shè)計都必須建立在可選用材料的基礎(chǔ)上，因此設(shè)計師在提出符合美學(xué)的造型設(shè)計時，必須同時考慮現(xiàn)有材料是否可以通過特定的制作工藝達(dá)到設(shè)計要求。v第一章第一章 概述概述 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述41.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料一、材料與工

3、業(yè)設(shè)計的關(guān)系一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系2. 材料與工業(yè)設(shè)計相互促進(jìn) 圖1-1 法國埃菲爾鐵塔材料的發(fā)展常常會給工業(yè)設(shè)計帶來突破性的發(fā)展，如圖1-1所示的法國巴黎的埃菲爾鐵塔的設(shè)計就是這樣的例子，當(dāng)時人民對鋼鐵的高強(qiáng)度等性質(zhì)有比較清楚的認(rèn)識，鋼鐵也步入大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，能夠提供充足的、價格合理的各種鋼鐵型材。設(shè)計師充分利用鋼鐵具有高強(qiáng)度這一性質(zhì)提出了當(dāng)時全新的這一設(shè)計理念，最終建造出巴黎標(biāo)志性的建筑鐵塔。v第一章第一章 概述概述 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述51.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系2. 材料與工業(yè)設(shè)計相互促進(jìn)

4、v第一章第一章 概述概述 圖1-1 法國埃菲爾鐵塔產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述61.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系2. 材料與工業(yè)設(shè)計相互促進(jìn) 另一方面新的設(shè)計思想的提出，對材料的發(fā)展提出了新的要求，也促進(jìn)材料研究人員探索和發(fā)展新材料，如黃金飾品的表面是設(shè)計師和消費者的一種喜好，它不僅滿足人們的審美要求，而且化學(xué)穩(wěn)定性極好，不會生銹，但是價格十分昂貴，難以大批量使用，在市場需求的推動下，研究人員研制了仿金裝飾材料，解決了這一問題。所以說工業(yè)設(shè)計與材料的發(fā)展是相互促進(jìn)的。 v第一章第一章 概述概述 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一

5、章 概述7v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系一、材料與工業(yè)設(shè)計的關(guān)系3.材料科學(xué)是工業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)設(shè)計師在進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計時，不僅要有造型美學(xué)上的考慮，還要考慮設(shè)計的合理性和可行性。也就是說材料除了滿足美學(xué)要求外，能否滿足使用性能、加工工藝、價格合理、環(huán)境友好等各方面的要求，象移動電話的外殼要考慮一定的韌性，以免不小心掉在地上摔裂，洗衣機(jī)的外殼要考慮在潮濕的環(huán)境下不會生銹等。對于工業(yè)產(chǎn)品還要考慮的性能諸如：強(qiáng)度、硬度、韌度、耐磨性和光澤等。另外，設(shè)計能否實現(xiàn)還要看能否通過一定的成形加工技術(shù)完成對材料的加工。產(chǎn)品造型材料與工藝

6、 第一章 概述8v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料二、不同材料與產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)系 不同材料的性質(zhì)不同，如色彩、光澤、形態(tài)、成形工藝等，不同材料在產(chǎn)品造型中的應(yīng)用也不同。 金屬在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用可以從色彩、光澤、肌理、形態(tài)等方面得到體現(xiàn)。金屬的色彩可以分為固有色彩和人為色彩，固有色彩是產(chǎn)品的重要因素，設(shè)計中必須發(fā)揮材料固有色彩的美感屬性，而不能削弱和影響材料功能的發(fā)揮，應(yīng)用對比、點綴等手法加強(qiáng)固有色彩的美感屬性，豐富其表現(xiàn)力。由于金屬加工和表面處理的不同，肌理的變化十分豐富，因此在進(jìn)行設(shè)計時要合理運用，充分發(fā)揮金屬的肌理美等。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一

7、章 概述9v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料二、不同材料與產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)系 塑料因為可以使產(chǎn)品的造型取得良好的藝術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效果，因而在工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計中得到越來越多的應(yīng)用。塑料的外觀可變性大，可塑出不同表面肌理。 木材又有別于金屬和塑料，由于不同的樹種會產(chǎn)生不同的特性，不同產(chǎn)地、季節(jié)也會產(chǎn)生不同的特性、紋理，有的適合制成桌子，有的適合制成椅子，不同的加工方式、不同的木材有不同的應(yīng)用方式。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述10v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料三、產(chǎn)品設(shè)計中的表面處理三、產(chǎn)品設(shè)計中的表面

8、處理 材料表面紋理和質(zhì)感是工業(yè)設(shè)計中的重要方面，是對工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計的技術(shù)性、藝術(shù)性的總體體現(xiàn)，表面紋理和產(chǎn)品的藝術(shù)表現(xiàn)形式美的法則有調(diào)和與對比等，是指材料表面整體與局部、局部與局部的配比關(guān)系，任何工業(yè)設(shè)計產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)都是由一系列特定的表面組合而成，工業(yè)設(shè)計既要對產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計，還必須考慮其組成表面的制造特征，好的設(shè)計不僅要有好的、合理的外觀和結(jié)構(gòu)，其組成表面還必須通過一定的加工工藝制造出來，所以一個產(chǎn)品設(shè)計師必須了解一定的加工工藝的基礎(chǔ)知識。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述11v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.1產(chǎn)品設(shè)計與材料三、產(chǎn)品設(shè)計中的表面處理三、

9、產(chǎn)品設(shè)計中的表面處理 如：金屬成形工藝的液態(tài)成形（鑄造）、塑性加工、連接成形（焊接）、粉末冶金等；塑料加工工藝的注射成形、擠出成形、吹塑成形、壓制成形、壓延成形等；木材加工的鑿削、刨削等。不同加工方法適用不同的材料，有不同的特點，制造成本也不同。所以產(chǎn)品設(shè)計中還必須考慮整個產(chǎn)品的成形工藝性，并設(shè)計合理的、經(jīng)濟(jì)的加工方式。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述12v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品設(shè)計與材料及加工技術(shù)1.1.2 產(chǎn)品設(shè)計與加工技術(shù) 任何設(shè)計的產(chǎn)品都需要經(jīng)過加工制作才能成為有實用價值的產(chǎn)品。選用不同的材料就需要采用不同的加工方法，如熱加工成形、冷加工成形、注塑和快速原型技術(shù)等。為了

10、保證設(shè)計的合理性和加工的經(jīng)濟(jì)性，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時就應(yīng)該預(yù)先考慮到其加工技術(shù)問題。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述13v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則 在產(chǎn)品設(shè)計中，當(dāng)材料性能難以滿足產(chǎn)品性能或壽命要求時必須改進(jìn)設(shè)計。此外，工程材料往往是各向異性的，因此結(jié)合使用材料時的取向和產(chǎn)品力學(xué)分析使材料性能得以最優(yōu)發(fā)揮也是設(shè)計選材的重要因素。 產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述14v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則1.1.使用性原則使用性原則 主要考慮滿足產(chǎn)品本身功能、性能。包括材料的常規(guī)力學(xué)性能、疲勞斷裂性能、抗復(fù)雜環(huán)境侵蝕的性能，對特殊機(jī)電產(chǎn)品采用特

11、殊材料，如壓電陶瓷材料、功能梯度材料、各種納米材料等的特殊性能。材料性能指標(biāo)往往受當(dāng)前材料科學(xué)發(fā)展的局限，設(shè)計選材時必須了解材料的各種特性。2.2.工藝性原則工藝性原則 在設(shè)計階段考慮材料的可加工性可以提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、減少能耗和不利副產(chǎn)品的產(chǎn)生。例如，使用粉末冶金成形技術(shù)制造齒輪等外形復(fù)雜、加工精度要求高的部件，在強(qiáng)度和壽命要求可以滿足的情況下能夠顯著提高工效、降低成本。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述15v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.性價比原則性價比原則 材料的價格性能比是制約設(shè)計選材的一個重要因素。但在全生命周期設(shè)計中應(yīng)當(dāng)全面分析材料的使用效能。4.

12、4.環(huán)保性原則環(huán)保性原則 綠色環(huán)保材料應(yīng)該能夠提高效能，延長生命周期，減低產(chǎn)品的淘汰率；減少對環(huán)境有破壞和污染材料的使用，避免使用有毒材料；材料的使用單純化、少量化，盡量避免多種不同材料混合使用；選用廢棄后能自然分解并為自然界吸收的材料；選用可回收或者能重復(fù)使用的材料等。 電視機(jī)外殼的環(huán)保設(shè)計如圖1-2所示。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述16v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則 電視機(jī)外殼的環(huán)保設(shè)計如圖1-2所示。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述17v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美學(xué)性原則美學(xué)性原則 工業(yè)產(chǎn)品的美主要體現(xiàn)在兩個方面

13、，一個是產(chǎn)品外在的感性形式所呈現(xiàn)的美，稱為形式美，另一個是產(chǎn)品內(nèi)在結(jié)構(gòu)的和諧、有秩序而呈現(xiàn)出的美，稱為技術(shù)美。無論外在易感知的形式美，還是內(nèi)在不易感知的技術(shù)美，兩者的要素是相互聯(lián)系的。當(dāng)把這兩方面的要素有機(jī)結(jié)合時，就可以達(dá)到產(chǎn)品真正的美。 形式美是指構(gòu)成事物的外在屬性（如形、色、質(zhì)等）及其組合關(guān)系所呈現(xiàn)出來的審美特性，它是人類在長期勞動中所形成的審美意識。在產(chǎn)品造型設(shè)計中必須遵循這些規(guī)律，加以靈活運用。任何藝術(shù)作品，離開形式美，美就會失去魅力，不能起到感染人的作用。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述18v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美學(xué)性原則美學(xué)性原則 形式

14、美首先展示的是材質(zhì)美。在人類社會漫長的發(fā)展歷史中，人們總是在不斷地發(fā)現(xiàn)、發(fā)明新的材料，并利用它們來創(chuàng)造周圍的一切。這些造物的材料在人類文明進(jìn)程中，往往被賦予了文化內(nèi)涵和美學(xué)屬性，不同材質(zhì)蘊涵著不同的情感，它們構(gòu)成了五光十色的大千世界。 材料的美學(xué)屬性包括：材料美的自然屬性、材料美的科技屬性和材料美的社會屬性等。 材料美的自然屬性體現(xiàn)在材料的情感聯(lián)想性和材料的真實性、材料的自然生命性和材料的純凈性等方面；材料美的科技屬性體現(xiàn)在材質(zhì)的光學(xué)效應(yīng)美和材質(zhì)的工藝美兩個方面；材料美的社會屬性主要體現(xiàn)在材料的綠色性和材料的親和性方面。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述19v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品

15、產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美學(xué)性原則美學(xué)性原則 例如，在產(chǎn)品設(shè)計中材質(zhì)親和力性較強(qiáng)的是丹麥家具，它十分講究采用天然材料，如木材、皮革、藤條等。一般木質(zhì)家具多不上油漆，而采用磨光上蠟的工藝，以保持木材的自然紋理與質(zhì)感。普通丹麥人的家居設(shè)計大都十分簡潔而實用。由于偏愛自然的色彩與質(zhì)感，給人一種溫馨、宜人的感受，為家庭成員度過漫長而寒冷的北歐嚴(yán)冬提供了重要的心理依托。 優(yōu)秀的設(shè)計離不開優(yōu)美的材質(zhì)，但不是說材質(zhì)的美感可以凌駕于其它設(shè)計要素之上，產(chǎn)品的美感都是造型、材質(zhì)、功能、風(fēng)格的平衡與和諧。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述20v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美

16、學(xué)性原則美學(xué)性原則 技術(shù)美是科學(xué)技術(shù)與美學(xué)藝術(shù)相融合的新的物化形態(tài)。技術(shù)美是物質(zhì)生產(chǎn)領(lǐng)域的直接產(chǎn)物，反映的是物的社會現(xiàn)象，藝術(shù)美是精神生產(chǎn)領(lǐng)域的直接產(chǎn)物，反映的是人的社會現(xiàn)象。 歸納來講美學(xué)性原則應(yīng)該體現(xiàn)在功能美、結(jié)構(gòu)美、工藝美、材質(zhì)美和舒適美等五個方面。 功能美 指產(chǎn)品良好的技術(shù)性能所體現(xiàn)的合理性，是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展對產(chǎn)品造型設(shè)計的要求。技術(shù)上的良好性能是構(gòu)成產(chǎn)品功能的必要條件。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述21v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美學(xué)性原則美學(xué)性原則 結(jié)構(gòu)美 產(chǎn)品依據(jù)一定原理而組成的具有審美價值的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)是保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的手段，材料

17、是實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。同一功能要求的產(chǎn)品可以設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式，若選用不同的材料其結(jié)構(gòu)形式也可產(chǎn)生多種變化。結(jié)構(gòu)形式是構(gòu)成產(chǎn)品外觀形態(tài)的依據(jù)，結(jié)構(gòu)尺寸是滿足人們使用要求的基礎(chǔ)。 工藝美 指產(chǎn)品通過加工制造和表面涂飾等工藝手段所體現(xiàn)的表面審美特性。工藝美的獲得主要是依靠制造工藝和面飾工藝兩種手段。制造工藝主要通過機(jī)械精整加工后所表露出的加工痕跡和特征。裝飾工藝通過涂料裝飾或電化學(xué)處理以提高產(chǎn)品的力學(xué)性能和審美情趣。產(chǎn)品造型材料與工藝 第一章 概述22v第一章第一章 概述概述 1.1 產(chǎn)品產(chǎn)品設(shè)計選材及成形原則3.3.美學(xué)性原則美學(xué)性原則 材質(zhì)美 指選取天然材料或通過人為加工所獲得的具有審美價值的表面紋理，它的具體表現(xiàn)形式就是質(zhì)感美。質(zhì)感按人的感知特性可分為觸覺質(zhì)感和視覺質(zhì)感兩類。觸覺質(zhì)感是通過人體接觸而產(chǎn)生的一種快樂或厭惡的感覺。視覺質(zhì)感是基于觸覺體驗的積累，憑視覺就可以判斷它的質(zhì)感而無需再直接接觸。 舒適美 指人們在使用某產(chǎn)品的過程中，