产品造型材料与工艺重点.doc

产品造型材料与工艺1工业设计概述1、工业设计的概念 就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术、经验及视觉感受，赋予产品以材料、结构、形态、色彩、表面加工以及装饰给予新的质量和资格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且，当需要工业设计师对包装、宣传、展示、市场开发等问题的解决付出自己的技术知识、经验和视觉评价能力时，也属于工业设计的范畴。 由于工业设计的对象是工业产品，所以工业设计师在进行设计的时候必须掌握该产品的相关工程技术知识。对于所设计产品的构造功能、材料工艺等技术要素要有充分的了解。同时也要明确工业设计并不是工程设计，两者在关注点和所需知识结构上有区别。2、工业设计师44项必备技能 1.Aesthetics 美术理论 2.Manufacturing 制造知识 3.Analysis 分析能力 4.Model making 模型能力 5.Colour 色彩运用 6.Pattern making 图案技巧 7.Computer use 电脑运用8.Photography 摄影能力 9.Design development 设计发展 10.Planning 计划能力 11.Design strategy 设计战略 12.Point of view 看法观点 13.Drawing/stcetehing 绘画能力 14.Protocols 礼仪礼节 15.Predicting 预见力 16.Drafting 构思草图 17.Drivers licenses 驾驶执照 18.Repid visualization 快速表现 19.Engineering 工程技术 20.Economics 经济学 21.Regulations 法令法规 22.Rendering 效果图 23.Environmental 生态 24.Research 研究能力 25.Estimating 预算能力 26.Scalpture 雕塑能力 27.Evaluating 评价 28.Semiotics 符号学 29.3D form 造型 30.Sense of style 审美 31.Graphics 制图 32.Texture 肌理技术 33.Human factors 人机工程 34.Technology 科技 35.Inaplementation 完善能力 36.Usability testing 可用性测试 37.Innovqtion 创造 38.User needs 用户需要 39.Enteraction design 关系设计 40.Marketing 市场 41.Material 材料 42.User seenarios 制作说明书 43.Well-read 阅读能力 44.Writing 写作能力 3、工业设计的三大基础 功能基础、物质技术基础、美学基础。 组成工业设计的三个基础要素中，功能基础实际上是体现造型物的实用性；物质技术基础实际上是体现造型物的科学性；美学基础实际上是体现造型物的艺术性。三者之间的作用相辅相成，即构成了造型物的功能特征。一、产品造型材料与工艺概述1、设计与材料 产品的加工离不开材料，没有材料的设计只能成为设想，而不能变成真正的产品。 人类社会的发展，科学和物质文化的进步总是与新材料的出现、应用与发展紧密联系在一起。材料早已成为人类赖以生存和生活中不可缺少的部分，它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。从人类最初利用石头、树木、兽皮等天然材料进行形态加工，发展到陶瓷的烧制、金属的冶炼，以至于有机复合材料创造使用，无不说明人类对材料的不断追求。 以椅子的发展为例可以看出椅子设计造型的变化与发展和椅子材料的应用与发展是相辅相成、相互影响、相互促进和相互制约的。工业革命以前古希腊的石椅，我国的明式家具（木制）等；1925年包豪斯的布劳耶设计的世界上第一把钢管椅瓦西里椅；20世纪三四十年代后胶合板椅（合成树脂、高频胶合术）；现代塑料椅、玻璃椅、充气椅等。2、产品造型设计的物质基础 设计的核心是创新，设计的目的是使用。一件完美的产品必须是功能、形态和材料三要素的和谐统一，还要充分考虑结构、工艺等物质技术条件，但是要把一个好的创意变成实际有形且有用的物品，最终要落实在材料上。 工艺是指材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺，是人们认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。 材料与工艺是设计的物质条件，是产品设计的前提。任何一种产品只有与选用材料的性能特点及其工艺特性相一致，才能实现设计的目标和要求。 不同的产品，其作用不同，所选的材料也不同。如家具是办公、学习、休息用的，灯饰照明用的，汽车是运输用的。随着科技的进步和人类对材料的不断创造和认识，同一种产品也采用了不同的材料。 由此看来，材料和产品设计有关，材料也和时代有关，它是一个变化的因素。作为一个设计师应该了解材料的进步发展过程，以便合理的选用材料。 任何一个产品的设计都需要经过加工制作才能成为实用产品。不同的材料有不同的加工方法，如金属切削方法、注塑方法等等。在产品设计时同样要充分考虑的加工技术问题。3、设计材料应该遵循的原则 材料的外观考虑材料的感觉特性。根据产品的造型特点，民族风格，时代特征及区域特征，选择不同质感，不同风格的材料。 材料的固有特性：材料的固有特性应满足产品功能，使用环境，作业条件和环境保护的需要。 材料的工艺性：材料应具有良好的工艺性能，符合造型设计中成型工艺和表面处理的要求，与加工设备及生产技术相适应。 二、材料的感觉特性1、造型材料应该具有的特性1）感觉特性 感觉特性是指通过人的触觉和视觉对材料作出的综合印象。这种综合印象包括人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反映，或者由人的知觉系统从材料表面得出的信息。2）环境耐候性 这是指设计材料应能适应环境条件，经得起自然因素的变化和周围介质的破坏作用，即不因外界因素的影响或袭击而发生化学变化，以致引起材料内部结构改变而出现退色、粉化、腐朽甚至破坏。3）加工成型性 容易加工和成型的材料是设计的最佳材料，也是衡量设计材料好坏的重要因素之一。4）表面工艺性 不同的材料有不同的表面工艺处理方法，从而赋予材料表面以多种外观特征。表面处理可以提高材料的表面装饰效果，获得美观的外形，提高产品的经济价值。产品造型材料与工艺2概述 任何设计均必须通过材料来创造内容，设计的结果由加工后的特殊材料得以保证，设计很大程度上取决于材料的固有特性。 材料本身具有极为复杂的特性，在探讨造型时，设计师必须了解和掌握材料特性，正确评价材料特性，从材料本身推演出产品所需的结构和形式，能动地使用物质技术条件，将材料特性发挥到最大的极限。一、材料的分类 在工业设计范畴内，材料是指用于工业设计并且不依赖人的意识而客观存在的所有物质，因此设计材料涉及的范围非常广，从气态、液态到固态，无论是单一材料还是复合材料，都是设计的基础。1、按材料的来源分1、1 第一代天然材料 不改变自然界中所保持的状态，或只施加低度加工的材料，如木材、竹、棉、毛、皮革、石材等。 1、2 第二代加工材料 利用天然材料经过不同程度的加工而得到的材料，加工程度由低到高有人造板、纸、水泥、金属、陶瓷、玻璃等。1、3 第三代合成材料 利用化学方法将石油、天然气、煤等各种原料制造而得到的高分子材料，如塑料、橡胶、纤维等。1、4 第四代复合材料 拥有机、无机非金属乃至金属等各种原材料复合而成的材料。1、5 第五代智能材料或应变材料 随环境条件的变化具有应变能力，拥有潜在的功能的高级形式的复合材料。 2、按物质结构分类 3、按材料的形态分类3、1 线状材料 常见的有钢管、钢丝、金属棒、塑料棒、木条、藤条等。 3、2 板状材料 常见的板材有金属板、木板、塑料板、合成板、皮革、玻璃板、纸板等。 3、3 块状材料 常见的块材有木材、石材、泡沫塑料、混凝土、铸钢、油泥、石膏等。二、材料特性 材料的特性包括两个方面：一是材料的固有特性，即材料的物理特性和化学特性；二是材料的派生特性，即材料的加工特性和经济特性。 材料所呈现出的性能是材料内部结构的外在表现，受材料内部的微观结构所制约，材料的内部结构变化多端，因此材料的性能多种多样。1、材料的固有特性1、1 材料的物理性能1） 材料的密度 2） 力学性能 包括材料的强度、弹性和塑性、脆性和韧性、硬度、耐磨度。3） 热能性能 包括导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性。4） 电性能 包括导电性和电绝缘性。5） 磁性性能 材料的铁磁性（铁、钴、镍）、顺磁性（锰）、抗磁性。6） 光学性能 材料对光的反射、折射、投射的性质。1、2 材料的化学性能1）耐腐蚀性 材料抵抗周围介质腐蚀破坏的能力。2）抗氧化性 材料在常温或高温下抵抗氧化的能力。3）耐候性 材料在各种气候条件下，保持其物理化学性能不变的性质。2、材料的工艺特性 在产品造型设计中，精湛的工艺技术是实现产品最佳效果的前提和保障。一个好的设计者必须在构思上针对不同的材质和不同的工艺进行综合的全面考虑，必须通过工艺技术将其制作成产品。 材料的工艺性是指材料适应各种工艺处理要求的能力，材料的工艺性包括材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。它是材料固有特性的综合反应，是决定材料能否进行加工或如何进行加工的重要因素，它直接关系到加工效率、产品质量和生产成本等。2、1 材料的成型加工 造型设计中，材料在通过加工后，必须能构成并且能长期“记忆”住设计师所赋予它的应有形态，从而才能最终构成产品。材料的成型加工性是衡量产品造型材料优劣的重要标志。产品造型设计材料必须具备良好的成型加工性能。1）工艺方法 不同的材料有不同的成型加工方法。钢铁材料的成型加工工艺性能优良，而且成型方法很多，如铸造、锻压、焊接、切削加工等。塑料的可塑性特别强，几乎可以采用任何加工方法成型。 相同的结构和材料方式，采用不同的工艺方法，所获得的外观效果差异较大。相同的造型，由于所选材料和工艺方法不同，其造型结构也发生相应的变化，一直最终的外观造型效果也有一定的差别。2）工艺水平 材料、结构和工艺方法均相同，但由于工艺水平不同，所获得的产品质量也不同。例如熔模铸造比翻砂铸造可以的到更高的精度和表面质量。3）新工艺的采用 新工艺代替传统工艺是提高产品造型效果的有效途径。随着科学技术的发展，先进工艺和新技术不断涌现，如精密铸造、精密锻造等。4）工艺方法的综合应用 运用多种工艺方法，是增加造型的外观变化，丰富造型艺术效果的有效方法。造型设计中不要局限于传统的材料与工艺，更不要局限于某种工艺技术形成的造型特点和风格，要灵活运用多种加工手段，使造型充分表现材料本身身的质地美，或使相同的材料达到不同的质感效果。2、2 材料的表面处理 产品材料的表面主要解决产品的视觉与触觉的问题，具体包括色彩、光泽、纹理、质地等直接赋予视觉与触觉的一切表面造型要素。产品表面所需的色彩、光泽、肌理等，除少数材料固有的特性之外，大多数依靠各种表面处理工艺来得到。 根据产品的性能、使用环境、材料性质，正确选择表面处理工艺和面饰材料。1、表面处理的目的 表面处理技术是诸如电镀、涂装、研磨、抛光等能改变材料表面性能与状态的表面加工与装饰技术。 1）保护产品，即保护材料本身赋予产品表面的光泽、色彩、肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性。 2）根据产品造型设计的意图，改变产品表面状态、赋予表面更丰富的色彩光泽肌理等，提高表面装饰效果，改善表面的物理性能、化学性能及生物性能，使产品表面有更好的感觉特性。 表面处理技术，既可使相同的材料具有不同的感觉特性（同材异质感），又可使不同材料获得相同的感觉特性（异材同质感）。2、金属表面处理的分类（1）表面精加工处理A、切削和研削定义：利用刀具或砂轮对金属表面进行加工的工艺。效果：得到高精度的表面。B、研磨定义：是可以达到把金属表面加工成平滑面效果的工艺。效果：可以得到光面、镜面、梨皮面的效果。C、表面蚀刻定义：使用化学酸进行腐蚀而使得金属表面得到的一种斑驳、沧桑装饰效果的加工工艺。原理：用耐药薄膜覆盖整个金属表面，然后用机械或者化学方法除去需要凹下去部分的保护膜，使这部分金属裸露。接着浸入药液中，使裸露的部分溶解而形成凹陷，获得纹样，最后用其他药液去除保护膜。带塞子的抛光不锈钢容器 桌台设计 移动硬盘 （2）表面层改质处理 定义：表面层改质处理是通过化学或者电化学的方法将金属表面转变成金属氧化物或者无机盐覆盖膜的过程。 效果：改变金属表面的颜色、肌理及硬度，提高及金属表面的耐蚀性、耐磨性及着色性。水壶 MP4 （3）表面被覆处理原理: 通过在纪念树表面覆盖一层皮膜，从而改变材料表面的物理化学性质，赋予材料的表面肌理、色彩等。类别：A、镀层被覆定义： 利用各种工艺方法在金属材料的表面覆盖其他金属材料的薄膜，从而提高制品的耐蚀性、耐磨性，并调整产品表面的色泽、光洁度以及肌理特征，以提高制品档次。缺点：镀层色彩单调，对产品大小形状有所限制。B、涂层被覆定义：在金属材料的表面覆盖以有机物为主体的涂料层的加工工艺，也被称为涂装。目的：保护作用；装饰作用；特殊作用-隔热、防辐射、杀菌等。优点：能赋予产品丰富的色彩和肌理。缺点：涂层会老化和磨损，容易被划伤导致保护膜破损，使底层金属锈蚀。C、搪瓷和景泰蓝原理：用玻璃材质覆盖金属表面，然后在800度左右进行烧制而成。效果：使金属材料表面坚硬，提高制品的耐蚀性、耐磨性。赋予产品表面宝石般的光泽和艳丽的色彩，具有极强的装饰性。缺点：脆性高，不耐冲击，在急冷急热或变形冲击下，容易脱落。D、金银错定义：又称为错金银。市先秦时代发展起来出来的一种用金银装饰青铜器物表面的工艺。原理：在青铜器表面铸出或者錾刻出所需要的图案，铭文的凹槽，然后嵌入金银丝、片，捶打牢固，再用蜡石错磨，使嵌入的金银丝、片表面与青铜器的表面光滑过渡，最后用清水和木炭进一步打磨，使表面光泽更加光艳。特点：青铜和金银的不同色泽互相映衬，图案、铭文透出华丽和典雅。 吉而诺水龙头 明月椅 弹性回火钢椅 SIGG水壶 2、塑料的表面处理 一般来说，塑料的着色和表面肌理装饰，在塑料成型时可以完成，但是为了增加产品的寿命，提高其美观度，一般都会对表面进行二次加工，进行各种装饰处理。3、塑料表面处理分类： （1）表面机械加工处理 磨砂与抛光是常见的表面处理技术，也经常用在其它材料如金属、玻璃等的加工。 “Tohot”盐和胡椒摇罐 “生态”垃圾桶 （2）表面镀覆处理a.热喷涂定义：是一种采用专用设备把某种固化材料加热熔化用高速气流将其吹成微小颗粒加速喷射到基件表面上，形成特制覆盖层的处理技术。效果：使基件耐蚀、耐磨、耐高温b.电镀定义：金属电沉积技术之一，是一种用电化学在工件表面获得金属沉积层的金属覆层工艺。效果：可以改变固体材料的外观，改变表面特性，使材料耐腐蚀、耐磨，具有装饰性和电、磁、光学性能。种类：单金属电镀、合金电镀、复合镀、非晶态合金电镀、电刷镀c.离子镀定义：是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质离子化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时，把蒸发物或其他反应物蒸镀到基件上。效果：可以延长基件的使用寿命、赋予被镀材料光泽和色彩。数码相机 镜球灯 松下耳机 电镀喷头 （3）表面装饰处理 a.涂饰定义：把涂料涂覆到产品或物体的表面上，并通过产生物理或化学的变化，使涂料的被覆层转变为具有一定附着力和机械强度的涂膜。效果：着色、获得不同的肌理、防止塑料老化、耐腐蚀。b.丝网印刷定义：丝网印刷就是在丝网上涂一层感光材料，利用其感光前后可溶性的不同，经过感光后将不需要的部分洗去，从而控制何处能透过油墨，何处不能透过。塑料件的丝印，是塑料制品的二次加工（或称再加工）中的一种。效果：改善塑料件的外观装饰方法：平面丝印（用于片材和平面体）、间接丝印（异型制品）、曲面丝印（用于可展开成平面的弧面体）。c.贴膜法定义：是将印有花纹和图案的塑料薄膜紧贴在模具上，在加工塑料件时，靠其熔融的原料的热量将薄膜融合在产品上的方法。效果：装饰产品外观、传达产品信息d.热烫印法定义：是利用压力和热量将压膜上的粘接剂熔化，并将已镀到压膜上的金属膜转印到塑料件上的方法。效果：同贴膜法相似，可以美化产品外观、传达产品信息 诺基亚游戏手机N-GAGE 自行车赛头盔 “E.T.A”落地灯 软件盘 高尔夫球 塑料钱币 小结 塑料虽然是廉价的人造物，但是它所带来的价值一点都不廉价。经过不同的表面处理，它能体现出丰富多彩的变化，能够模仿其它材质，从而减少不必要的浪费，为产品带来更高的附加值。 科技是在不断进步的，关于塑料表面处理的技术在不断地发展。同时设计是无止境的，富于创意的设计师会利用不断更新的技术，把塑料的特性发挥地更加淋漓尽致。 产品造型材料与工艺3一、材料感觉特性的概念 对材料的认识是实现设计的前提和保证。早在1919年成立的包豪斯学院，就十分重视材料及其质感的研究和实际练习，师生们意识到材料的特性、功能等仅靠语言来理解是远远不够的，而应该运用材料进行造型训练并通过过实践操作深化理解，探究其美感。该院的伊顿曾写道：当学生陆续发现可以利用的各种材料时，他们就更加能创造具有独特材质感的作品。 通过这种实际研习后，学生们认识到周围的世界实在是充满了具有各种表情的质感环境，同时领悟到了若不经过材质的感觉训练，就不能正确把握材质运用的重要性。1、材料感觉特性的内容 材料感觉特性又称材料质感，是人的感觉系统因生理刺激对材料作出的反映或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息，是人对材料的生理和心理活动，它建立在生理基础上，是人们通过感觉器官对材料作出的综合印象。 材料感觉特性包含两个基本属性： 1）生理心理属性，即材料表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息，如粗犷与细腻、粗糙与光滑、温暖与寒冷、华丽与朴素、浑重与单薄、沉重与轻巧，坚硬与柔软、干涩与滑润、粗俗与典雅、透明与不透明等基本感觉特征； 2）物理属性，即材料表面传达给人的知觉系统的意义信息，也就是材料的类别、性能等。主要体现为材料表面的几何特征和理化类别特征，如肌理、色彩、光泽、质地等。 材料感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和视觉质感。按材料本身的构成特性可分为自然质感和人为质感。 A材料的触觉质感 材料的触觉质感是人们通过手和皮肤触及材料而感知材料表面特性，是人们感知和体验材料的主要感受。 (1)触觉质感的生理构成 触觉是一种复合的感觉，由运动感觉与皮肤感觉组成，是一种特殊的反映形式。运动感觉是指对身体运动和位置状态的感觉；皮肤感觉是指辨别物体机械特性、温度特性或化学特性的感觉，一般分为温觉、压觉、痛觉等。 触觉的游离神经末梢分布于全身皮肤和肌肉组织。人手是一种特殊的感觉器官，当手沿物体运动，跟物体接触时，肌肉紧张的运动感觉与皮肤感觉相结合，形成关于物体的一些属性，如弹性、软硬、光滑、粗糙等感觉。 触觉对事物的感觉是相当灵敏的，其灵敏度仅次于视觉。视觉对于人们认识事物和环境。确定对象的位置和形式、发展感觉和知觉，有着十分重要的作用。 (2)触觉质感的心理构成 从物体表面对皮肤的刺激性来分析，根据材料表面特性对触觉的刺激性，触觉质感分为快适触感和厌憎触感。人们对蚕丝质的绸缎、精加工的金属表面、高级的皮革、光滑的塑料和精美陶瓷釉面等易于接受。 (3)触觉质感的物理构成： 材料的触觉质感与材料表面组织构造的表现方式密切相关。材料表面微元的构成形式，是使人皮肤产生不同触觉质感的主因。同时，材料表面的硬度、密度、温度、粘度、湿度等物理属性也是触觉不同反应的变量。表面微元的几何构成形式干变万化，有镜面的、毛面的。 B材料的视觉质感 材料的视觉质感是靠眼睛的视觉采感知的材料表面特征，是材料被视觉感受后经大脑综合处理产生的一种对材料表面特征的感觉和印象。 (1)视觉的生理构成 在人的感觉系统中，视觉是捕捉外界信息能力最强的器官，人们通过视觉器官对外界进行了解。当视觉器官受到刺激后会产生一系列的生理和心理的反应，产生不同的情感意识。 (2)视觉质感的物理构成 材料对视觉器官的刺激因其表面特性的不同而决定了视觉感受的差异。材料表面的光泽、色彩、肌理、透明度等部会产生不同的视觉质感，从而形成材料的精细感、粗犷感、均匀感、工整感、光洁感、透明感、素雅感、华丽感和自然感。 (3)视觉质感的间接性 视觉质感是触觉质感的综合和补充。一般说，材料的感觉特性是相对于人的触感而言的。由于人类长期触觉经验的积淀，大部分触觉感受已转化为视觉的间接感受。对于已经熟悉的材料，即可根据以往的触觉经验通过视觉印象判断该材料的材质，从而形成材料的视觉质感。由于观赏质感相对于触觉质感的间接性、经验性、知觉性和遥测性，也就具有相对的不真实性，利用这一特点，可以用各种面饰工艺手段，以近乎乱真的视觉质感达到触觉质感的错觉。 (4)视觉质感的距离效应 材料的视觉质感与观察距离有着密切关系。一些适于近看的材质，在远处观看时则会变得模糊不清；而一些适于远看的材质，如移到近距离观看，则会产生质地粗糙的感觉。因此精心选用适合空间观赏距离的材质，考虑其组合效果，是十分重要的。 C、材料的自然质感 材料的自然质感是材料本身固有的质感，是材料的成分、物理化学特性和表面肌理等物面组织所显示的特征。比如：一块黄金、一粒珍珠、一张兽皮、一块岩石都体现了它们自身特性所决定的材质感。自然质感突出材料的自然特性，强调材料自身的美感，关注材料的天然性、真实性和价值性。 D.、材料的人为质感 材料的表面质感是人有目的的对于材料表面进行技术性和艺术性加工处理，使其具有材料自身非固有的表面特征。人为质感突出人为的工艺特性，强调工艺美和技术创造性。 随着表面处理技术的发展，人为质感在现代设计中被广泛地运用，产生同材异质感和异材同质感，从而获得了丰富多彩的各种质感效果。二、质感设计 任何产品无论其机能简单或复杂，都要通过其外观造型，使机能由抽象的层面转化为具体的层面，使设计的理念物化为各个应用实体。 现代设计中的质感设计作为产品造型的要素之一，随着材料科学和加工技术的不断进步以及物质材料的日益丰富，正日益受到设计师的青睐。 质感设计是工业产品造型设计中一个重要的方面，是对工业产品造型设计的技术性和艺术性的先期规划，是一个合乎设计规范的“认材-选材-配材-理材-用材”的有机过程。1、质感设计的形式美法则 形式美法则是人们长期实践经验的积累，是一种普遍原则，是造型设计中重要的造型原则。整体造型完美统一的原则，是一切造型美形式法则具体运用中的尺度和归宿。在产品造型设计中要善于发现和发挥功能、材料、结构、工艺等自身合理的美学因素，在设计创造中，运用形式美法则去发挥和组织起各种美感因素，达到形、色，质的完美统一。 质感设计的形式美法则实质上是各种材质有规律组合的基本法则，它不是凝固不变的，是一个从简单到复杂、从低级到高级的过程，它随着科技文化和艺术审美水平的发展而不断更新，应灵活掌握应用。1）调和与对比法则 调和与对比法则是指材质整体与局部、局部与局部之间的配比关系。各部分的质感设计应按形式美的基本法则进行配比，才能获得美的质感印象。调和与对比法则的实质就是和谐。2）主从法则 主从法则实际上就是强调在产品的质感设计上要有重点。所谓重点是指产品用材在并置组合时要突出中心，主从分明，不能无所侧重。质感的重点处理，可以加强工业产品的质感表现力。2、质感设计的运用原则 在产品造型的质感设计中，不同材料的综合运用可丰富人们的视觉和触觉感受。一个成功的产品设计并非一定要使用贵重的材料、由不在于多种材料的堆积，而是在体察材料内在构造和美的基础上，精于选用恰当得体的材料，贵干材料的合理配置与质感的和谐应用。 1）合理地使用材料，是根据材料的性质、产品的使用功能和设计要求正确地、经济地选用合适的材料。 2）艺术性地使用材料是指追求不同色彩、肌理、质地材料的和谐与对比，充分显露材料的材质美，借助于材料本身的素质来增加产品的艺术造型效果。 3）创造性地使用材料则是要求产品的设计者能够突破材料运用的陈规，大胆使用新材料和新工艺，同时能对传统的材料赋予新的运用形式，创造新的艺术效果。3、质感设计的主要作用(1)提高适用性 良好的触觉质感设计，可以提高产品的适用性。如在电子产品的外观设计中，表面有细小颗粒的亚光塑料受到人们的喜爱，这种塑料与传统的表面光滑、反光强的塑料相比，粗糙无光的表面摆脱了传统塑料的廉价感，无论是视觉还是触觉，都让人感到愉悦，尤其在触觉上，有良好的手感，使人乐于触摸。因此，一些产品操作部位的质感设计，使产品自身传达出如何正确操作的语义。 (2)增加宜人性 良好的视觉质感设计，可以提高工业产品整体设计的宜人性。材料的色彩配置。肌理配置、光泽配置，都是视觉质感的设计，带有强烈的材质美感，给人以丰富的视觉质感和美的享受。 (3)塑造产品的精神品位 产品的精神品位就是产品的意境。在质感设计中要使材质形象体现产品的意境，就应该创造性的没计材质形象，熟悉各种材料的感觉特性，把握好各种材料的对比效果，实现从材质形象到产品意境的飞跃。（4）达到产品的多样性和经济性 良好的人为质感设计可以替代和弥补自然质感，达到工业产品整体设计的多样性和经济性。例如，各种表面装饰材料，如塑料粘面板可以替代高级木材、纺织品。这些材料的人为质感具有普及性、经济性，可节约大量短缺的天然材料，满足工业造型设计的需要。 产品设计的多样性主要体现在两个方面：一是根据使用对象、使用环境、功能要求选用不同的材料；二是根据使用者的心理和生理要求，塑造产品的个性特征。(5)创造全新的产品风格 随着后现代主义的兴起，产品造型设计的观念也受到影响。后现代主义带来了一种全新的设计美学观念，给设计注入了新的生机和活力。它注重设计的情趣和文化内涵，强调设计的个性特征，注重研究人的心态和生活方式，使设计更加贴近生活。在设计中，设计师们大胆地选用各种材料，充分挖掘材料的表达潜力，并运用一些反常规的手段加工处理材料，出人意料地把差异很大的材料组合在一起，从而创造出令人惊喜的、全新的材质效果。三、材料的美感 材质美是产品造型美的一个重要方面，人们通过视觉和触觉、感知和联想来体会材质的美感。不同的材料给人以不同的触感、联想、心理感受和审美情趣，如黄金的富丽堂皇，白银的高贵、青铜的凝重、钢材的朴实沉重、铝材的平丽轻快、塑料的温顺柔和、木材的轻巧自然、玻璃的清澈光亮。 材料的美感与材料本身的组成、性质、表面结构及使用状态有关，每种材料都有着自身的个性特色。材料的美感主要通过材料本身的表面特征，印色彩、光泽、肌理、质地、形态等特点表现出来。 在造型设计中，应充分考虑材料自身的不同个性，对材料进行巧妙的组合，使其各自的美感得以表现，并能深化和相互烘托，形成符合人门审美追求的各种情感。1、材料的色彩美 材料是色彩的载体，色彩不可能游离材料而存在，色彩有衬托材料质感的作用。 材料的色彩可分为材料的固有色彩(材料的自然色彩)和材料的人为色彩。 2、材料的肌理美 肌理是由天然材料自身的组织结构或人工材料的人为组织设计而形成的，在视觉或触觉上可感受到的一种表面材质效果。它是产品造型美构成的重要要素，在产品造型中具有极大的艺术表现力。 任何材料表面都有其特定的肌理形态，不同的肌理具有不同的审美品格和个性，会对心理反应产生不同的影响。有的肌理粗犷、坚实、厚重，刚劲，有的肌理细腻、轻盈。柔和、通透。即使是同一类型的材料，不同的品种也有微妙的肌理变化。 根据材料表面形态的构造特征，肌理可分成自然肌理和再造肌理；而根据材料表面给人以知觉方面的某种感受，肌理还可分为视觉肌理和触觉肌理。3、材料的光泽美 人类对材料的认识，大都依靠不同角度的光线。光是造就各种材料美的先决条件，材料离开了光，就不能充分显现出本目的美感。光的角度、强弱、颜色部是影响各种材料美的因素。光不仅使材料呈现出各种颜色，还会使材料呈现不同的光泽度。光泽是材料表面反射光的空间分布，它主要由人的视觉来感受。 材料的光泽美感主要通过视觉感受而获得在心理、生理方面的反应，引起某种情感，产生某种联想从而形成审美体验。根据材料受光特征司分为透光材料和反光材料。4 材料的质地美 材料的美感除在色彩、肌理、光泽上体现出来外，材料的质地也是材料美感体现的一个方面，并且是一个重要的方面。材料的质地美是材料本身的固有特征所引起的一种赏心悦目的心理综合感受，具有较强的感情色彩。 材料的质地是材料内在的本质特征，主要由材料自身的组成、结构、物理化学特性来体现，主要表现为材料的软硬、轻重、冷暖、干湿、粗细等。 质地是与任何材料有关的造型要素，它更具有材料自身的固有品格，一般分为天然质地与人工质地。5、材料的形态美 形态作为材料的存在形式，是造型的基本要素。设计材料的形态通常分线材。片材和块材。不同的材料形态蕴含着不同的信息和情感 1）线材的美感 线材的特征与线的性质相似，具有长度和方向性，在空间有伸长的力量感，表现为轻巧、虚幻、流动、优美、灵活多变的造型特色。 2）片材的美感 片材是现代设计应用最多的材料。具有延伸感和空间的虚实感，其侧面具有线材的特征。 3）块材的美感 块材是一个封闭的形态，是实体最具像的存在，它不像线材和片材那么敏锐、轻快，而是稳重、扎实、安定的实体，具有重量感、充实感和较强的视觉表现力。 产品造型材料与工艺4一、金属材料的固有特性 在钢、铁和合金为代表的现代工业社会，金属材料以其优良的力学性能、加工性能和独特的表面特性，成为现代产品设计中的一大主流材质。 金属材料金属及其合金的总称 金属特性是有金属结合键的性质决定（金属有晶格结构的固体）。1、优良的力学性能1）较高的强度2）良好的弹性3）良好的塑性4）良好的刚度5）较高的硬度2、独特的物理性能1）密度较大2）优异的导电性、导热性3）神奇的磁性4）特有的色泽5）优美的音质3、抗氧化、抗腐蚀能力差4、热处理性能 热处理主要分为退火、正火、淬火、回火。5、多种表面加工工艺 主要有喷涂、电镀、氧化、磷化等涂镀方法，也可以赋予金属材料丰富的肌理和色彩。6、优良的成型性 制造和加工性能方面，金属材料的工艺性最好，主要有铸造、锻造、冲压、焊接、切削加工等。7、丰富的人文特性1）历史悠久（青铜）2）色泽眩目、高贵3）高品质的象征4）现代风格5）力量的代表8、成本高1）材料价格高2）加工成本高3）需表面处理的成本高9、可持续性较差二、金属材料的成型加工1、铸造 将液态金属(或合金)浇人铸型中使之冷却、凝固，这种制造金属制品的过程称为铸造成型，简称铸造。所铸出的金属制品称为铸件。绝大多数铸件用作毛坯，需要经过机械加工后才能成为各种机器零件；少数铸件当达到使用的尺寸和表面粗糙度需求时，也可直接作为成品或零件使用。铸造成型具有以下特点: (1)适用范围广 铸造成型几乎不受零件大小、厚蒲和复杂程度的限制，可以铸造壁厚范围为0.31000mm、长度从几毫米至十几米、质量从几克到几百吨的各种金属铸件；铸件形状可以非常复杂，例如汽车用多缸式水冷整铸汽缸体等。 (2)可铸造各种合金铸件 用铸造方法可以生产铸钢件、铸铁件、各种铝合金、铜合金、镁合金、钛合金及锌合金等铸件；对于脆性金属或合金，铸造是惟一可行的成型方法。 (3)铸造的成本低廉 铸件在一般机器生产中约占总质量的40-80。成本低廉的原因是：容易实现机械化生产；可大量利用废旧金属；与锻件相比，其动力消耗小，铸件形状、尺寸与零件比较接近，可节约加工工时和金属材料。 (4)存在问题 由于铸造成型工艺过程复杂，影响铸件质量的因素很多，常会使铸件产生气孔、夹渣、缩孔、晶粒粗大等铸造缺陷。且铸件的力学性能比锻件低，因而限制了铸件的应用范围。（1）砂型铸造 在铸造生产中，将液体金属浇人砂质铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的方法称为砂型铸造。砂型铸造具有适应性广、生产设备简单、成本低等优点，是铸造生产中最基本、应用最广泛的方法。 砂型铸造的主要工序有：制造铸模，制造砂铸型（砂型），浇注金属液，落砂，清理等。（2）熔模铸造 熔模铸造也称失蜡铸造或精密铸造，是指用易熔材料(通常用蜡料)制成校样，然后在模样上涂挂耐火涂料，经硬化后，再将模样熔化、排出型外，从面获得无起模斜度、无分型面、带浇注系统的整体铸型进行铸造的方法。熔模铸造工艺过程 熔模铸造工艺过程包括：压铸蜡模、组装蜡模、结壳脱蜡、浇注、落砂和清理。 压铸蜡模 首先根据铸件的形状尺寸制成比较精密的母模，然后根据母模制出比较精密的压型；再将蜡料加热至糊状后，在一定压力下压入压型内，待蜡料冷却凝固后便可从压型中取出，然后修去毛刺，即得单个蜡模。 组装蜡模 蜡模一般均较小。为提高生产率、降低铸件生产成本，通常将若干个蜡模焊接在一个预先制好的直浇道棒上构成蜡模组，从而实现一型多铸。 结完脱蜡 它是在蜡模组上涂挂耐火材料(多用水玻璃和石英粉配制)后，放人硬化剂(通常是氯化铵溶液)中固化。反复涂挂37次，至结成512mm的坚硬型壳为止。再将型壳浸泡在8595度的热水中，使蜡模融化而脱出，制成壳型。 浇注 在浇注前，通常要将壳型送入加热炉(800一1000)进行焙烧，以去除壳型中的水分、残余蜡料和其他杂质，并使壳型的硬度提高。为提高合金的充型能力，防让浇不足、冷隔等缺陷，要在熔烧出炉后趁热(600一700)进行挠注。浇注时，为防止壳型破裂，常将壳型故入铁箔中，用砂将其包围、填紧。 落砂和清理 待铸件冷却后，将壳型破坏，取出铸件，然后切除浇冒口。 熔模铸造的主要优点是： 铸件的尺寸精度较高，表面质量好，可节省加工工时，对一些精度要求不高的零件，铸出清理后可直接进行装配使用，是少或无切削加工工艺的重要方法； 因型壳在预热后挠注，故可生产出形状复杂的薄壁铸件(最小壁厚0.7mm)； 由于熔模铸造的完型由石英粉等高温耐火材料制成，因此各种金属材料都可用熔模铸造。一些仿古工艺品也常用熔模铸造方法进行铸造。 熔模铸造的主要缺点是：生产工艺过程繁杂、生产周期长(4-15天)，铸件成本比砂型铸造高。此外，熔模铸造难以实现全部机械化、自动化生产，且铸件不宜过大，一般为几十克到几千克，最大不超过25kg。（3）金属型铸造 用金属材料制成的铸型称为金属型。液态合金依靠重力浇人金属铸型获得铸件的方法，称为金属型铸造。由于金属型是用铸铁、钢或其他合金制成，能反复多次使用，所以习惯上又把金属型铸造称为硬模铸造或永久型铸造。 与砂型铸造相比，金屑型铸造的主要优点是：能实现“一型多铸”，便于机械化和自动化生产，大大提高了生产率，改善了劳动条件；铸件尺寸精度高，表面质量好；铸件冷却速度快，结晶晶粒细小，组织致密，具有较高的力学性能(铸件抗拉强度比砂型铸造高10一20)。 其主要缺点是：制造铸型的成本高，周期长，铸造上艺要求严格；不宜生产大型、复杂铸件。金屑型铸造主要适用于成批生产非铁金属铸件，如铝合金、镁合金、铜合金等中小型铸件。（4）压力铸造 压力铸造简称压铸。是指将熔融金属(液态或半液态)在高温高压下快速充型，并在压力下冷却凝固的铸造方法。 压力铸造的主要优点： 铸件的精度和表面质量较其他铸造方法均高，因此，压铸件不经机械加工或仅个别表面进行少量加工，即可使用； 由于压型精密，又增加了在高温下高速充型的能力，极大地提高了合金的充型能力，故压铸可铸出形状复杂的薄壁件，或直接铸出小孔、螺纹等； 因铸件冷却速度快，又是在压力下结晶，所以铸件表层晶粒致密，强度和硬度都较高，铸件的抗拉强度比砂型铸造提高25一30； 压铸的生产率比其他铸造方法高，易实现自动化生产。（5）离心铸造 离心铸造是指将液态金属浇人高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下充满铸型并结晶的铸造方法。 离心铸造的主要优点是： 可利用自由表面生产圆简形铸件，省去型芯和浇注系统。因此，省工、省料，降低了铸件成本； 在离心力的作用下，铸件由外向内定向凝固，有利于气体、熔渣的排除，故铸件组织致密，极少有气孔、夹杂等缺陷； 熔融金届受离心力的作用，充型能力强，便于生产流动性差的合金及薄壁件。 离心铸造的缺点是：内壁尺寸偏差大且质量较差，不适于铸造密度偏析大的合金及轻合金，如铅青铜、铝合金、镁合金等。铸件结构工艺性 铸件的结构是指铸件的外形、内腔、壁厚、壁间的连接形式、加强肋和凸台的安置等。铸件结构助工艺性是指所设计的零件在满足使用性能要求的前提下，铸造成型的可行性和经济性。A、铸件质量对结构工艺的要求1）铸件的壁厚应合理、均匀2）壁间连接要合理 不同壁厚之间要逐渐过渡，壁的转弯处要有圆角，壁间连接应避免交叉和锐角。3）尽可能避免铸件上的大平面B、铸件工艺对铸件结构的要求1）尽量减少分型面2）尽可能使铸件分型面平直3）尽可能减少芯子或不用芯子4）平行于起模方向的非加工壁应有结构斜度 设计一个铸件的形状、结构和尺寸时，不仅要考虑其使用性能、与相关零件的配合等问题，而且要从铸件质量、铸造工艺的角度去综合考虑才比较全面。在生产中，产品设计人员与铸造技术人员共同商定铸件的形状、结构和尺寸，往往能取得较为满意的结果。有时，在对铸件外形和性能几乎没有影响的情况下，只得对结构作很小的改变就会给铸造生产带来很大方便。2、金属塑性加工 金属塑性加工又称金属压力加工是在外力作用下，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状，尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。 轧制：使金属坯料通过一对旋转轧辊间的空隙受到压延而产生塑性变形的加工方法。 挤压：将金属坯料放在模具内，从一端的模孔中挤出而产生塑性变形的加工方法。 拉丝:把金屑坯料拉过拉丝模的模孔而产生塑性变形的加工方法。 自由锻造:将金属坯料放在上下砧之间，在冲击力或静压力下产中塑性变形的加工方法。 模型锻造:将金属坯料放在具有一定形状的模膛内，在冲击力或压力下产生塑性变形的加工方法。 薄板冲压:将金属板料放在冲模间，通过冲压使板料产生切离或变形的加工方法。（1）自由锻造 锻造生产可分为自由锻造(无型锻造)和模型锻造(模锻)两种。自由锻造时金属在上、下两砥铁间产生自由变形。 自由锻造所用的没备、工具有极大的通用性，最适合用于形状较简单的单件或小批生产件及修理单间。 自由锻造对锻工的技术水平要求较高，劳动条件较差，金属损耗大，生产率较低。自由锻生产特点 自由锻时，坯料只有部分表面与上、下砧接触而产生塑性变形，其余部分则为自由表面，所以要求锻造设备的吨位比较小。自由锻的工艺灵活性大，需要更改锻件品种时，生产准备的时间较短。 自由锻的缺点是生产效率低，锻件精度不高，机械加工余量较大，不能锻造形状复杂的锻件。手工自由锻 手工自由锻简称手工锻，是靠人力和手工工具使金属变形。因此，手工锻只能生产小型锻件。（2）胎模锻 胎模锻是在自由锻设备上用胎模生产零件的锻造方法。胎模不固定在自由锻锤上，而是使用时放上去，用完后取下来。胎模锻是介于自由锻与模锻之间的一种锻造方法。在中小型锻件的生产中，广泛采用自由锻制坯、胎模锻成形的工艺方法。（3）模锻 将坯料加热后放在上、下锻模的模膛内，施加冲击力或压力，使坯料在控膛内产生塑性变形，从而获得与模膛形状相同的锻件，这种锻造方法称为模型锻造(简称模锻)。 模型锻造与自由锻造相比具有如下特点：有较高的生产率；锻件尺寸精确，加工余量少；可以锻造出形状比较复杂的锻件，可节省金属材料，减少切削加工工作量，降低零件的成本。 但是，模型锻造使坯料整体受压同时变形，变形抗力较大，要求使用吨位数大而精确的设备；所用的锻模是用贵重的模具钢经复杂加工制成的，所以成本较高，适用于大批量生产。但受设备吨位的限制，一般限于生产150kg以下的小型锻件。（4）冲压 板料冲压工艺在工业生产中有着十分广泛的应用，特别是在汽车、拖拉机、航空、家用电器、仪器、仪表等