设计材料及加工工艺概论PPT课件

1、国际工业设计协会理事会(International Council of Societies of Industrial Design,ICSID) ： 就批量生产的产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。第1页/共71页关于这门课程产品设计专业必修的基础专业课程，在产品设计专业课程体系中有重要地位。重要性研究材料的工艺特性，主要包括成型工艺、连接工艺、表面处理工艺。研究内容5大材料的工艺特性，包括金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷。研究范畴第2页/共71页设计师对产品的外观和外形是负有责任的。产品外形是材料经过加工制

2、造的结果。所以，设计师需要了解材料特性和加工工艺。学习材料与工艺的重要性第3页/共71页 究竟设计、材料及工艺它们之间的关系是怎样的呢？设计材料工艺学习材料与工艺的重要性第4页/共71页材料及工艺材料及工艺是产品设计的物质技术条件，是产品设计的基础和前提。材料特性影响产品设计:维持产品形态满足产品功能要求设计、材料及工艺之间的关系Relation设 计设计通过材料及工艺转化成实体产品，材料及工艺通过设计实现其自身的价值。产品设计只有选用材料的性能特点及其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。学习材料与工艺的重要性第5页/共71页瓦西里椅，采用钢管弯曲的工艺，运用到椅子设计上，出现新的形

3、态。新材料新材料为设计的可行性创造条件，对设计提出要求，给设计带来飞跃，出现新的设计风格，产生新的功能、新的结构和新的形态。学习材料与工艺的重要性第6页/共71页20世纪三四十年代以后，由于合成树脂的迅速发展和高频技术胶合技术的应用，产生了一种新的椅子形态胶合板椅。新工艺新材料伴随新工艺出现，当然，也可以在现有的材料上开发，可以产生很多设计形式的可能。学习材料与工艺的重要性第7页/共71页“鸟巢”跨度330多米，中间没有一根柱子，这样的结构，需要一种抗拉、抗压和抗弯强度大的特种钢材做支撑柱。一种特殊钢材，叫Q460-Z35，厚度达到110毫米，国内在民用钢结构建筑上还是第一次应用，为特殊研制。

4、河南舞阳钢铁厂的科研新设计新的设计构思也要求材料与工艺来实现。这对材料及工艺提出了新的要求，促进了材料科学的发展和工艺技术的改进与创新。学习材料与工艺的重要性第8页/共71页 拿到设计项目后，需要想象和逐步形成将被加工产品的外形。有了良好的材料与工艺的知识基础后，就可以提出一系列可能设计方案，又能在一定程度上确信它们是可被加工的。确信它们是可被加工的。学习材料与工艺的重要性第9页/共71页 产品设计评审中，要进行可制造性的讨论。设计师要有精神准备去维护设计方案的合理性。在设计过程中，与工程人员有必要进行沟通和协作。设计师必须了解材料及加工的知识。学习材料与工艺的重要性第10页/共71页产品设计

5、过程的一般模式产品设计过程的一般模式Design flow chart 1. 确定问题。2. 收集资料和信息。3. 列出可能的方案。4. 检验可能的方案。5. 选择最优秀方案。6. 施行方案。实际产品开发过程中，实际产品开发过程中，材料、工艺对设计的作材料、工艺对设计的作用和影响是怎样呢？用和影响是怎样呢？第11页/共71页案例一案例一 银行柜台设计银行柜台设计效果图设计阶段这一阶段属于造型设计，由工业设计师从客户需求、使用功能、审美要求出发进行方案设计，选择若干方案进行下一步。第12页/共71页结构分析阶段这一阶段属于工程设计，由结构工程师从材料生产工艺出发，检验造型设计方案，选择最优方案，

6、很多时候需要修改方案，甚至更换方案，这一阶段，需要工业设计师的相互配合。样品实制阶段这一阶段主要是在确定方案后，在进行批量生产前，一个必不可少的环节，检验生产工艺、表面精度、生产成本等相关因素，有需要的话，要做适当的修整。第13页/共71页在这个产品的开发过程，工业设计师需要了解的材料工艺主要是金属薄板的塑形成型技术。一块铁皮是怎样制作成宝马汽车的？第14页/共71页都经过了哪些环节？ 出色的摄像头不仅需要有出色的效果，同样，也要有吸引人的外观。成功的外观设计，需要出色的设计理念，但要把将这理念在具体实物体现出来，又需要精湛的工艺。 案例二摄像头设计造型设计阶段第15页/共71页因为是新开模具

7、，从设计到实际的注塑，有许多问题都有待解决。因为如果如果产品产品结构设计的结构设计的不合理，就容易引起产不合理，就容易引起产品的各种缺陷：缩印、品的各种缺陷：缩印、熔接痕、气孔、变形、熔接痕、气孔、变形、拉拉毛、毛、飞边飞边 。模具、生产设计阶段装配阶段第16页/共71页在这个产品的开发过程，工业设计师需要了解的材料工艺主要是塑料成型技术。第17页/共71页设计材料与工艺研究的三个内容 三大内容 1.成型工艺 2.连接工艺 3.表面处理 五种材料 1.金属 2.塑料 3.玻璃 4.木材 5.陶瓷第18页/共71页选择合适的材料与工艺能够更好地表达设计师的设计思想满足使用要求体现风格与创意、质感

8、选材要求选材要求材料创新材料创新 传统材料的新用法、新材料的采用材料设计材料设计 成本 材料本身 工艺性应与加工设备和生产技术相适应 健康及环保 经济 实用 美观第19页/共71页 材料的特性和加工成型工艺制约设计师的设计自由，同时材料特性与新工艺会带给设计师灵感 材料：不能做什么对设计的制约 能做什么创造性地探讨材料的应用设计师赋予材料真正的价值使用价值审美价值第20页/共71页门把手管理家中电器、燃气开关第21页/共71页第22页/共71页可以缩小的概念电池：One = TwoOne = Two第23页/共71页2050年的伊莱克斯概念洗衣机第24页/共71页第25页/共71页超概念积分绳

9、投影器第26页/共71页第27页/共71页绝对安全的自行车锁系统第28页/共71页第29页/共71页便携急救医疗设备第30页/共71页概念智能控温茶具设计第31页/共71页大电池吃小电池 节能1号电池设计第32页/共71页第33页/共71页1、程能林编产品造型材料与工艺， 北京理工大学出版社2、江湘云编设计材料及加工工艺， 北京理工大学出版社3、闫 卫编工业设计师必备的材料与工艺常识，机械工业出版社推荐书目第34页/共71页什么是材料（什么是材料（material）呢？很简单，向四周看看，）呢？很简单，向四周看看，你看到了什么你看到了什么？我们穿的衣服是由各种材料制成的。我们的宿舍是由各种材料

10、建成的（大部分是人工合成的）。窗户上的玻璃，吃饭用的碗、勺子，我们无论往哪儿看，映入眼帘的都是各种材料。 广义地说材料是指包括人们思想意识之外的所有物质。狭义地讲材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。第35页/共71页 学学会根据产品造型设计的目的和要求，灵活地利会根据产品造型设计的目的和要求，灵活地利用各种材料的内在功能和表面特征，合理地选择材用各种材料的内在功能和表面特征，合理地选择材料的加工工艺，设计出功能好、性能高、款式新颖料的加工工艺，设计出功能好、性能高、款式新颖的产品！的产品！第36页/共71页本课程学习的重点、难点n重点金属和非金属常用造型材料的特点和成

11、型工艺u难点难点如何充分利用造型材料及其成型工艺，实现完美的造型设计特别是造型结构的合理性、可加工性、材料的合理性第37页/共71页第一章第一章 概概 论论人类的生存离不开材料一种崭新技术的实现，往往需要崭新材料的支持 例如：实现光通讯技术，离不开1970年制成的光导纤维材料的支持先进的技术反过来促进新材料的诞生翻开人类进化史，材料的开发、使用和完善贯穿其始终第38页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 远古的石器时代，人类懂得研磨，用锋利并形状规整的势头制成匕首，斧头和枪尖等。石器时代第39页/共71页 后来，出现了焙烧陶器，即利用塑性好的粘土，通过烧结而成发明了制陶术。1.1 设计与材料

12、设计与材料后石器时代第40页/共71页 在青铜器时代青铜器时代，利用青铜的熔点较低，硬度高，便于铸造的特征，制作成食器、酒器、装饰品和兵器。1.1 设计与材料设计与材料第41页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 到了铁器时代铁器时代，出现了以铁为主的一系列金属和合金材料，被用以制作各种手工艺器具、家庭器具、农生产工具以及武器等。第42页/共71页 工业革命以后，科学技术日新月异，新材料不断涌现。发展到今日，出现各种材料百家争鸣的局面。1.1 设计与材料设计与材料第43页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 以家具中的椅子为例，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

13、成、相互影响、相互促进和相互制约的。 古希腊时期-石椅第44页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 后来出现用木材制作家具。我国明代家具，在家具发展史中占有重要地位。明式椅子具有简、厚、精、雅之特色，所用木材多为紫檀木、黄花梨木、杞梓木，红木、乌木、铁力木和楠木等。 明代家具-圈椅线条挺拔秀丽、流畅，纹理自然华美第45页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 工业革命后，新材料不断出现。由马谢尔布鲁耶(Marcel Breuer)领导的家具改革，开辟了家具设计新的一页,设计制造出了世界上第一张以标准件构成的钢管椅瓦西里椅。首创了世界钢管椅的设计，突破了原有木制椅子的造型范围。轻巧优美、华贵高

14、雅、结构坚固第46页/共71页 20世纪三四十年代以后，由于合成树脂的迅速发展和高频胶合技术的应用，产生了一种新的椅子形态胶合板椅，它改变了原有木材的特性，其结构、强度等均发生了变化，赋予椅子新的造型风格。n 胶合板椅1.1 设计与材料设计与材料第47页/共71页 新的合金技术和合成化学技术也为椅子提供了各类高性能的轻质合金材轻质合金材料及高分子聚合材料料及高分子聚合材料，这一系列材料的问世，为椅子造型设计开辟了更广阔的领域。 n S形塑料椅 1.1 设计与材料设计与材料第48页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 用乙烯基布缝制成一个锥状袋子，内装颗粒状聚苯乙烯泡沫球，此款布袋椅完全抛弃了

15、家具设计的结构，适宜使用者所采取的各种坐姿。n Sacco椅第49页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 各种新材料、新工艺的出现，给椅子造型带来了新的生机，为椅子造型设计提供了更多的造型方法和手段，产生了完全崭新的造型风格。n 玻璃椅子 第50页/共71页1.1 设计与材料设计与材料 材料的不同，必然带来设计的不同，新的材料会产生新的设计，产生新的造型形式，给人们带来新的感受。 充气椅子第51页/共71页材料与工业设计（一）材料是设计的物质基础（二）材料与设计相互促进（三）材料工艺知识对设计师的重要性第52页/共71页1.2 产品造型设计的物质基础产品造型设计的物质基础产产品：是由一定的材

16、料经过一定的加工工艺而构成品：是由一定的材料经过一定的加工工艺而构成的，是功能、形态和材料三要素的和谐统一。的，是功能、形态和材料三要素的和谐统一。产产品造型设计：工业产品技术功能设计与美学设计品造型设计：工业产品技术功能设计与美学设计的结合统一，集现代科学技术与社会文化、经济和的结合统一，集现代科学技术与社会文化、经济和艺术为一体，是人类有目的的创造活动。艺术为一体，是人类有目的的创造活动。第53页/共71页1.2 产品造型设计的物质基础产品造型设计的物质基础材料是工业造型设计的物质基础。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

17、与工艺是设计的物质技术条件，是产品设计的前提，它与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素，而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。 第54页/共71页1.3 材料设计材料设计材料设计的内容n以包括以包括“物一人一环境物一人一环境”的材料系统为对的材料系统为对象象n将将材料性能、使用、选择、制造、开发、废弃材料性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护看成一个整处理和环境保护看成一个整体体n着着重研究材料特性与人、社会、环境的谐调关重研究材料特性与人、社会、环境的谐调关系系n对对材料的工学性、社会性、经济性、历史性、材料的工学性、社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题

18、进行平衡和把生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握握n积积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，使材料特性与产品的功能达到和谐统一使材料特性与产品的功能达到和谐统一第55页/共71页1.3 材料设计材料设计 有意识地运用各有意识地运用各种新技术和新手段来种新技术和新手段来创造新材料，运用具创造新材料，运用具有新的组合方式、新有新的组合方式、新的形态和新的性质的的形态和新的性质的各种材料进行新产品各种材料进行新产品的开发。的开发。 第56页/共71页1.3 材料设计材料设计n从产品出发从产品出发 功能 用途n从原材料出发从原材料出发 发挥材料特性 开拓产品新功能原材料原材料原材料所原材料所具