设计工程学基础

1、设计工程学基础DESIGN & ENGINEERING 技术从何而来 产品里外里外功能的实现体功能的传达体结构电子，微电子机械,磁etc.结构，机构力材料成型表面处理课程安排1ST 设计材料学2ND材料加工与工艺3RD结构4TH机构5TH认识什么是材料了解每种材料的工艺方法产品的结构，力学背景知识学习机械原理相关知识考核三次阶段性作业或者测试参考书目王受之-讲述产品的故事产品设计工艺产品的诞生先来看一个例子用户 研究市场 研究趋势定位前瞻性战略-美感的-金属的浑然天成-高端的Etc.设计实施测试评估人机测评跌落实验市场动态-预想图-草图-2D-3D渲染-外观手板-结构文档-结构手板-有

2、限元测试-模具文档-试模-开模一般设计流程V3 RazorThe First Blade Phone of Motorola-美感的-金属的浑然天成-高端的材料，组件，功能，形态技术-高端的材料，组件，功能，形态技术EL 冷光源镀镍钢合金化学蚀雕铝、镀镍钢合金、钢化玻璃、结构再来看一个例子产品设计师所需要做的明晰设计需求设计目标-预想图-草图-2D-3D渲染配色工艺标注丝网印刷文档外观手板产品设计师所需要做的-预想图明晰设计需求设计目标-草图-2D-3D渲染配色工艺标注丝网印刷文档外观手板Hsg A t=0.6mmPCB t=0.8mmHsg B t=0.9mmKeypad+Metal Dom

3、e +finger writing1. 4mmHsg D t=0.8mm21.0 mmHeight limit 1.4mm0.1 GapBattery t=4.9 810mABattery Cover t=0.8mm5.3 mmLower Unit6.0 mmBattery PackPCB =0.6mm9.7 mmUpper UnitSlot hinge =3.3mm 0.1 Gap Sponge 0.4mm Sponge 0.4mm Sub Lens with adhesive 1.4mm1.0mmHsg A t=0.8mmHsg A t=1.2mm Main LCD 2.9mmHsg A

4、t=0.6mmHsg C t=0.8mmHsg C t=1mm0.2 Gap0.1 GapVibrator t:3.7mmPCB=0.6mmKeypad+Metal Dome 1.2mmHsg C =1mm0.65 Gap2.8 Gap (hinge moving area )3.4mm(Updated)Camera 7.85mm2D rendering1 13D 细节调整经过千锤百鍊的细节调整在建构3D表面的过程中，设计师必须不断的跟机构工程师讨论各个组件干涉、以及创意实现性的问题，经过千百次不断的沟通协调，设计师必须在理性的实用以及感性的美感之间不断的取捨，最终完成各个部份的细节处理。精密

5、外观组件及3D渲染预先摩拟材质细节及外观顏色初步的3D模型完成后，在製作精细模型之前，将设计师理想中的材质贴到3软件中，渲染出理想的精细模型预视图，设计师并可藉由此3D渲染图与市场及机构设计人员讨论市场定位以及量產实现性，更可提供给製作精细模型的工厂当做製作模型的参考。Metal hair lineCarbon FiberIMD partInternal antenna ChromeTrue metal with spin hair line finishedPunch detailTrue metal thickness 0.5mm + PC/ABS thickness 0.5 = 1 mm

6、严格测试五年加速老化实验摩托罗拉的“五年加速老化实验”（ALT）是一种严格的实验室检测过程，它模拟五年的现场使用情况。为达到组装原件和工艺品质上的先进标准，摩托罗拉手机经过了严格的设计、生产和检测等程序。摩托罗拉手机的设计宗旨是最少限度地减少维修费用和故障时间。ALT：掉落测试：150cm 确保滑盖十万次以上仍然能正常操作确保滑盖十万次以上仍然能正常操作PauseMATERIAL材料材料的分类塑料金属木材玻璃陶瓷皮革织物一次元材料指具有一定断面形态的连续材料线，杆，棒，型材等。二次元材料指平面材料，薄膜，板三次元材料立体形态的材料原木，铝锭等材料的特性科技属性物理特性 密度，导电性，导热性，热

7、胀性，磁性etc.化学特性 在各种温度，压力，光电磁作用下对各种介质的化学反 应及自身可以发生的化学变化特性力学特性 材料对外力所导致的弹性形变，塑性形变，硬物压入 甚至断裂破坏的抵抗能力，强度，刚度，塑性，硬度等加工工艺特性 指材料适应各种加工和工艺处理要求，最终成为目标 制品的能力人文特性 受地域文化及个人经验的影响，与人的生理感受， 心理感知相关的特性。经济特性 材料经济性指标，包括材料价格，加工成本等。环境协调特性 良好的使用性能，对资源和能源消耗少，对生态 环境污染小，可再生回收利用等材料的历史金铜青铜铁铸铁钢合金钢轻合金耐热不锈钢聚合物和弹性体木材皮革胶橡胶合金合成物麦秆砖纸金属陶

8、瓷与玻璃石火石陶玻璃瓷耐火材料水泥石英酚醛塑料PLASTIC塑料塑料塑料是以高分子合成树脂为主要成分的，具有良好的可塑性的有机材料。合成树脂以原油和天然气为原料的人工合成的高分子聚合物。什么是塑料？塑料的分类根据聚合物的元素及其排列和化学构型，塑料被分为70-80族，每族又包含大数量成员根据塑料热性能的不同，分为热塑型和热固型thermoplastics and thermosetsThermoplastics 受热后软化甚至融化，冷却后硬化，此后还可以重复加热塑性性能不变Thermosets 一旦固化成型后就不能再次熔化和溶解，再次加热导致材料分解变形。塑料按照其应用，分为通用塑料和工程塑料

9、，通用塑料价格低廉，工程塑料指具有某些金属性能，能承受一定外力，具有较高的机械强度。塑料的分类制品重量轻良好的缓冲韧性塑性好无限着色性透明性电绝缘性，阻热性一定的耐化学药品性及腐蚀性出色的表面加工工艺性防水性，气密性热塑性塑料大多不能耐受高温，高温下分解或软化。低温脆性可燃性连续载荷下蠕变静电聚集损坏后修复困难塑料老化现象对环境的污染塑料的一般特性如何识别？HDPE高密度聚乙烯LDPE低密度聚乙烯PP聚丙烯PVC聚氯乙烯ABS丙稀晴丁二烯苯乙烯PMMA有机玻璃乙酸纤维素（CA） 聚对苯二甲酸乙二醇酯（PETHDPE 高密度聚乙烯蜡质肌理热塑 价廉 半透明 白蜡色 质硬 弹性好 耐风雨 好的低温

10、韧性 良好耐冲击性 耐化学药品性 多种加工工艺成型收缩率大 易发生蠕变热塑 低成本 半透明 白蜡色 中等硬度透气性好 防水性好 良好的韧性 耐候性好 耐化学药品性 吸水率低 多种加工工艺表面电镀及印刷性能差，不易粘接LDPE低密度聚乙烯热塑 价廉 密度低 半透明 薄膜透明度高 硬度高 光泽好 难以划伤 表面质量优异较高的软化温度 透气性高于PE,良好耐化学药品性，优异的抗弯曲疲劳性及韧性，机械强度可以尼龙相比；表面处理后可做电镀处理，电镀制品耐热性优于ABS塑料，耐候性差，不利用制作户外产品；加工工艺性优，制品尺寸稳定，热膨胀系数小。优异弯曲性能PP 聚丙烯最为廉价的塑料聚丙烯（PP）注铸 材

11、料特性：透明度和颜色的多种选择,低密度、抗热性强,良好的硬度、牢度和强度平衡性,加工方式简单而灵活,优秀的抗化学物质性更多信息：htttp:/典型用途: 家具、包装、照明设备、食物包装、桌垫、文件夹、便签纸盒生产商：Emsdetten公司 设计商：Emsdetten公司设计工作并不仅限于创造美丽的形状和完善的功能，而常常是在避免大规模生产的同时寻找降低单品价格和加工成本的方法。简单地说就是要寻找一种产品，它既适合大规模生产；利用规模生产降低单件成本，同时又无需的满足大规模生产而进行高额投资和高量产出。廉价热塑 透明-不透明 任意着色 密度高 耐候性好硬质聚氯乙烯 力学性能好，尺寸稳定性好，应用

12、于建筑门窗，管道，百叶窗软质聚氯乙烯 柔韧性好，具有橡胶特性，制作雨衣，农膜等PVC 聚氯乙烯注铸、吹塑或挤压成型材料特性： 有弹性、容易上色，有多种硬度供选择，能够挤压成型、注铸和吹塑，能用玻璃纤素强化，能在低温下保持其特性，可以印刷、回收利用，良好的抗撕拉和磨损性，良好的抗晒和防海水性，良好的抗油和化学物质性更多信息：htttp:/典型用途: 食物包装、电子产品、软性饮料瓶、米勒啤酒瓶 生产商：Rexite Spa公司设汁商：Raul Barbieri 米兰 PVC可能是应用最为广泛的塑料材料之一，从日常生活的塑料门窗到，水管、檐槽、鞋、电缆绝导体、玩具、注模产品的,亮体、挤压成型产品、玻

13、璃装配、包装、信用卡。等等，几乎到处都有它的踪影，同时PVC材料也是比较廉价的塑料材料之一。ABS钢模注铸材料特性：在低温下也能保持很好的抗压强度硬度高、机械强度高抗磨损性好、比重轻相对热量指数高达80c在高温下也能保持很好的尺寸稳定性防火、工艺简单光泽度好、易于上色，相对其他热塑性塑料来说成本较低更多信息：htttp:/，htttp:/典型用途 电子消费品、玩具、环保商品、汽车仪表板、门板、户外护栅。 HP惠普打印机生产商：HP惠普设汁商：ZIBA design 丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)是一种热塑性塑料合成聚合物树脂，它的平衡性能很好，能被裁剪以适合特殊需求。它的主要物理特性是：坚硬、牢

14、固。树脂等级的ASS能像人造橡胶(或橡胶)一样具有弯曲性能。其中，聚丁二烯提供很好的抗压强度，非结晶苯乙烯热塑性塑料使ABS的加IT艺更为简单(在模具中更易流动)，而丙烯腈则增加了ABS的牢度、硬度与抗腐蚀性。有效控制这3种成分使设计师能根据最终产品的需要设计其弹性程度。可能也正因为这一点，ABS能广泛地应用于家用产品与白色产品之中。尽管它不像其他工程聚合物那样坚韧，但它能有效控制成本。常用！丙稀晴丁二烯苯乙烯 （ABS工程塑料） ABS注射铸模，TPO注射铸模材料特性：低成本、多种生产方式，良好的抗化学物质性，表面硬度高、防划痕，结构稳定性好、高抗压性，优秀的结构强度和硬度更多信息：httt

15、p:/，htttp:/典型用途 电子消费品、玩具、环保商品、汽车仪表板、门板、户外护栅。 沃克斯99迷你钉书机生产商：斯威莱办公用品 ACCO斯威莱办公用品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书机。一般来说，塑料钉书机的表现没有金属钉书机好。经过周全的分析和谨慎的操作后，设计创造了一种ABS钉书机，经测试，它在高频率使用下的失败率不足1，这使它成为斯威莱钉书机中最好的产品之一。同时也证明产品结实、可靠、持久的特性。钉书机上的肋型结构不仅仅是设计外观上的一个亮点，而且可以给顶部提供所需的强度，从而使钉书机达到超水平的表现。这个产品的组装和拆装都不需任何工

16、具，而且可以容易分离和回收利用。丙稀晴丁二烯苯乙烯 （ABS工程塑料） 透明！有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 注 塑成型 材料特性：多种制造与加工方式，容易加工多种透明、半透明和不透明及色彩、表面效果可供选择，优秀的抗化学物质和抗风化性,优秀的抗化学物质和抗风化性，高度的印刷附着性，可完全回收利用，优秀的视觉清晰度，特别的色彩创意与配色，表面硬度高，耐久性好。更多信息：htttp:/，htttp:/典型用途: 展示用品零售标板、室内用品、家具、照明设备、玻璃装配生产商：公司设汁商：公司丙烯酸是于20世纪30年代开始得到发展的，当时它主要用于安全玻璃的顶部转动装置。丙烯酸材料在1934年

17、首次被注册为众所周知的有机玻璃。透明和轻便完美地结合在一起，使它成为一种有趣的新型塑料。到20世纪60年代，这种材料被前卫的家具设计师发现并应用在现代家具等室内环境中。注 塑成型 材料特性：多种制造与加工方式，容易加工多种透明、半透明和不透明及色彩、表面效果可供选择，优秀的抗化学物质和抗风化性,优秀的抗化学物质和抗风化性，高度的印刷附着性，可完全回收利用，优秀的视觉清晰度，特别的色彩创意与配色，表面硬度高，耐久性好。更多信息：htttp:/，htttp:/典型用途: 展示用品零售标板、室内用品、家具、照明设备、玻璃装配生产商：公司设汁商：公司由于丙烯酸可提供多种色彩选择，它的功能就自然而然地从

18、照明设备扩展到公司标志的制造上。现在所有国际性品牌都用这种材料做标牌。丙烯酸表面坚硬，从较远的角度看容易被认作为玻璃。它可以通过铸造和挤压成型制造成薄片，从而满足不同应用的要求。铸造而成的丙烯酸薄片可以作为高质量的玻璃，并适于批量生产。高分子重量使它十分坚固、有弹性并且容易处理和制造。这种铸造制造方式对于大型产品和小批量上色尤为理想。挤压成型的薄片有较轻的分子重量，所以容易抽吸成型。挤压成型的工艺使产品拥有优秀的耐厚性，对大批量生产而言也十分廉价。透明！有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 钢模注铸材料特性： 低热传导性,灵活生产、多种视觉效果,优秀的流动性、表面光泽好,良好的电绝缘性,防静

19、电、自体光亮、透明度高,抗压性强,独特的表面视觉, 可循环利用的材料更多信息：阿科迪斯有限公司，英国德比典型用途: 工具手柄、发夹、玩具、护目镜及头盔、眼镜框、牙刷、餐具手把、梳子、照片底片 阿科迪斯有限公司工具手柄生产商：阿科迪斯有限公司设汁商：阿科迪斯 design 乙酸酯纤维素产品有温暖的触感、抗汗，并能自体发光，它是拥有明亮色彩和糖浆般透明感的一种传统聚合物。它从20世纪初开始发展，甚至比绝缘电木还要早。由于乙酸酯纤维素有大理石般的效果，人们可以经常将之应用于工具手柄、眼镜框和发夹等产品，因此它也是最容易被认知的聚合物之一。把它作为手工用具的材料，就可将其优秀的抗压性和良好的手感结合起

20、来。而其他材料，比如聚丙烯，则拥有更好的抗压性，但却感觉比较滑手。乙酸酯纤维素材料中的自体光亮成分来自于它的柔软性，表面轻微的划伤可以被磨掉。它含有棉花和木材(纤维素)成分，可以通过注铸、转铸和挤压成型。你也能买到它的薄片产品。柔软把手乙酸纤维素（CA） 钢模 二次注铸材料特性： 低热传导性,灵活生产、多种视觉效果,优秀的流动性、表面光泽好,良好的电绝缘性,防静电、自体光亮、透明度高,抗压性强,独特的表面视觉, 可循环利用的材料更多信息：阿科迪斯有限公司，英国德比典型用途: 工具手柄、发夹、玩具、护目镜及头盔、眼镜框、牙刷、餐具手把、梳子、照片底片 阿科迪斯有限公司工具手柄生产商：阿科迪斯有限

21、公司设汁商：Moto design 乙酸酯纤维素产品有温暖的触感、抗汗，并能自体发光，它是拥有明亮色彩和糖浆般透明感的一种传统聚合物。它从20世纪初开始发展，甚至比绝缘电木还要早。由于乙酸酯纤维素有大理石般的效果，人们可以经常将之应用于工具手柄、眼镜框和发夹等产品，因此它也是最容易被认知的聚合物之一。把它作为手工用具的材料，就可将其优秀的抗压性和良好的手感结合起来。而其他材料，比如聚丙烯，则拥有更好的抗压性，但却感觉比较滑手。乙酸酯纤维素材料中的自体光亮成分来自于它的柔软性，表面轻微的划伤可以被磨掉。它含有棉花和木材(纤维素)成分，可以通过注铸、转铸和挤压成型。你也能买到它的薄片产品。软性饮料

22、瓶聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料注铸吹塑材料特性： 可回收利用(PET是可回收利用性最强的塑料树脂之一)，优秀的抗化学物质性，坚硬而耐久、优秀的表面磨光，良好的抗压性更多信息：htttp:/ 食物包装、电子产品、软性饮料瓶、米勒啤酒瓶 生产商：米勒啤酒公司设汁商：欧洲PET技术公司 为了要装8加仑的啤酒，你需要27磅的玻璃瓶或8磅的钢罐。而用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料的话你只需要5磅。用塑料作为玻璃的替代品意味着你可以把啤酒送到任何限制使用玻璃装盛东西的地方。 PET通常用于食品和软性饮料的包装上。但是，由于啤酒对氧气和二氧化碳有热敏感性，因此PET不适合用来装啤酒。塑料瓶一共有5

23、层，夹在主层PET中的两层是氧气腐化物，可以防止氧气的进出。于2000年生产出第一个塑料啤酒瓶的米勒啤酒公司声称塑料瓶比铝罐更能保持啤酒的冰凉程度，甚至和玻璃瓶的效果一样，它还能重新密封而且不易破碎。酒瓶。像皮肤一样的感觉聚氨酯 Technoge（PU）注铸 、压印、切割材料特性： 良好的散压性， 透气(吸收和释放性好)，恢复能力强,易与装饰性材料混合,吸震性强、吸压性强，可调整硬度,高弹性、不褪色、可粘贴，不刺激皮肤,可进行注铸更多信息：htttp:/，htttp:/典型用途: 自行车座、整形外科座垫子、鞋垫、办公室用椅、网球拍的手把 自行车座垫生产商：英国皇家塞勒公司设汁商：英国皇家塞勒公

24、司像皮肤一样的材料，它能呼吸和伸展，但是又可以塑造成各种厚度的形状。这些特性开始时是应用在医药和整形外科行业中，给医院的病人用作垫子的材料。Technoge是通过实验而应用到新的更普遍的室内用品领域的材料之一。Technoge同时是液态和固态的结合体。可以将液体倒入模具中获得产品，也就是说，可以轻易地在其中加入其他物质。在薄片状态下，材料的形状可以通过压印或切割获得。相对于水或硅树脂类的凝胶体而言，其优点是不含可塑剂，也就是说，材料经过较长的时间也不易失去基本特性。它是唯一一种不会破裂、硬化或老化的凝胶体。注铸 材料特性： 在地球引力下逐渐变扁，弹跳度为80%(相对被抛下的位置)，一种膨胀化合

25、物：当迅速施压时为固体并保，持其形状；当逐步施压时为液体并容易铸模，冷却可增加弹跳性，做成船形后可以在水面漂浮，做成球形后会下沉，无毒、无刺激性、高弹性多种颜色可供选择更多信息： htttp:/典型用途: 暂时没有其他应用发明者：苏格兰 詹姆士莱特发布时间：1950年1943年，一位苏格兰工程师一一詹姆士莱特在美国康涅狄格州的通用电器公司实验室中用试管作混合物试验。他偶然地将硼酸和硅树脂油混合剂一起，使它们“聚合”。当莱特从试管中吸取这种胶粘性调剂时扔了一些到地上。令人惊异的是，这种物质从地板上弹跳起来，于是弹性油泥就诞生丁。 莱特决定要为他的发明寻找一种实际用途，终于，SillPuttyTM

26、橡皮泥于1950年在纽约的国际玩具节初露头角。经过坚持不懈的努力，一些大型玩具经销商决定经销SillPuttyTM橡皮泥，这之后的事就是众所周知的了。弹跳球硅树脂聚合物 注铸 材料特性： 在地球引力下逐渐变扁，弹跳度为80%(相对被抛下的位置)，一种膨胀化合物：当迅速施压时为固体并保，持其形状；当逐步施压时为液体并容易铸模，冷却可增加弹跳性，做成船形后可以在水面漂浮，做成球形后会下沉，无毒、无刺激性、高弹性多种颜色可供选择更多信息： htttp:/典型用途: 暂时没有其他应用发明者：苏格兰 詹姆士莱特发布时间：1950年50年以来，SillPuttyTM橡皮泥已经成为美国玩具界的一个经典，也成

27、为人们所熟知的产品。现在可以购买到夜光和热敏感的SillPuttyTM橡皮泥。从1950年至今，SillPuRyTM橡皮泥彩蛋的销售量已超过30亿。弹跳球硅树脂聚合物 苹果电脑聚碳酸酯（PC）注铸 材料特性： 能提供一系列色彩清晰度好、加工工序简单抗撞击性非常好可以提供全透明、半透明与不透明的外观效即使在高温下，它的尺寸稳定性也很强抗高温性达125C防火、防辐射经久耐用、可回收、无毒性更多信息：htttp:/，htttp:/典型用途: 安全头盔、眼镜、轻巧的光盘盒、厨房用具、电脑壳体、建筑玻璃窗、手机壳体自行车座垫生产商：美国苹果电脑公司设汁商：苹果公司苹果公司反叛的性格又一次打破了平淡，它们

28、开始用新的材料代替ABS的电脑机箱。它要为人们提供一次机会，意识到科技是这台机器的的核心，但它没有暴露很多难看的内部结构，不会提醒用户，他们对那些一无所知的结构有多大的依赖。这个设计团队通过不同的方式创造这种漫射的、透明的、雾蒙蒙的外观。设计师们论证了这种像蒸气般的外壳效果，它使你看不清任何内部构件。设计师在一些部位选择了糖果的颜色他们甚至咨询了糖果制造商，并将外罩的曲面处理成大叶脉的效果，而且这种叶脉结构是设计在电脑外壳内部的，以保持外部的顺滑曲面。聚碳酸酯表现出很好的透明度与着色性，同时产品的牢度又非常强。当内部技术得到进一步发展和升级，内部结构更为高雅、简洁时，imac图形电脑的外壳也将

29、变得更加透明。聚碳酸酯（PC）作为一种现代材料，聚碳酸酯在此产品中的应用是为了诠释一种典型的物体和形状。这个设计的直接参考也许是你外婆家地下室里找到的木制梯子。此产品没有采用木材，而是用完全适合这种功能的另外一种现代材料做成的。聚碳酸酯和其他聚合物一样坚硬，同时重量又轻，并可以提供多种颜色和后处理效果。作为相对年轻的热塑家族中的一员，聚碳酸酯和许多其他塑料材料一样，是在20世纪50年代初被美国通用电器公司(GE)意外发现的。此材料以超清晰性和超结实性而闻名，并常常在透明、光滑等应用方面作为玻璃的替代品。注铸、吹塑或挤压成型材料特性： 较高的抗摩擦性，较高的抗冲力性，优秀的抗潮湿性，易黏着，良好的抗水和水蒸气性，易清洁，良好的尺寸稳定性，硬磨损性强，边缘表面的装