工业设计 产品造型设计材料与工艺

产品造型设计材料与工艺01.设计材料概述1.1材料定义1.2材料、设计与工艺1.3材料的分类1.4材料的基本性质1.5造型材料应具有的特性1.6产品造型材料的美学基础1.7产品造型设计与工艺性1.1材料定义什么是材料？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。1.2材料、设计与工艺材料和设计的关系材料科技与制造技术的发展，使产品设计的内涵不断外延工业设计师往往被束缚于产品的功能和内在因素，很多创意变为空想无法实现。材料和工艺可激发设计师的无限创意反过来，产品设计的进步史，也是材料的发展史材料是设计的载体，设计是材料的体现1.2材料、设计与工艺材料和设计的关系产品的功能、形体和外观与材料的质地、感官、性能及成型工艺关系密切材料的感官效果；材料的力学、物理、化学性能；材料的加工工艺与性能；造型设计要与材料的性能特点及其加工工艺相一致，才能实现设计的目的和要求。设计离不开对材料的认识和制造成型过程的了解设计如何兼顾：实用性、科学性、艺术性、经济性设计师必须注重材料的性能特点、实用价值与审美价值，达到功能和形式的统一在制成物和作用于人的过程中“料尽其材，物尽其用”333331.2材料、设计与工艺材料的五个发展阶段使用纯天然材料的初级阶段(旧石器时代)使用天然材料，如：兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等人类单纯利用火制造材料的阶段距今约1万年前—20世纪初至今（横跨新石器时代、铜器时代和铁器时代）代表性的三大人造材料:陶、铜、铁利用物理和化学原理合成材料的阶段（20世纪初，以合成高分子材料的出现标志）合成高分子材料（合成塑料、合成纤维及合成橡胶等）合金材料（铁碳合金、铝合金、铜合金等）无机非金属材料（陶瓷材料）超导材料、半导体材料、光纤材料、人造金刚石、立方氮化棚、金属氢等高性能结构材料和功能材料（不锈钢、超耐热钢、超硬合金、压电材料、铁电材料、热电材料、光电材料、激光材料、磁光材料、声光材料等）1.2材料、设计与工艺材料的五个发展阶段材料的复合化阶段（20世纪50年代，以金属陶瓷材料的出现为标志）金属陶瓷（金属与陶瓷的复合材料）玻璃钢（玻璃纤维与高分子材料的复合材料）铝塑薄膜在高真空状态下将铝蒸发到各种基膜上的一种薄膜产品梯度功能材料（组成、结构、性能随材料的空间位置而连续变化的材料）抗菌材料如：塑料玩具用抗菌材料、纺织品等材料的智能化阶段形状记忆合金变色玻璃（光致、热致、电致）智能混凝土等常温超导材料31.3材料的分类按材料的发展历史分天然材料加工材料合成材料复合材料智能材料或应变材料按材料的物理状态分类气体液体固体按材料的化学组成分类金属材料无机非金属材料：陶瓷、玻璃等有机高分子材料：塑料、橡胶等复合材料：以前三种材料为组分经人工复合，如玻璃钢、树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等密度材料在绝对密实的状态下单位体积的质量熔点由固态转变为液态时的温度比热容将1kg重的材料温度升高1℃所需要的热量热导率稳定传热条件下，（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量热膨胀系数材料由于温度上升或下降会出现膨胀或收缩。其他需要考虑的性能包括导电性、磁性、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、亲水性、吸水性、耐水性、抗渗性、耐热性、耐燃性、耐火性、耐久性等等。1.4材料的基本性质物理化学性能强度材料在静载荷(外力)作用下抵抗塑性变形和破坏作用的能力，包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等弹性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后仍能完全恢复其原来形状的性能塑性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后仍保持外力作用时的形状而不破裂的性能硬度材料抵抗其他物体压入自身表面的能力，反映材料局部塑性变形的能力疲劳强度指金属材料承受无限次交变载荷而不发生断裂破坏的最大应力

1.4材料的基本性质力学性能材料的工艺性能工艺性能：铸造性可锻性、切削加工性、焊接性、热处理工艺性、表面工艺性、其他：注塑工艺性能等感觉物性指人的感觉器官对材料作出的综合印象,包括人的感觉系统对因材料所给与的生理剌激所作出的反映。如何合理运用不同材料的感觉物性赋予产品造型新的特色？环境耐候性指所选用材料对环境条件和自然因素的变化，以及周围介质可能的破坏作用的耐受和抵抗能力。这种能力越强越好影响耐侯性的常见因素：物理因素日、风、雨、潮、高温、冰冻等；化学因素酸、碱、腐蚀性微量元素等1.4材料的基本性质材料的工艺性能工艺性能：铸造性可锻性、切削加工性、焊接性、热处理工艺性、表面工艺性、其他：注塑工艺性能等1.4材料的基本性质雷神之锤的制造感觉物性指人的感觉器官对材料作出的综合印象,包括人的感觉系统对因材料所给与的生理剌激所作出的反映。如何合理运用不同材料的感觉物性赋予产品造型新的特色？环境耐候性指所选用材料对环境条件和自然因素的变化，以及周围介质可能的破坏作用的耐受和抵抗能力。这种能力越强越好影响耐侯性的常见因素：物理因素日、风、雨、潮、高温、冰冻等；

化学因素酸、碱、腐蚀性微量元素等加工成型性材料通过加工而获得所需产品形状的难易程度。容易加工和成型的材料是设计的最佳选材，也是衡量选材好坏的重要因素之一。表面工艺性造型产品表面能够从防止物理和化学损坏以及提高和改善材料表面的装饰效果出发而进行性再加工的性能1.5造型材料应具有的特性什么是造型材料的美学？研究材料的审美规律创美规律以及材料的加工方法和使用方法的学科。造型材料的美学如何体现？质感设计，它是工业造型设计基本构成的三大感觉要素之一（形态感、色彩感、材质感(质感)）1.6产品造型材料的美学基础材质感石头古朴、沉稳、庄重、神秘木材自然、温馨、健康、典雅金属工业、力量、沉重、精确玻璃整齐、光洁、锋利、艳丽1.6产品造型材料的美学基础质感的定义质感（材质感）触觉质感（触觉肌理或一次肌理）：凹凸、粗细视觉质感（视觉肌理或二次肌理）：花纹、图案质感的两个基本属性生理属性：产品表面作用于人的触觉和视觉系统的刺激性信息，如软硬、粗细、冷暖、凸凹、干湿、滑涩等物理属性：产品表面传达给人知觉系统的意义信息，如材质类别、性质、机能、功能等。1.6产品造型材料的美学基础质感的生理属性按人的生理和心理感觉分为物体构成材料和构成形式不同而体现的表面特征肌理是质感最主要的特征，能将肌理处理的十分恰当，就会形成好质感所谓肌理：由于材料表面的配列、组织构造不同，使人得到触觉质感和视觉质感；或指物体表面的组织构造。触觉质感触觉质感是人对质感认识的主要体验和感觉和味觉、嗅觉一样，属于初级感觉或粗觉，靠人手及皮肤接触外界物体（产品），直接刺激接触部位游离神经末梢带给人的感觉1.6产品造型材料的美学基础质感的生理属性按人的生理和心理感觉分为物体构成材料和构成形式不同而体现的表面特征肌理是质感最主要的特征，能将肌理处理的十分恰当，就会形成好质感所谓肌理：由于材料表面的配列、组织构造不同，使人得到触觉质感和视觉质感；或指物体表面的组织构造。触觉质感触觉质感是人对质感认识的主要体验和感觉和味觉、嗅觉一样，属于初级感觉或粗觉，靠人手及皮肤接触外界物体（产品），直接刺激接触部位游离神经末梢带给人的感觉1.6产品造型材料的美学基础视觉质感视觉质感是触觉质感的综合和补充靠眼睛的观察而感知外界物体（产品）表面，并结合人类长期触觉经验的积累，在头脑中做出的质感反应视觉质感的特点它是触觉质感的综合与补充间接性、经验性、知觉性、遥测性不真实、综合、估量可利用视觉错觉，营造假象的触觉质感1.6产品造型材料的美学基础视觉质感同材异质感同一种工程塑料表面可进行涂装、电镀、喷砂、烫印等处理获得多种质感效果同一玻璃器皿，表面可作冷加工、热加工、磨刻、蚀刻、喷砂、化学腐蚀等处理，从而产生效果各异的丰富的质感纹、涡纹、带状纹、皱状纹等纹理变化异材同质感对物面固有质感作破坏性的化学加工处理，赋予物面新的非固有质感或其它质材的质感，使不同材质有统一的质感与同材异质感相比，异材同质感有伪装性，假借性，在质感设计中的作用是变化中增强统一1.6产品造型材料的美学基础质感设计在造型设计中的作用质感设计的作用提高适用性增加装饰性使设计多样化、经济化提高适用性良好的触觉质感设计，可以提高整体设计的适用性。比如软质材料对人造成柔软的触感和舒服的心理感,如“祥云”火炬的橡胶漆手柄1.6产品造型材料的美学基础质感设计在造型设计中的作用增加装饰性良好的视觉质感设计，可以提高工业产品整体设计的装饰性，还能补充形态和色彩所难以替代的装饰美家用电器、机床、汽车上的各种涂装工艺处理，即有防护性，更有装饰性和伪装性，它能产生诱人的视觉质感美陶瓷釉面的艺术釉设计朱砂釉、雨花釉、冰纹釉、结晶釉等，给人以丰富的视觉质感形式美的享受使设计多样化、经济化良好的人为质感设计可以弥补自然质感的某些不足，达到工业产品设计的多样性和经济性塑料镀膜纸能替代金属及玻璃镜;塑料贴面板，可以代替高级木材;各种人造皮毛几乎可以和自然皮乱真。可节约大量珍贵的自然材质1.6产品造型材料的美学基础没有合理可行