产品造型材料与工艺教材
（完整版）工业设计《产品造型材料与工艺》教学大纲
（完整版）⼯业设计《产品造型材料与⼯艺》教学⼤纲《产品造型材料与⼯艺》教学⼤纲课程性质：专业主⼲课学分：3 总学时：64理论学时：46 实践学时：18 主撰⼈：课程编号：⼀、课程的性质与任务《产品造型材料与⼯艺》主要⾯向⼯业设计专业，是⼯业设计专业的主⼲课，也是必修课之⼀。
该课程在专业培养计划中属于专业课程；是建⽴在理论教学基础上的实践性学科，有⼀⼩部分实验教学。
学⽣通过本课程的学习，可以掌握常⽤造型材料的基本知识，掌握常⽤产品造型⼯艺⽅法的原理和应⽤，为学习其他有关课程及以后从事⼯业设计⽅⾯的⼯作奠定必要的基础。
⼆、课程教学的基本要求通过本课程的学习，达到以下主要⽬的：1、熟悉常⽤造型材料的组织、性能、应⽤和选⽤原则。
2、掌握各种主要产品造型⼯艺⽅法的基本原理和⼯艺特点，具有选择产品造型⼯艺⽅法及⼯艺分析的初步能⼒。
3、熟悉常⽤的造型材料表⾯处理技术，具有选择和实施产品表⾯处理的初步能⼒。
三、课程教学内容(⼀)课程概括内容：课程概括介绍了⾦属材料、陶瓷与玻璃、塑料橡胶、⽊材、复合材料、新材料的特性及加⼯⼯艺。
本课程由造型材料、产品造型⼯艺和造型材料表⾯处理组成。
(⼆)课程深⼴度：本课程是⼀门艺术与科学交叉融合与应⽤性强的新学科，设计是⼈类的需求与⽬的、材料的⼯艺结构、技术的原理组合、造型的审美形式等重要因素构成的⼀个完整的系统，不可分割，相关的材料与⼯艺知识是设计的重要因素和基础。
(三)课程详细内容：第⼀章概论教学⽬的与要求：了解材料与设计的关系重点：材料与设计的关系难点：学习⽅法第⼀节设计与材料；第⼆节产品造型设计的物质基础；第三节材料设计；第四节设计材料的分类第五节设计材料的基本特性第⼆章设计选材的适应性系统教学⽬的与要求：了解设计选材的适应性原则与选材程序。
重点：设计选材的程序难点：设计选材的适应性原则第⼀节：设计选材的适应性第⼆节：设计选材的适应性原则第三节：设计选材的程序第三章⾦属材料及⼯艺教学⽬的与要求：掌握⾦属材料的分类及常⽤⾦属材料的性能特点，并能熟练运⽤到设计活动中。
产品造型材料与工艺——第五讲
其他切削方式
钻削 用于扩孔、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工及孔系的加工 镗削 完成精度高、孔径大或孔系的加工，此外，还可铣平面、 沟槽、钻孔、扩孔、铰孔和车端面、外圆、内外环形槽及 车螺纹等 刨床 主要用于加工平面、沟槽和成型面 磨削 磨削各种加工表面、工件形状。外圆磨床可磨削工件的外 圆柱面、外圆锥面、内圆柱面及锥度较大的内外圆锥面； 内圆磨床可磨削内圆柱面、内圆锥面及端面等；平磨床可 用来磨削工件的平面。
电火花线切割
激光加工
利用单色性好，方向性强、 相干性好、有良好的聚焦性能的 激光，经聚焦后的高强度、高密 度和高温度（1万℃）小光斑照 射被加工材料时在瞬间熔化或气 化，且产生强烈的冲击波爆炸式 地除去材料。可加工坚硬的金属 和非金属材料，加工速度高，自 动化程度高，属非接触式加工， 无机械加工变形。 主要用于加工宝石轴承、陶瓷、 玻璃硬质合金不锈钢材料上的小 孔（孔径一般为0.01—1mm, 最 小孔径可达0.001mm；孔深可 达50—100mm）。还可用于激 光切割和激光打标等。
切削加工中的术语
切削运动：切削时刀具与工件之间的相 对运动称为切削运动
主运动：使工件与刀具产生相对运动以 进行切削的最基本运动 进给运动：为保持切削的连续进行，以 逐渐切削出整个工件表面所需的运动
车削加工成型原理
车削加工成型原理
车削包括粗车、精车。
Hale Waihona Puke 车削的成型运动： 主运动：工件绕卡盘回转轴线的旋转运动； 进给运动：车刀沿卡盘回转轴线的纵向走刀运动和垂直于 卡盘回转轴线的横向吃刀运动。
4.应采用标准工具，减少刀具种类
切削加工零件的结构工艺性
5.应尽量避免零件内表面的加工
6.应便于加工时的进刀和退刀
产品设计材料和工艺木材
阔叶树（硬木）
水曲柳
特点：主要产于东北、华 北等地。呈黄白色（边材） 或褐色略黄（心材）。年 轮明显但不均匀，木质构 造粗，纹理直，花纹漂亮， 有光泽，硬度较大。
阔叶树（硬木）
水曲柳
【加工性能】加工性能良 好，能用钉、螺丝及胶水 良好固定，可经染色及抛 光而取得良好表面。适合 干燥气候，且老化极轻微， 性能变化小。
阔叶树（硬木）
轻木（白塞木）
产品用途：轻木帆船、飞 机模型、木塔、桥梁、轻 木冲浪板、消闲商品店、 影视道具、仿真雕塑、鸟 类咀嚼玩具、船身、原尺 寸飞机、护根、陆用交通 工具、科学研究、赛车、 拼图板、军事模 轻木模 型 型、工程规划（沙盘模型） 纪念品、收藏品及其他领 域。
阔叶树（硬木）
轻木（白塞木）
阔叶树（硬木）
胡桃木
将黑胡桃木用于 iPhone4/4S旳保护壳， 看中旳就是它旳稳重和 高贵。
阔叶树（硬木）
樱桃木
樱桃木主要产地在北美， 天生具有棕色树心斑点和 细小旳树胶窝，纹理细腻、 清楚、抛光性好，涂装效 果好，适合做高档家居用 具。
阔叶树（硬木）
樱桃木
木材旳弯曲性能十分好， 抗弯强度与冲击强度中档， 耐冲击强度中档，但硬度 较低。握钉力、胶合性和 着色性均佳，能够取得很 好旳表面加工效果。
颜色白，无心材，木材纹理精细均匀，重量轻，质地 软;易于机械加工，车削，镗及砂磨性能良好。能很 好旳吸收油漆和染料取得理想旳饰面，但是需要注意 表材面粗糙旳部位。
阔叶树（硬木）
榉木
因为榉木较常见，制造工 艺也不复杂，所以价格并 不昂贵。作为一款高性价 比旳家具，榉木家具材质 坚硬，木材质地细密，比 较重，适合制作大件家具。 同步，它在蒸汽下易与弯 曲，能够看成曲木家具来 使用。榉木家具耐磨损， 又有光泽，干燥旳时候也 不轻易变形，难怪成为风 行广大群众旳家居市场。
(完整版)产品材料与工艺
一、产品设计材料工艺概论二、金属材料与工艺三、有机高分子材料与工艺四、合成高分子材料与工艺五、无机非金属材料与工艺六、纤维复合材料与工艺七、发展中的新材料八、产品设计程序与选材方法九、涂装工艺十、电镀工艺十一、金属的氧化与着色工艺十二、其他装饰工艺绪论产品设计材料概论1.学习材料的重要性2.设计专业学习材料课程的特点3.设计材料的分类4.材料的特性5.材料的感觉特性6.材料的美感和设计应用7.材料和环境8.材料发展趋势1.1材料是设计的物质基础和载体材料和工艺是产品设计的物质技术条件，是实现产品设计的必要条件。
设计通过材料和工艺转化为实体产品，材料和工艺又通过设计实现自己的价值。
任何一个产品设计，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。
2.1与工科院校课程的区别作为射击类院校对于材料的教学应该和其他工科类院校教学有所不同。
在学习和掌握的重点等方面有所区别。
这种不同正式又两类院校的学生的四围特点、接受能力和知识构架来决定的。
工科的材料学（微观方面）工程力学，物理学，机械，垫子，分子间距，应力等设计类材料学（宏观方面）材料和工艺，材料的没敢，材料的机理应用2.2我们要掌握的知识点具备相关的材料和工艺的知识；了解材料的基本性能；会应用材料工艺学知识解决设计的问题；在设计中选择恰当的材料和工艺；能运用材料的自然美使产品具有美感；使加工工艺符合材料的性能。
3.设计材料的分类3.1按材料发展史分类3.2按材料的物理状态、化学性质及用途分类3.3按材料的来源、成分、状态、构造、形态、组合等分类3.4按照材料的形态分类3.1按材料发展史分类➢天然材料（石头、木头等）➢加工材料（矿物通过冶炼、烧结，制成金属和陶瓷材料）➢合成材料（通过化学合成方法将石油，天然气和煤等原料制成高分子材料）➢复合材料（指用有机、无机分金属等各种原材料复合而成的材料）➢智能材料或应变材料（指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）3.2按材料的物理状态、化学性质及用途分类➢按材料物理状态分类：气态、液态、固态➢按材料化学结构分类：金属、无机、有机（包含高分子）➢按材料用途分类：行业不同材料不同：机械、电器、化学、土建、医用、农业等。
产品造型材料与工艺教材(PPT 51张)
机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等
②工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能
如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处 理性能等
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4
金属材料的特性及分类 钢铁材料 有色金属及其合金 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
根据使用性能选材
变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度
重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料 塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料 低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强 韧性材料 疲劳断裂：交变应力作用下的裂纹形成、扩展造成断裂，如齿轮，应 表面强化处理
锻造性能
焊接性能
体积较大，要求气密性好，能承受一定压力，如输气管道、 蒸汽锅炉等 钢材最适合焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差； 铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁基本不能焊接
变形铝合金
1.防锈铝合金：含锰、镁等，不可热处理强化，耐蚀性好，用于制 造高耐蚀性薄板容器 2.硬铝：含铜、镁等，强度、硬度高（与高强钢相近），塑性低、 韧性差，用于制造飞机大梁、螺旋桨、铆钉等 3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航 空等形状复杂、要求强度较高的锻件
产品造型材料与工艺
3.2.7 金属的缺点 ◇抗氧化、抗腐蚀能力差
◇成本高
材料价格高 加工成本高 可持续性较差
3.3 常用金属材料特性
3.3.1 钢铁
钢铁是最广泛使用的金属材料，其产量占金属材料总 量的90%，主要由于它价格低廉、品种多样、加工性能好。
◇钢 按照化学成分，我们可以将钢分为碳素钢和合金钢两
大类。
低碳钢 碳素钢 中碳钢
铸造用铝合金：适合铸造成型，用于铸造形状复杂、承 载不大、重量较轻且具有一定耐蚀、耐热要求的铸件。 延展用铝合金：塑性好，延展性好，适合卷边、冲压、 挤出等压力加工方法成型各种容器、壳体等。
铝合金应用：
◇青铜铝（含铝4％～15％），该合金具有高强度的耐蚀 性，常用于珠宝饰物和建筑工业中，制造机器的零件和工 具，用于与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备；制作电焊 机电刷和夹柄；重型齿轮和涡轮，金属成型模、机床导轨、 不发生火花的工具、压力容器、热交换器、船舶螺旋桨和 锚等。
主要内容
第一章 概论 第二章 材料基础知识 第三章 金属 第四章 塑料 第五章 木材 第六章 玻璃 第七章 竹藤 第八章 纸
第一章 概论 1.1 材料发展与设计创新
纵观人类的发展史，很多时代都是以材料的名称进行 命名，“石器时代”、“青铜器时代”……体现了材料在 人类发展史上的重要作用。材料技术的进步是导致设计变 革的重要因素。
◇工具钢：a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。
◇特殊性能钢：a.不锈耐酸钢b.耐热钢包括抗氧化钢、热强 钢、气阀钢c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工 用钢
◇专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容 器用钢、农机用钢等。
◇ 铸铁 是指铸造用生铁，使用历史悠久，应用广泛，生产
产品造型设计材料与工艺第七讲PPT课件
大分子链由许多结构相同的基本单元重复连 接构成，组成大分子链的这种结构单元称作 链节。
高分子材料
高分子材料
聚合反应：加（成）聚合反应
一种或几种单体相互加成而链结成聚合 物的反应。（应用80%以上）
例：聚乙烯的反应方程式
缩（合）聚（合）反应
一种或几种单体相互混合而连结成聚合物， 同时析出（缩去）某种低分子物质（如：水、 氨、醇、卤化氢等）的反应。反应生成物成 份与单体不同，反应较复杂。少用。
非金属材料特性
•金属材料
– 高强度,高硬度；一定塑性韧性 –难以达到满足一些特殊性能的要求（耐高温性、耐腐蚀性）
•非金属材料
–独特性能；
成形方法多样化 低温成形工艺简便 成形工艺与材料的制备工艺有机结合
–原料来源丰富，制造加工容易，节约能源
We are polymers !!!
第三章 工程塑料及其加工技术塑料
天然高分子材料
蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡胶、淀粉、蛋 白质等
人工合成高分子材料
塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂、涂料等
工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
高分子材料
高分子化合物——是指相对分子质量很 大的化合物（5000以上乃至几百万）
低分子化合物——相对分子质量在500以 下。
型、支化型、和体型（或网型）三类。
大分子链的化学组成、形态和聚合态
高分子材料的聚合态：
晶态 部分结晶态 非晶态（玻璃态）
高分子材料的性能
机械性能：高聚物的物理、力学状态
线性非晶态高聚物的三种力学状态： 线性非晶态高聚物在不同温度下表现出三种物
理状态，即玻璃态、高弹态和粘流态。
塑料概念
轻巧、艳丽、优雅
产品造型材料与工艺ppt课件
优点
➢ 成型周期短；
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➢ 塑件飞边小，易于清理；
➢ 能成型薄壁多嵌件的复杂塑料制品；
➢ 塑件的精度和质量比压塑件高。
缺点 ➢ 余料造成塑料原料的浪费； ➢ 模具结构较压塑模结构复杂，制造成本高； ➢ 成型设备同压塑成型，但压力要大。
5 真空成型
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真空成型：又叫吸塑成型，将热塑性塑料板材、 片材固定在模具上，用辐射加热器加热到软化温 度，用真空泵（或空压机）抽取板材与模具之间 的空气，借助大气压力使坯材吸附在模具表面， 冷却后再用压缩空气脱模，成型所需塑件的加工 方法。
44
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适宜生产EP等热固性塑料，也可以生产PA、 ABS、PET 等热塑性塑料；
产品：轿车仪表盘、方向盘、飞机和汽车的座椅、 椅垫、家具、鞋底、仿大理石浴缸、浴盆等。
三、液态成型工艺及设备 46
高分子液态材料数可流动溶体，可在低压、常温下通 过各种方法浇铸成型
特点：
成型过程施压小，制品内应力小，对模具和机械设备的强度要求较低， 因而一次性投资少；
１)热塑性塑料
HDPE 6100m MFI ≈0.14g/10min
熔融指数(MFI)
Ｐ、Ｔ t＝１０min
A、流动性好，如PS、PA、 PP、PE等；
B、流动性中等，如改性PS、 ABS、PMMA、POM等；
C、流动性差，PC、PSF、 F塑料等。
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2)热固性塑料
拉西格流动性 考察塑料在棱柱体流道中的流动长度
模压成型过程： 加料、合模、排气、交联固化、制品脱模、清理模具等。
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压塑成型主要工艺参数: 成型温度、成型压力和成型时间
一．模压压力
使模塑料完全充满型腔所施加的必要压力。
产品造型材料与工艺课件(PPT 65页)
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。 如机箱、收录机、仪表等产品上的开关
按纽等操作件，表面压制凹凸细纹，有 较明显的触觉刺激，易于使用，避免因 滑动而不便使用或易产生各种事故。
适用性
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
体现真实性和价值
体现真实性和价值
1.3 如何进行造型质感设计？
1.3 如何进行造型质感设计？ ——把握质感设计形式美的基本法则
配比原则：材质整体与局部、局部之间的配比 关系和谐、多样统一
调和法则：使整体各部位物面质感统一和谐
特点：在差异中趋向于“同”
对比法则：使各部位物面材质、工艺对比变化
工艺方法与造型设计效果
例：利用钢板材料加工电气控制柜
手工方法卷板成型：费时、劳动强度大、难 达到预期效果
机器弯板成型：成型准确、平滑整齐、美观、 生产效率高
先进的工艺保证造型效果
例：铸件的加工
铸造工艺水平高，能达到铸造圆角小、棱边 的直线性好、平面的平整度高；但如果工艺 水平低，外观效果则较差
代的装饰美。 如：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。 如各种陶瓷釉面的艺术釉设计，是较典型的视 觉质感设计，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。
釉面装饰
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
质感的形式要素——肌理 质感的内容要素——质地
质感的两个基本属性：
《产品造型材料与工艺》课程教学大纲
《产品造型材料与工艺》课程教学大纲一、课程与任课教师基本信息课程名称：产品造型材料与工艺课程类别：选修课学时周学时学分：学时学时学分其中实验（实训、讨论等）学时：学时授课时间：周二节、周四节授课地点：，，专业教室，工业设计模型实验室任课教师姓名：杨响亮职称：讲师所属院（系）：东莞理工学院机械工程学院联系电话：答疑时间、地点与方式：.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的解答方式；.课后在学生宿舍或者办公室辅导学生答疑。
二、课程简介本课程是工业设计专业本科生的学科基础选修课程, 材料与工艺是产品造型设计的物质技术条件，是产品设计得以实现的基础。
通过学习掌握如何选用材料，使其性能特点与加工特点相一致；认识产品的功能、结构与造型的关系，认识常用的材料及其结构设计要点等，使学生最终实现设计的目标和要求。
通过课程学习，使学生：了解产品设计中涉及的各种材料的性能、组成、用途，了解各种成型工艺及表面处理技术，掌握如何选择材料；能够了解并掌握产品设计中涉及的各种基本结构关系、产品材料的加工工艺与装饰工艺、产品功能结构与造型的关系。
三、课程目标结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。
这些目标包括：、知识与技能目标：通过本课程的学习，使学生掌握材料设计的内容、产品造型材料的分类、金属、塑料、木材、玻璃等几种主要材料的特点、产品材料常用成型工艺与表面处理工艺、设计材料在设计应用实践中结构设计注意点等，能够在设计实践中灵活的分析材料，了解材料，应用材料。
、过程与方法目标：通过本课程的学习，学生能够理解整个材料设计的流程，结合材料调研分析的内容去认识、了解、应用材料，能够对产品设计中的相关材料特性进行准确的分析，科学的进行产品设计。
、情感、态度与价值观发展目标：在本课程的学习中，课题设计能够为每位同学提供一个平等的自我表现的平台；同时培养作为一个工业设计师必须具备的坚持不懈的学习精神，严谨治学的科学态度和积极向上的价值观，为未来的学习、工作和生活奠定良好的基础。
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砂型铸造
造型制芯——金属液态砂型成形最基本的工序，通 常分为：
手工造型： 利用简单的器械进行砂型（芯）的制作
机器造型： 利用造型机和制芯机进行砂型（芯）
的制作
砂型成形方法
手工造型的特点：
操作方便灵活，适应性强 生产率低 劳动强度大 铸件质量不易保证
适用于单件小批量生产
模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心 铸造、陶瓷型铸造等
铸造方法分类
凝固方式：
重力场凝固 非重力场凝固
压力铸造 离心铸造 挤压铸造 电磁场
快速凝固
2.2.1 铸造加工及其工艺性
无论哪种铸造，其工艺过程中的基本内 容和成型原理都是相同的，只是过程的 方法依不同铸造而有所不同。
后母辛方鼎
家用缝纫机机架
2.2.1 铸造加工及其工艺性
铸造——将熔融的金属液体浇注到与零件形状相对应的 铸造模型腔中，待冷却后得到实体毛坯或零件的工艺过 程
铸造加工的特点：
适应性强：不受零件体积、重量大小、形状、结构复杂程度 的限制，不受合金种类限制
成本低廉：原材料消耗及切削加工费低、动力消耗少、接近 成品零件
2.1.2 钢铁材料
钢 (0.02%<=c<2.11%)
碳钢
按含碳量：低碳钢、中碳钢、钢碳钢 按品质：普通碳素钢、优质碳素钢 按用途：碳素结构钢、碳素工具钢
合金钢
合金结构钢：合金弹簧钢、合金轴承钢等 合金工具钢：刃具钢、模具钢、量具钢 特殊用途钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
铸铁 (0.02%<=c<2.11%)
让性，易产生冷隔、浇不足、裂纹等缺陷；铸 件熔点不宜太高，重量也不宜太大 主要用于：大批量的有色金属铸件，如内燃机 的铝活塞、气缸体、缸盖、油泵壳体等
熔模铸造（失蜡铸造）
在蜡模表面包以造型材料，待其硬化，将其中的蜡模熔去， 从而获得无分型面的铸型的铸造方法
蜡模制造→结壳→脱蜡→造型→焙烧→浇铸→落砂清理
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金
2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.4 造型设计中金属材料的 选用
金属材料设计是造型设计的重要组成部分，它 包括：
材料的选用 材料加工工艺的制定
造型设计中，金属材料的选用是一个复杂的决 策问题，它需要：
球墨铸铁：铁水+球化剂，铸造性优良，取代了可 锻铸铁，制造受力复杂、负荷大、耐磨的铸件，如 曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗轮蜗杆、活塞、工作缸等
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.3 有色金属及其合金
材料的可铸性
决定某材料是否可铸造成型，应考虑材料的波动性， 收缩性和偏析性，是否合乎要求．
流动性： 指材料熔融后易于流动，不粘滞的性能。流动性 好的材料易于充满砂型，能铸成较薄、较细，形状复杂的 铸件
收缩性：指材料经冷却后，体积收缩程度的大小，收缩性 小的材料拎却后体积变化小，不易出现疏松、变形、裂纹 等缺陷，灰口铸铁最好
2.黄铜：含锌<50%
普通黄铜：含锌<32%, 极好的变形能力，用于弹壳等；
含锌>32%：热加工黄铜(含锌40%), 强度较高，含铜量 少，价格低、用于制作电器上的导电、耐蚀及有一定强 度的结构件
特殊黄铜：加入锡、铅、铝等元素
3.青铜 锡青铜：一般含锡3%~14%, 强度、塑性增加
特殊青铜：指不含锡的青铜，如铝青铜、铍青铜等，比 锡青铜具有更高的力学性能、耐磨性与耐蚀性。
切削的合金的铸造 熔模铸件的形状可以比较复杂，最小孔径
0.5mm，壁厚0.3mm 铸件的重量不宜太大，一般<=25kg,最大80kg
左右 工艺过程复杂，不易控制，使用和消耗的材料
较贵，适用于形状复杂、精度较高或难以机加 工的小型零件，如发动机叶片和叶轮等
压力铸造
在高压下(比压约为500一1500N／cm2)快速地(充型 时间约为0.001～0.2s)将液态或半液态合金压入金属 铸型中，并在压力下结晶，以获得铸件的方法。
3.超硬铝合金：含锌、铜等，强度接近超高强度钢 4.锻铝：含镁、硅、铜等，热塑性、耐蚀性好，适于锻造，用于航
空等形状复杂、要求强度较高的锻件
铸造铝合金：要求有良好的铸造性能，分为铝硅、铝铜、 铝镁、铝锌四系。
铜及铜合金
1.纯铜（紫铜）：纯度99.5%~99.95%, 极好的塑 性, 抗蚀、导电、导热性、抗磁性极好，用于电工 导体和防磁器械
首先要掌握金属材料理论及其应用知识 明确目标及限制条件 进行必要的试验和选材方案对比
如何进行金属材料的选材？
先掌握几个基本的选材原则
造型设计中金属的选材原则
根据使用性能选材
变形失效：弹性变形和塑性变形影响形状、尺寸精度
重要螺栓、弹簧、精密丝杠等，应选高弹性模量材料
断裂失效：
塑性断裂：明显塑性变形后断裂，应选高强度材料 低应力脆性断裂：无宏观塑性变形下断裂，如高强度的锤杆，应选强
压力铸造
低压铸造：介于重力铸造和压力铸造之间的一种 方法，所用压力为2-7N/cm2。主要用于生产质量 高的铝镁合金铸件
离心铸造：将液态合金浇入高速旋转（2501500r/min）的铸型中，使金属液在离心力作用下 充填铸型并结晶。主要用于生产圆筒形铸件。
材料的可铸性
铸造质量的好坏主要决定于合金的充型能力，影 响合金充型能力的主要因素是合金的流动性、 浇注条件和铸型的结构。
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
2.1.2 钢铁材料
钢铁材料可分为三大类：
纯铁 (c<=0.02%)
塑性好、强度低，主要用于制造磁铁
钢 (0.02%<=c<2.11%) 铸铁 (c>=2.11%)
机械(力学)性能：强度、塑性、弹性 、刚度等 物理性能：导热性、导电性、热膨胀性、磁性等 化学性能：抗蚀性、抗氧化等
②工艺性能 制造和加工过程中表现出来的性能
如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处 理性能等
2.1.1 金属材料的特性及分类
常用金属材料的分类
第一节 常用金属材料及其特性
①良好的导电性和导热性； ②正的电阻温度系数；且绝大多数金属具有超导性； ③良好的反射能力、不透明性及金属光泽； ④良好的塑性变形能力（延展性）
反映出金属的本质：
有特殊光泽 优良的导电性和导热性 是良好的塑性变形固体物质
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属材料的性能
①使用性能 使用过程中表现出来的性能
锻造性能
承载较大、受力复杂的构件 热锻性：低碳钢>中碳钢>高碳钢
焊接性能
体积较大，要求气密性好，能承受一定压力，如输气管道、 蒸汽锅炉等
钢材最适合焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差； 铝合金、铜合金焊接性较差，灰口铸铁基本不能焊接
第二节 金属材料成型与工艺性
2.2.1 铸造加工及其工艺性 2.2.2 压力加工及其工艺性 2.2.3 焊接技术及其工艺性 2.2.4 切削加工（机械加工）及其工艺性 2.2.5 特种加工及其工艺性
产品造型材料与工艺
第三讲
第二章 金属材料及其加工技术
第一节 常用金属材料及其特性 第二节 金属材料成型与工艺性 第三节 金属表面处理与装饰技术
第一节 常用金属材料及其特性
2.1.1 金属材料的特性及分类 2.1.2 钢铁材料 2.1.3 有色金属及其合金 2.1.4 造型设计中金属材料的选用
缩孔、缩松等缺陷 尽量避免铸件中有过大的水平面，防止由于横截面突
然增大，导致金属液面上升缓慢，致使型腔顶部受到 长时间烘烤，造成夹砂缺陷、产生气孔等；将平面改 为倾斜面
金属型铸造
金属型铸造特点
可以“一型多铸” 铸件的力学性能提高
因为金属型铸件的冷却速度较快、组织比较致密
铸件精度较高，可以少加工或不加工 但是，成本高、周期长；铸造透气性差、无退
砂型成形方法
机器造型的特点：
生产效率高 劳动条件好 劳动强度低 铸件的表面质量好、尺寸精度高
适于成批大量生产
砂型铸造
砂型铸件的结构设计应注意：
力求外形简单，轮廓平直，只需一个分型面 力求铸件的内腔铸造时，型芯数目最少，方便装配、
清理、排气 起模方向应设计结构斜度 铸件应有合理的壁厚 力求铸件壁厚均匀，防止局部积聚变形，造成裂纹、
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的微观特性
结合键：晶体的结合力。固体状态下，原子 （离子或分子）聚为晶体，原子之间产生较 强的相互作用力
金属晶体中，价电子弥散在整个体积内，所 有金属离子皆处于相同的环境之中
结合键没有饱和性、方向性和选择性
2.1.1 金属材料的特性及分类
金属的宏观特性
热炉内加热800-1000℃进行焙烧，可增强强度，型腔更干净 浇铸：焙烧出炉后趁热（600-700℃）进行浇注，可提高合金充型能力，
防止浇不足，冷隔等缺陷。 落砂清理：冷却后将型壳破坏取出铸件，去掉浇口毛刺等。
钢水浇注方向
熔模铸造（失蜡铸造）
熔模铸造（失蜡铸造）的特点
铸件的精度高且表面光洁 适用于各种铸造合金铸件，尤其是高熔点及难
偏析性：材料冷却后，各种成分分布的均匀程度。 由于合 金不是一种成分，如果偏析、拎却过程中会有一部分先析 出，致使材料性能下降，影响强度和加工性能。
铸造产品设计的特点
由铸造零件的工艺看，产品的外形是由 模型的型腔决定的，无论是砂型还是金 属型或蜡型，在浇注需要良好的金属充 型能力要求的前提下，铸型的型腔不可 能做的太复杂、太有棱角以及太细小。