设计材料及加工工艺+答案

2014设计材料及加工工艺期末总结

第一章概论

1.产品造型设计的三个要素及相互关系。

产品设计的三要素：产品的功能、产品的形态、材料与工艺

功能与形态建立在材料与工艺基础上，各种材料的的特性因加工特性不同而体现出不同的材质美，从而影响产品造型设计。

2.材料的特性有哪些？

固有特性：

物理特性：(1)物理性能：密度、硬度(2)(力学)机械性能：强度、弹性和塑性、脆性和韧性、刚度、耐磨性等(3)热性能：导热性、耐热性、热胀性、耐燃性、耐火性(4)电性能：导电性、电绝缘性(5)磁性能：铁磁性、顺磁性、抗磁性(6)光性能：对光的反射、折射、透射

化学特性：(1)抗氧化性 (2)耐腐蚀性 (3)耐候性

派生特性：（1）加工特性（2）感觉特性（3）环境特性（4）经济性

第二章材料的工艺特性

1 什么是材料的工艺性？

材料适应各种工艺处理要求的能力。

材料的工艺性包括成型加工工艺、连接工艺、表面处理工艺

2 材料成型加工工艺的选择。

（1）去除成形（减法成形）

在坯料成形过程中，将多余部分去除而获得所需形态，如车削、铣削、刨削、磨削等。（2）堆积成形（加法成形）

通过原料堆积获得所需形态。如铸造、焙烧、压制、注射成型。

（3）塑性成形

坯料在成形过程中不发生重量变化，只有形状的变化，如弯曲、压制、压延等。

3 材料表面处理的目的、工艺类型及选择。

表面处理的目的:（1）保护产品（2) 赋予产品一定的感觉特性

工艺类型及选择

A 表面精加工

工艺技术：研磨、抛光、喷砂、蚀刻效果：平滑、光亮、肌理

B 表面层改质

工艺技术：化学处理、阳极氧化效果：特定的色彩、光泽

C 表面被覆

技术：镀层、涂层（PVD、CVD）、珐琅、表面覆贴

效果：覆盖产品材料，表面呈现覆贴材料的效果。

4 快速成型的原理及特点，了解几种快速成型技术。

快速成型的原理：是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件的加工技术。

过程：1）利用计算机辅助设计（CAD）技术，建立零件的三维模型；

2）对该三维（3D）模型进行分层离散处理，将三维模型数据变成二维(2D)平面数据。把3D模型离散为沿某一方向的多个平面，将3D模型变成2D截面轮廓信息。（相当于把立体切成一层层薄片）。

3）将二维平面数据传输给快速成型系统中的工作执行部件。

4）该执行部件按特定的成型方法，按截面轮廓形状信息进行逐点扫描，将薄板材料逐层进行加工，逐层堆积形成三维实体。

5）后处理成为实体原型/零件。

快速成型的特点：

实体加工→层片加工，不用刀具、模具，加工难度降低，成型速度提高。

（1）实现了设计与制造一体化

（2）设计易达性

（3）快速性。缩短产品开发周期。

（4）产品材料的广泛性。

了解几种快速成型技术：

（1）光固化成型（又称SLA成型工艺）

目前RP领域中最普遍的制作方法，利用液态光敏树脂聚合物进行选择性固化成型，成型机为立体平板印刷机。

原理：按特定的路径，数控激光扫描液态光敏树脂，每扫描一层就固化生成零件的一个截面，平台下降一个液面……，3D实体

应用：制作塑料件

1）中、小型零件

2）中空的立体树脂模，可代替蜡膜，作为铸造浇注用模具，制作各种精密合金铸件。（2）选择性激光烧结成型（又称SLS成型工艺）

在激光照射下，利用各种固态烧结粉末（金属、陶瓷、树脂）进行选择性烧结成型。

成型原理：按特定的路径，数控激光扫描粉末，每扫描一层就烧结固化生成零件的一个截面层，平台下降一层，覆盖一层粉末，……，3D实体

应用：1）直接做商品样件

2）作为铸造浇注用陶瓷/金属模具和其他模具。

（3）熔丝沉积成型（又称FDM成型工艺）

原理：利用电加热方式，使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金），将丝材在喷头中加热至略高于熔点，使丝材成熔融状态。在数控状态下喷头做X-Y平面扫描，将熔融的材料从喷嘴喷射出来，涂敷在工作台上，冷却后生成零件的一个截面层，平台上移一层，……，3D实体。

应用：制作中、小型塑料零件

（4）分层实体成型（又称LOM成型工艺）

层叠成型法laminated object manufacturing--LOM

原理：以薄片材（纸、塑料薄膜、复合材料，片材背面涂有热熔胶，）为原材料，在数控状态下，激光按实体截面轮廓切割薄片材，切割完一层利用热碾压装置是该层与下层粘合

在一起，然后下层切割，……，进层层叠加形成3D实体。

应用：制作尺寸较大的零件

第三章材料的感觉特性

1 材料的感觉特性包含的内容

1）触觉质感 2）视觉质感 3）自然质感 4）人为质感

2 质感设计及其作用

材料的质感是设计材料的一个重要特征，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。

质感设计的形式美法则：调和与对比法则，主从法则。

质感设计的运用原则：合理地使用材料，艺术性地使用材料，创造性地使用材料。

作用：

1）提高适用性通过触觉质感设计

2）增加宜人性通过视觉质感设计

3）塑造产品的精神品味产品的精神品味就是产品的意境

4）达到产品的多样性和经济性良好的人为质感设计可替代和弥补自然质感

5）创造全新的产品风格大胆选择材料，非常规手段加工处理材料，将差异很大的材料组合在一起

3 材料抽象表达的含义

面对一种材料，人们往往会产生种种感觉，种种感觉的扩张，种种感觉与感觉的联系，就会产生将材料做这样或那样处理的种种有意或无意的设计行为，这种设计行为就称为材料的抽象表达。材料的抽象表达不仅体现了装饰性，还体现了设计师的设计理念，即表达了设计作品外在质感与内在情感的有机结合，从知觉的角度将材料视做有生命的物，富裕作品新的生命力。

材料的抽象表达对设计有直接意义。材料作为设计的表现主体，以其自身的固有特性和感觉特性参与设计构思，其审美特征被充分挖掘，为设计提供了新的思路、新的视觉经验和新的心理感觉。

4 材料的美感有哪些？

色彩美感，肌理美感，光泽美感，质地美感，形态美感

第四章材料与环境

绿色设计的特征、原则及方向

绿色设计的特征：

1）环境协调性

将环境问题、产品的性能与造型设计各因素进行综合考虑，防止产品在满足功能的过程中对环境产生污染破坏，产品报废时避免或尽量减少有害废弃物，实现最低的成本、最高的重复利用和再生利用。

2）价值创造性

A 结构与零部件设计的结构技术的更新

B 材料与工艺选择的污染防范技术的运用