产品设计与材料选择

工业产品造型设计 中，应用最广泛的金属 材料是钢铁材料，其次 是有色金属材料。近年 来性能优异、用途广泛 的合金材料成为工业设 计更丰富的选择之一。
金属的成型方法可区分为铸造、塑性加工、切削加工、焊接与粉末冶金五类。 常用的金属材料 钢铁 钢的分类 (1)碳素钢 (2)合金钢
常用钢材的用途 钢材由钢坯或钢锭加工而成的产品。通常分为型 钢、钢板、钢 管、钢丝等4大类。可采用轧制、挤压、拉拔、焊 接、冷弯等工艺 加工，广泛用于各工业部门。
易锯、易刨、易切、易组合加工；木材的管状细胞易 吸湿受潮，对涂料的附着力强
6 具有良好的绝缘性能
热导率、电导率小，随含水率增大，绝缘性降低
7 易变形、易燃
干缩湿胀，形状和强度发生变化；着火点低。
8 各向异性
木材的应用
木材的创新应用
一把神奇的椅子 能“金鸡独立”的平衡创意椅 设计师Pascal Anson的椅子作品， 其外表普通，但拥有平衡的内在 使其可以一只脚站立，这是一个 让人印象深刻的作品 ArdúConsole桌子 Martin Gallagher设计的Ardú Console桌子， 也可以说是一件雕塑作品，桌子的支架像人 体骨骼一样，韵律感很强，由枫木制成。
塑料的应用
工程塑料及其加工技术塑料
轻巧、艳丽、优雅
塑料材质的创新应用
手风琴式太阳眼镜 设计师Boaz Cohen和 Sayaka Yamamoto设 计的手风琴式太阳眼镜，灵感来
源于折纸。其透明塑料薄片经过多次的折叠 和挤压最后就形成了该形状，
够特别够拉风吧~
铝及铝合金
铝及铝合金是工业用量最大的 有色金属，是一种常用的现代 材料。 特点： a. 纯铝密度小，约为2.7g ／cm3，相当于铜的三分之一 ，属轻金属。 b. 熔点660℃。 c. 铝的导电、导热性优良 ，仅次于铜，其导电率约为铜 的64％。 d. 铝具有很高的塑性，可 进行各种塑性加工。 e. 纯铝为银白色，大气中 有良好的抗氧性，但氯离子和 碱离子能破坏铝 的氧化膜，不耐酸、碱 、盐的腐蚀。
夹层玻璃 夹丝玻璃 压花玻璃 玻璃砖 泡沫玻璃
其他玻璃材料 彩色玻璃、镭射玻璃、丝网印刷玻璃、水晶 玻璃、微晶玻璃、磨、喷砂玻璃、瓷质玻璃、 玻璃马赛克 玻璃马赛克 性能特征：坚硬、耐热、抗冻、耐酸碱、耐 气候性好、光泽持久不变、施工方便，有乳 白色、会、蓝、绿、红、黑等多用于建筑物 墙面，尤其适用于外墙，厨房和卫生间，与 现代橱柜进行搭配更有现代感。
普通陶瓷
普通日用陶瓷 一、普通日用陶瓷的用途和特点
• 用粘土、石灰石、 长石、石英等天然 硅酸盐类矿物制成。 制造日用器皿和瓷 器。 • 一般具有良好 的光泽度、透明度， 热稳定性和机械强 日用器皿 度较高
艺术陶瓷
化学化工瓷 和电工瓷
• 用于化工、制药、 食品等工业及实验室 中的管道设备、耐蚀 容器及实验器皿等。 • 通常要求耐各种 化学介质腐蚀的能力 要强。 • 主要指电器绝缘用 瓷，也叫高压陶瓷。 • 要求机械性能高、 介电性能和热稳定性 好
热反射玻璃
• 具有较高的热反射性能、又保持良好的浮光性能的浮法平板 玻璃、钢玻璃、夹层玻璃 • 颜色：灰色、金色、银色、古铜色、茶色、棕色、褐色、深 蓝色、等等具有良好的遮光性和隔热性能，对太阳反射热具 有较高的反射能力。 • 主要用于门窗。挂镜、天蓬及幕墙
中空玻璃
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特点：隔热、保温、防结露、透光
塑料概念 以天然树脂或合成树脂（也称合成高分子化合物，因外观似天然树脂 如琥珀、松香、虫胶等而得名）为原料，在一定温度和压力条件下， 可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当外力解除 后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为基本成分，一般含 有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色料或润化剂等。
铝合金是以铝为基加入其他合金元素(铜、 硅、镁、锌、锰、镍等)而 组成的合金。铝合金质轻、强度高，比 强度值接近或超过钢，具有优良的 导电、导热性和抗蚀性，易加工，耐冲 压，并且可阳极氧化成各种颜色。
金属材料在 设计中的应 用
镁合金手机外壳
猫鱼”剪子(图6—20) 由意大利设计师富兰西斯科· 菲 利匹(Francesco Fillippi）设计的 剪子， 将猫和鱼的形象组合成一把剪刀。它 由：两片不锈钢绞合而 成。不锈钢表面镀钛，坚固耐用。
2 色泽悦目，纹理美观
3 具有平衡和调节空气湿气的功 能
由管状细胞组成；当空气中的蒸汽 压力大于木材表面水分的蒸汽压 时，木材向内吸收水分，反之其 水分向外蒸发；纤维结构和细胞 内留有空气，受温度变化不明显， 热膨胀系数低，受热时不软化
4 具有可塑性
蒸煮后可切片，热压下可弯曲成型5 易于加工成型和涂饰
2.浮法玻璃 3.磨光玻璃
一、深加工平板玻璃
常用深加工平板玻 璃有:钢化玻璃、夹层 玻璃、热反射玻璃、隔 热玻璃、光致变色玻璃、 夹丝玻璃、太阳能玻璃、 中空玻璃、镀膜玻璃、 微晶玻璃、玻璃砖。 1.钢化玻璃：热处 理钢化玻璃、化学钢化 玻璃 热钢化玻璃一旦形 成，就不能形成任何冷 加工处理如切割、磨削、 打孔、边角不能抨击板 牙
多功能剪刀 这把剪刀有很丰富的功能，分别包 括用于切割轻绳、绞丝、麻线的刀 口和开瓶器，拆下半边后可以像小 刀一样使用，锥形的末端很容易划 开纸箱。
一辆高性能的竞赛用概念自行车设计， 取名Pluma为葡萄牙语中羽毛的意思， 它的材料是碳纤维和凯夫拉（Kevlar） 高性能纤维，使它更轻更耐冲击。结合 空气动力学的车身设计减小了风力对 使用者的阻碍，小部件的包裹也极大地 减少对使用者的损伤。要想驾驭Pluma 这辆专业竞轮自行车，还是需要相当的 技术含量的。
绝缘瓷瓶
特种陶瓷
• • 特种陶瓷也叫现代陶瓷、精细陶瓷。 特种陶瓷包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两 大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、 高温陶瓷等。 • 按陶瓷的主要组成分： • 氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、 • 氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。
氧化铝陶瓷密封环
氧化铝陶瓷喷咀
陶瓷的创新应用
陶瓷滑板 陶瓷存储罐 很有意思的取硬币方式，不和常规的储蓄罐 一样打开小开口取钱，而是像 倒茶一样把硬币从储蓄罐里“倒”出来，壶 嘴的大小仅能倒出少量的硬币
塑料的特点 比重小，比强度大； 耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减 震； 易成型，易复合等优良的综合性能。 易老化 耐热性差 刚性差 尺寸稳定性差

塑料成型容易、加工方便,能大批量生产
塑料制品的简单生产流程
原料 树脂 塑料生产 塑料 塑料制品 塑料制品生产
塑料制品生产系统组成 成型、机械加工、修饰三个过程组成。
铝合金框架结构皮椅。
不锈钢操作台。
金属材质的创新应用
SILK电子卷尺 很小巧的一款卷 尺，它不同于常 规的扁平型卷带， 而是抽出如同丝 线一般的带， 使得整个卷尺摆 脱了笨重的感觉 显得很轻薄，电 子显示读数屏幕 非常清晰准确 同时，这种设计 也使它可以做为 铅垂来使用。 Anna Maria设计的精美珠宝
有机高分子材料
高分子材料分两类： 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。
• 塑料属高分子材料，高分子材料又称 高分子化合物或高分子聚合物（高聚 物），是以高分子化合物为主要成份 的有机材料。
骨架座椅
非金属材料
• 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
• 主要介绍陶瓷，玻璃， 和木材。
陶瓷
• 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型 和煅烧制得的材料以及各种制品。陶瓷的传统概念是指所有以粘 土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含 有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗 糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围。对于它的主要 原料是取之于自然界的硅酸盐矿物(如粘土、石英等) 。
玻璃的创新应用
关于测量，我们一丝不苟—SmartMeasure 智能测量杯 J. Ryan Eder 和 Chris Daniels设计的一款 智能测量杯，色彩搭配时尚。它的侧面和传 统测量杯一样是测量的刻度，最大的区别在 它的手柄上面。手柄上面有一个LCD显示屏， 可以将杯中的液体的容量通过数字直观的显 示出来。
玻璃
• 玻璃：一种较为透明的固体物质， 在熔融时形成连续网络结构，冷 却过程中粘度逐渐增大并硬化而 不结晶的硅酸盐类非金属材料。
分情况而言：不占地方、轻便、透 明、使用面大、易碎
平板玻璃
• 作用：其透光、挡风雨、隔声、防尘 等作用 • 具有一定的机械强度，但性易碎，紫 外线通过率低，主要用于普通门窗、 隔断。 • 分类:1.传统平板玻璃
• ●概述 • 陶瓷材料：各种无 机非金属材料的通称。 包括：. 玻璃陶瓷
. 工程陶瓷
• 一般分为普通陶瓷和特种陶瓷 两大类。 按应用分为结构陶瓷材料与 功能陶瓷材料
耐热陶瓷
●陶瓷的生产过程 （1）原料制备 矿物原料经拣选、粉粹后配料、混合、磨细得到坯料。 （2）坯料成形 将坯料加工成一定形状和尺寸并有一定机械强度和致密度的半成品。包括可 塑成形、注浆成形、压制成形。 （3）烧成与烧结 干燥后的坯料加热到高温，进行一系列的物理、化学变化而成瓷的过程。 烧成是使坯件瓷化的工艺（1250℃～1450℃）； 烧结是指烧成的制品开口气孔率极低、致密度很高的瓷化过程。
你的挑剔我来满足—鸳鸯茶壶 看到这种茶壶设计，相信大家一定会联想到 “鸳鸯火锅”，只需一炉，双味同锅，南北 皆宜。此茶壶的设计也是如此，喜红茶、喜 绿茶，一壶即可搞定。设计师：Ewa Sendecka
木材
特性
1 质轻而坚韧，富有弹性
由疏松多孔的纤维素和木质素构成；密 度在0.3~0.8之间，小于金属、玻璃 等；在纵向（生长方向）的强度大， 抗压、抗弯强度差 具有天然悦目的色泽和花纹纹理；
产 是金属及其合金的总祢。 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）
金属材料是金属及其合 的特性是由金属结合键性质 所决定的。不锈钢 铝 铝合金 镁合金 锌合金 铝镁合金 钛合金.......都是 属于常见的金属材料。