工艺材料产品设计讲义总结

工艺材料产品设

计

（讲义总结）

北京印刷学院

设计艺术学院

工业设计系

WU Jian

2018.05

目录

第一章：概论第二章：材料的工艺特性第三章：材料感觉特性的运用第四章：材料与环境第五章：金属材料及加工工艺第六章：高分子材料及加工工艺第七章：木材及加工工艺第八章：无机非金属材料及加工工艺第九章：复合材料及加工工艺第十章：产品设计中材料的选择与开发第十一章：材料体验与表现

第一章：概论

1.1设计与材料

纵观人类的进化史，与人类的生活和社会发展密不可分的有很多因素，其中材料的的开发、使用和完善就是其中之一。

材料是人类生产各种所需产品和生活中不可缺少的物质基础。可以说我们生活的周围任何物品都离开材料。

材料科学的发展，使产品形态产生了根本变化，材料的发展，更是推动了人们生活的进步。

材料分类：石器、陶器、铜器、铁器、人工合成材料时代。

1.2产品造型设计的物质基础材料在产品造型设计中，是用以构成产品造型，不依赖于人的意识而客观存在的物质，所以材料是工业造型设计的物质基础。

工艺：材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。是人类认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。

材料与工艺是设计的物质技术条件，与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。而产品的功能和造型的实现都建立在材料和工艺上。

1.3材料设计

1.材料设计的内容

产品造型中的材料设计，以“物—人—环境的材料系统为对象，将材料的性能、使用、选择、制造、开发、废弃处理和环境保护啊看成一个整体，着重研究材料特性与人、社会、环境的协调关系，对材料的工学性，社会性、经济性、历史性、生理性、心理性和环境性等问题进行平衡和把握，积极评价各种材料在设计中的使用和审美价值，是材料的特性和产品的物理功能和犀利功能达到高度的和谐统一，是材料具有开发新产品和新功能的可行性，并从各种材料的质感中获取最完美的结合和表现，给人以自然，丰富、亲切的视觉和触觉的综合感受。

产品造型的材料选择中，我们不仅要从材料本身的角度考虑材料的功能特性，还要考虑整个材料设计系统。

2.材料设计的方式出发点：原材料所具有的特性与产品所需性能之间的比较。

两种主要方式：①从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相应材料

②从原料出发，思考如何发挥材料的特性，开拓产品的新功能，甚至创造全新的产

品。

3.材料与产品的匹配关系

产品设计包含功能设计、形式设计，在产品设计中都要匹配。

材料性能的三个层次：核心部分是材料的固有性能；中间层次世人的感觉器官能直接感受的材料性能；外层是材料性能中能直接赋予视觉的表面性能。

产品功能设计所要求的是与核心部分的材料固有性能相匹配，而在产品设计中除了材料的形态之外，还必须考虑材料与使用者的触觉、视觉相匹配。

1.4设计材料的分类

1.按材料的来源分类：①天然材料②技工材料③合成材料④复合材料

⑤智能材料或应变材料

2.按材料的物质结构分类：①金属材料②无机材料③有机材料④复合材料

3.按材料的形态分类：①线状材料②板状材料③块状材料

1.5材料特性的基本特性

从材料特性包括：①材料的固有特性，即材料的物理化学特性。②材料的派生特

性，即材料的加工特性材料的感觉特性和经济特性。

特性的综合效应从某种角度讲决定着产品的基本特点。

1.5.1材料特性的评价

材料特性的评价：①基础评价，即以单一因素评价。②综合评价，即以组合因素进行评价。

1.5.2材料的固有特性

材料的固有特性是由材料本身的组成、机构所决定的，是指材料在使用条件下表现出来的性能，他受外界条件的制约。

1.5.3材料的派生特性

材料的派生特性包括材料的加工特性、材料的感觉特性、环境特性和材料的经济

性。

第二章：材料的工艺特性

材料的工艺特性是指：材料适应各种工艺处理要求的能力，材料的工艺性包括材料的成型工艺、加工工艺和表面处理工艺。他是材料固有特性的综合反映，是决定材料能

否进行加工或如何进行加工的重要因素，直接关系到加工效率、产品质量和生产成本等。

2.1材料的成型加工

2.1.1成形加工工艺

材料的成型加工性是衡量产品造型材料优劣的重要标志成型加工工艺对设计效果的影响因素很多，主要从以下几个方面表现出来：①工艺方法②工艺水平③新工艺的采用④工艺方法的综合运用

2.1.2材料成型工艺的选择原则是高效、优质、低成本，即应在规定的周期内，经济地生产出符合技术要求的产品，其核心是产品品质。必须指出，产品的成本运算是以生产合格产品为基础的。根据零件类别、用途、功能、使用性能要求、结构形状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等，可基本确定零件应选用的材料与成型方法。

2.2材料的连接工艺

材料的连接工艺包括机械连接、焊接、粘接技术、静连接、动连接。

2.3材料的表面处理

具体说就是要处理注入色彩、光泽、纹理、质地等直接赋予视觉与触觉的一切表面造型要素。在产品造型设计时要根据产品的性能、使用环境、材料性质，正确选择表面处理工艺和面饰材料。

2.3.1表面处理的目的

一是保护产品，即保护材料本身赋予产品表面的光泽、色彩、肌理等而呈现出的外观美，并提高产品的耐用性，确保产品的安全性，由此有效的利用材料资源：二是根据产品造型设计的意图，改变产品表面状态，赋予表面更丰富的色彩、光泽、肌理等，提高表面装饰效果，改善表面的物理性能、化学性能及生物学性能，使产品表面有更好的感觉特性。

表面处理技术，即可以是相同材料具有不同的感觉特性，又可是不同材料获得相同的感觉特性。

2.3.2表面处理类型

设计中所采用的三类表面处理技术：

（1）表面被覆：①镀层被覆②涂层被覆目的：保护作用、装饰作用、特殊作用（如隔热、杀菌等）。涂装工艺一般包括制件表面涂装前处理、涂敷涂料及涂层干燥三