设计材料及加工工艺整理

设计材料及加工工艺（章节总结）

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。

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：从产品的功能用途出发，思考如何选择和研制相

应材料从原料出发，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大步骤。③珐琅被覆；广泛应用于厨房

用具、医疗用具等。

（2）表面层改质：①化成处理，形成的膜对基物体具有耐蚀保护

性耐磨性，不会从基体金属上脱离②阳极氧化处理；得到不同硬度、弹

性、孔隙率孔径的氧化膜。

（3）表面精加工

2.3.3材料表面处理工艺的选择原则

①形态的时代性②求简的单纯性③功能的合理性④情感的审美性

⑤产品档次的经济性⑥成本⑦环境保护

2.4 新材料成形技术——快速成形技术

快速成型，又称快速原型制造技术、快速制样或实体自由形式制

造。快速成型是一种用材料逐层堆积出制件的制造方法。

2.4.1 快速成型的原理及特点

原理：快速成型是基于离散、堆积原理而实现快速加工原型或零件

的加工技术。

特点：1、改变了传统模式的制造方式，设计制造一体化。2、设计的易达性。3、快速性。 4、材料的广泛性。

2.4.2 快速成型的基本方法