工业设计之结构设计介绍

木材：


应用领域：家具、音响 木材分类：红木（黄花梨、紫檀、等稀有硬 木的统称）、橡木、桃木、桉树、松木、樟 木等 工艺特征：原木、烤漆、粉末压制的密度板 （HDF、MDF、LDF) 生活相关的： a. 了解木材的种类，是否实木，有些家 具表皮和里面的木材不同，粘贴而成。 b. 是否环保、甲醛含量是否超标。 c. 是否防火，在木材表面粘贴一层防火 材料，能起到防火作用。 木材传统结构方式： a. 榫卯
PP
PET
• 矿泉水瓶，标号01，常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。温度达到 70℃时易变形，且有对人体有害的物质融了。1号塑料品使用10个 月后，可能释放出致癌物DEHP。这类瓶子不能放在汽车内晒太阳， 不能装酒、油等物质。 • 1998年9月2日瑞士航空111号班机空难原因：由电线短路引起的火 花点燃了聚对苯二甲酸乙二酯（PET）隔热层，再由PET隔热层点 燃了其它东西。此后国际航空上禁止使用PET隔热层
工业设计本质：
• 创造更合理的生活方式，提升生活质量。
工业设计的目的：
• • 以设计物为对象，以“人--物--环境”系统最优为原则，寻求设计物的解决方案。 设计是创造性活动，其目的是综合考虑并提高物品、过程、服务以及它们在整个 产品生命周期中构成的系统的质量。
结构设计的定义
结构设计是工业设计的一个部分，产品结构设计是针对产品 内部结构、机械部分的设计；一个好产品首先要实用，因此， 产品设计首先是功能，其次才是形状。 结构设计涉及到的知识领域： – 作为工业设计科学技术性的一面,它涉及到自然科学和社 会科学的众多学科领域,包括材料学、数学、仿生学、生 理学、光学、色彩学、声学、人体工程学以及工艺学、 环境工程学、信息工程学、哲学、技术经济学、市场学、 心理学、价值工程学、系统工程学、生态学等等 。要求 是通才型，但不可能每个领域都是专家. 结构设计的特点： – 全方位，多目标的特点：在结构设计中，需更多考虑如 何使产品尽可能做到外形美观、使用性能优良、成本低、 可制造性、可装配性、维修简单、方便运输以及对环境 无不良影响等等。 – 迭代设计的特点：以设计目标为驱动，不断的发散思维 和收敛思维的过程。针对设计任务不断的对比、选择中 进行。---------”To be yes to be no.” 不断地推翻既有的设计， 寻找更好的方案。”To be better.” 结构设计和造型设计的关系：既紧密关联同时又是矛盾的。 原因是知识体系差异、思维方式出发点不同、造型设计属于 工业设计艺术性的一面,它涉及到美学、技术美学、审美心理 学、符号学、技术学特别是技术艺术的理论等等
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工程塑料的选用原则
物理性能要求：
• 抗冲击性、耐磨性、耐高温、及尺寸稳定性等。例如要求抗冲击 性能好的选PC，或加玻纤，耐磨选聚四氟乙烯PTFE(塑料王）
安全性能要求：
• 防火等级、由高到低 UL94V-0、V-1、 V-2、HB，防火不是完全不 着火，而是测试棒燃烧多长尺寸后会自熄灭。 • 对人的安全防护：食品安全、（生活小提示：腌制品不要用塑料 瓶装，不用铝制品装带盐的食品）
PS
• 常用于：碗装泡面盒、快餐盒。 排号“6” • 使用：耐热又抗寒，不能放进微波炉中，以免释出化学物。并且不能用于乘装强酸 （如柳橙汁）、强碱性物质，因为会分解出对人体不好的聚苯乙烯，容易致癌。避 免用快餐盒打包滚烫的食物。注意：别用微波炉煮碗装方便面。
塑化剂
• 塑化剂种类繁多，各种塑化剂毒性数据差别很大，比较而言，氯化烃类塑化剂 （氯化石蜡）因为含有感光物质（荧光物质）毒性较高，而柠檬酸酯类、环氧大 豆油（ESO）塑化剂则被视为无毒塑化剂。邻苯二甲酸酯类DEHP最为常见，2011 年台湾塑化剂事件涉及的的就是DEHP。 • 比如一般常使用的保鲜膜，一种是无添加剂的PE(聚乙烯)材料，但其黏性较差；另 一种广被使用的是PVC(聚氯乙烯）保鲜膜，有大量的塑化剂，以让PVC（聚氯乙烯） 材质变得柔软且增加黏度，非常适合生鲜食品的包装。 • 女性经常使用之香水、指甲油等化妆品，添加邻苯二甲酸酯类作为定香剂，以保 持香料气味，或使指甲油薄膜更光滑。 • 果冻、奶茶、饮料、果汁、保健品（纤维素）、都有添加塑化剂，但不是所有都 有毒，看商家添加的塑化剂种类。
工业设计之： 结构设计介绍
Victor. Liu 2014-6-26
工业设计
定义： • 工业设计定义： 1980年，国际工业设计协会联合会将工业设计定义为就 批量生产的工业品而言，凭借训练、技术、知识、经验及视觉感受而赋 予材料、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格。 • 工业设计被称为“技术与艺术的统一” • 工业设计师的定义： 工业设计师是受过训练,具有技术知识、经验和鉴赏 能力的人,他能决定工业生产过程中产品的材料、结构、机构、形状、色 彩和表面修饰等
常用工程塑料简介
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PVC
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聚氯乙烯，自阻燃，用于下水道管材、塑钢门窗、板材、人造皮革。燃烧过程会 释出有毒气体氯化氢和二噁英，致癌。为什么很多人反对在他们的居住地周围建 垃圾焚烧厂就是这个原因。 可口可乐在华全系列产品标签从2011年10月起已启用新型环保的非PVC薄膜标签. 保鲜膜：逐步改用PVDC或PE保鲜膜，目前双汇所用保鲜膜全部为PVDC保鲜膜。
塑胶成型的方法：
塑料的成型包括吸塑、压塑（模压成型）、挤塑（挤出成型）、注塑（注射成型）、 吹塑（中空成型）、压延等。
• • 吸塑：用吸塑机将片材加热到一定温度后，通过真空泵产生负压将塑料片材吸附到模型表面上，经冷却定 型而转变成不同形状的泡罩或泡壳。 挤塑：挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机（挤出机）将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品的 方法。挤塑有时也有于热固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的成型。挤塑的优点是可挤出各种形状的制 品，生产效率高，可自动化、连续化生产；缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工，制品尺寸容易产生 偏差。 注塑：注塑又称注射成型。注塑是使用注塑机（或称注射机）将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经 冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的优点是生产速度快、效 率高，操作可自动化，能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高，注塑机清 理较困难等。 吹塑：吹塑又称中空吹塑或中空成型。吹塑是借助压缩空气的压力使闭合在模具中的热的树脂型坯吹胀为 空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品、各种瓶、 桶、壶类容器及儿童玩具等。 压延：压延是将树脂和各种添加剂经预期处理（捏合、过滤等）后通过压延机的两个或多个转向相反的压 延辊的间隙加工成薄膜或片材，随后从压延机辊筒上剥离下来， 再经冷却定型的一种成型方法。压延是主 要用于聚氯乙烯树脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板砖等制品。 发泡成型：发泡材料（PVC，PE和PS等）中加入适当的发泡剂，使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热 固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料。按泡孔结构分为开孔泡沫塑料（觉大多数气孔互相连通）和闭孔泡 沫塑料（绝大多数气孔是互相分隔的），这主要是由制造方法（分为化学发泡，物理发泡和机械发泡）决 定的。
常用的工程塑料简介
PC
• 聚碳酸酯,“防弹胶”,耐高冲击 强度，透明。 • 高温水煮会释出双酚A
双酚A，也称BPA，在工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯（PC） 和环氧树脂等材料。60年代以来就被用于制造塑料（奶）瓶、 幼儿用的吸口杯、食品和饮料（奶粉）罐内侧涂层。BPA无处 不在，从矿泉水瓶、医疗器械到及食品包装的内里，都有它的 身影。每年，全世界生产2700万吨含有BPA的塑料。但BPA也能 导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢 紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。欧盟认为含双酚A奶瓶会 诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚 A(BPA)的婴儿奶瓶。 可以选玻璃奶瓶，还可以选择PP、PPSU等材质奶瓶，而这些都 是不含双酚A的安全材质。宝宝3个月以前完全可以选用玻璃奶 瓶喂奶，3个多月后小家伙开始想要自已抓握时，就换用PP或 PPSU的塑料奶瓶。PPSU呈茶色，晶透还耐180度高温，不过价 格也昂贵许多。 PPSU聚亚苯基砜树脂是聚砜(Polysulfone)简称PSF系列的产品 。
竹子： 天然材料加工 环保材料、生物可降解 -------- 竹子、废弃木材、麦 秸 制成的可降解塑料： 为了解决“白色污染”的一个有效途径就是使 用生物降解塑料，在欧盟等发达国家和地区纷 纷鼓励使用生物可降解塑料。据悉，由 Newlight公司提供的AirCarbon牌塑料是一种新 型生物塑料，以竹子和麦秸为原料经特殊工艺 制取而成。该种塑料包装生产过程中碳排放量 小，对环境不会造成污染。戴尔电脑
感观性能：
• 颜色、是否透明、质感、表面纹理、
工艺要求：
• 喷涂、电镀、丝印、转印、等
使用环ຫໍສະໝຸດ Baidu：
• 高温、低温、户外、酸碱度等
金属材料
分类 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳 2％～4％的铸铁，含碳小于 2％ 的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还 包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半 金属、稀有金属和稀土金属等。有色金属铜、铝、锡、铅、锌以及黄铜、青铜、白铜、铝合金和 轴承合金等，另外在工业上还采用镍、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金化元素， 以改善金属性能，其中钨、钴、钛多用于硬质合金的制造。上述有色金属，都称为工业常用金属， 以区别于贵金属及稀有金属。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系 数小。有色金属：铜 ③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的 非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐 磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。 其他分类方法： （1）按元素分：钢铁材料，如铁、钢、碳素钢、合金钢等;有色金属材料,如铝、铜、镍、贵金属 材料等。 （2）按主要性能和用途分为:金属结构材料和金属功能材料,其中有要求力学性能（强度、硬度、 韧性等）为主的材料，如结构材料、工具材料等；有要求物理性能（磁性、导电性、弹性等）的 材料，如精密合金、半导体材料、超导材料等；要求物理化学性能的材料，如耐蚀材料、金属催 化剂、消气材料等。按加工制造工艺可分为：铸造合金、变形（可进行金属塑性加工合金和粉末 冶金材料。 （3）按材料提供使用的形态可分为：板材、丝材、棒材、带材和多孔材料、纤维强化复合材料等。 此外，还可按金属的组织状态分为结晶态金属材料和非晶态金属材料等。
常用工程塑料简介
ABS PMMA
• “不碎胶”，抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐 化学药品性及电气性能优良，易电镀、着色。
• “有机玻璃”，高透光率92%，易染色，但很脆， 易开裂。
• “百折胶”，高流动性，用作饮料瓶、微波炉用的餐盒。排号5， 熔点高达167 ℃，是唯一可以安全放进微波炉的塑料盒，需要注 意，有些微波炉餐盒，盒体以5号PP制造，但盒盖却以1号PET制造， PET不能抵受高温，故不能与盒体一并放进微波炉。


结构设计比喻为制作美味的大餐， • 原材料--------- 食材：天山飞的，地上走的、水里游的 • 加工的机器------ 厨房用具：锅碗瓢盆 • 工艺--------食材加工的方法:蒸、煮、炖、烘焙、 • 外观搭配-------- 调味、调色：天然调料、人造添加剂等 • 产品功能-------- 食物的美味、功效：因人而异 相与生活联系比较紧密的： 材料： 天然材料：木材、竹子、石头、等 塑料：工程塑料、橡胶等 五金：铜、铁、铝、不锈钢、合金等 皮革：动物皮、合成皮革 涂料：树脂 新型合成材料等 光学 色彩学 声学 人体工程学 工艺学 心理学