设计材料及加工工艺整理DOC
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第一篇:产品造型设计材料与加工工艺课程小结产品造型设计材料与加工工艺通过近几周的材料分析与加工工艺的学习,我对产品设计材料与加工工艺有了初步的了解,也了解了今后产品对材料上的具体应用。
工业设计是现代科学技术与人类文化艺术相结合而发展的产物。
它是在现代工业、科学技术及社会经济迅猛发展的背景下产生的一门崭新的边缘学科。
工业设计包括工业产品设计、环境设计及视觉传达设计。
它不仅要对产品的功能、结构、材料、工艺及形态、色彩、表面处理和装饰等方面进行设计,同时还要从社会的、经济的、技术的、艺术的及人的各方面因素进行综合处理,从而使现代工业产品既符合社会不断发展的物质需求,又能满足人们的精神需求。
因此它不同于一般的艺术设计,而是一种以工程技术与美学艺术相结合的设计体系。
工业产品本身是生产者与用户之间最重要的交流媒介。
用户往往通过产品建立起对生产商的印象,因此产品的外观造型设计质量至关重要。
作为科技与文化蕴涵相结合产物的现代工业产品,除满足人们的使用功能外,还应以物性的存在形式满足人们的精神需求。
因此,产品造型设计中所涉及到的材料及工艺将对产品造型的美感产生直接影响。
采用不同的材料、不同的工艺,所获得的结构形式也各不相同,其造型的美感效果也大不一样。
在产品造型设计中,首先要合理地选用材料,再按照材料的特点以适当的工艺去塑造它的外形。
当然在某些情况下,也可以按艺术造型需要决定产品外形,再选用相应的材料与工艺。
首先,材料是产品造型设计的物质基础。
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。
人类改造世界的创造性活动,是通过利用材料来创造各种产品才得以实现的。
而造型设计从本意上讲,是人们在生产中有意识地运用工具和手段, 将材料加工成可视的或可触及的具有一定形状的实体,使之成为具有使用价值的或具有商品性的物质。
正因为造型设计是一种人造物的活动,设计才离不开材料,它与材料是密不可分的。
在从事工业产品造型设计过程中,首先必须考虑的问题之一就是如何选择使用材料。
加工工艺及夹具设计一、引言加工工艺及夹具设计在制造业中起着至关重要的作用。
加工工艺是将原材料转化为成品的过程,而夹具则是用于固定工件,以保证加工精度和工艺稳定性的工具。
本文将重点探讨加工工艺的基本原理和夹具设计的要点。
二、加工工艺的基本原理1.加工工艺的分类加工工艺可以分为传统加工工艺和先进加工工艺。
传统加工工艺包括车削、铣削、镗削等,而先进加工工艺则包括电火花加工、激光加工、水刀切割等。
不同的加工工艺适用于不同的工件材料和形状,选择适当的加工工艺能够提高生产效率和产品质量。
2.加工工艺的优化优化加工工艺可以提高生产效率和降低成本。
在加工工艺中,我们可以通过选择合适的切削速度、进给速度和切削深度来提高加工效率。
此外,合理选择刀具材料和刀具几何形状也是优化加工工艺的重要手段。
3.加工工艺的控制加工工艺的控制是保证加工精度和产品质量的关键。
在加工过程中,我们可以通过控制切削力、刀具温度和工件表面质量等参数来实现加工工艺的控制。
此外,使用先进的自动化设备和检测仪器也是加工工艺控制的重要手段。
三、夹具设计的要点1.夹具类型的选择夹具类型的选择应根据工件的形状和加工要求来确定。
常见的夹具类型包括机械夹具、气动夹具和液压夹具等。
根据工件的特点,选择合适的夹具类型可以提高夹持力和稳定性,确保加工精度。
2.夹具结构的设计夹具结构的设计应考虑工件的形状和加工要求。
夹具的结构应尽量简单、紧凑,并且易于装夹和卸夹。
在设计夹具结构时,还应考虑夹具的刚度和稳定性,以确保夹持力的稳定和均匀。
3.夹具材料的选择夹具材料的选择应根据工件材料和加工要求来确定。
夹具材料应具有良好的刚度和耐磨性,以确保夹具的使用寿命和稳定性。
此外,夹具材料还应具有良好的热传导性能,以避免加工过程中的热变形和变色问题。
4.夹具的定位和固定夹具的定位和固定是确保加工精度的关键。
在夹具设计中,应考虑工件的定位方式和夹持力的分布情况。
合理的定位和固定方式可以提高夹持力的稳定性,减小加工误差。
学号: 063016121毕业设计说明书设计题目数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真学生姓名专业名称数控技术指导教师二00九年六月六日学号:063016121河源职业技术学院机电工程系毕业设计数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真指导教师:专业名称:数控技术论文提交日期: 2009-6-1论文答辩日期: 2009-6-6论文评阅人:目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (3)第二章零件的结构分析 (4)2.1工件一的分析 (4)2.2工件二的分析 (5)2.3工件一与工件二装配分析 (6)2.4确定零件的公差等级 (6)2.4.1工件1的公差等级 (6)2.4.2工件2的公差等级 (7)第三章零件的工艺设计 (8)3.1加工设备的选定 (8)3.2零件材料和毛坯的选用 (8)3.3夹具的选用 (8)3.4刀具的选择 (8)3.4.1工件1选用的刀具 (9)3.4.2工件2选用的刀具 (9)3.5加工参数的选用 (9)3.5.1主轴转速的确定 (9)3.5.2进给速度的确定 (10)3.6.3背吃刀量确定 (10)第四章加工工艺方案 (11)4.1工件1工艺方案 (11)4.2工件2工艺方案 (11)第五章零件的加工编制 (13)5.1数控车床编程基础 (13)5.1.1数控车床编程特点 (13)5.1.2数控车床的坐标系和参考点 (13)5.2工件1加工程序 (14)5.3工件2加工程序 (15)总结 (16)参考文献 (17)结束语 (18)摘要轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
本设计圆锥轴套配合件为典型的轴类零件,零件形状轨迹虽然并不复杂但是为了保证相互配合,必须右严格的尺寸要求,所以加工难度大。
齿轮类零件加工工艺分析及夹具设计目录摘要 (4)第一章齿轮类零件加工工艺规程编制概述 (5)1.1工艺编制的总体步骤 (5)第二章对齿轮类零件的加工工艺编制及分析 (6)2.1分析齿轮类零件的技术要求 (6)2.2明确毛坯尺寸 (8)2.3拟定工艺路线 (8)2.4设计工序内容 (10)2.5填写工艺文件 (10)第三章对齿轮类零件加工工艺进行合理性分析 (11)第四章夹具设计的要求 (11)4.1 了解夹具设计的总体要求 (11)第五章夹具设计的特点 (12)5.1确定夹具的类型 (12)5.2钻模的主要类型 (12)第六章工件夹紧计算及选择 (13)6.1工件的夹紧 (13)6.2 夹紧力的选择 (13)6.3夹紧力的计算及精度分析 (14)第七章夹具的结构分析及设计 (16)7.1夹具的夹紧和定位 (16)7.2夹具的导向 (17)第八章夹具的总体分析 (17)第九章致谢 (18)摘要齿轮类零件是典型零件之一,它在机械主要用于传动,齿轮类零件主要有齿轮.齿轮轴,涡轮涡杆,在机械领域运用很广泛。
按传动形式分圆柱类齿轮、锥齿轮、齿条等。
按齿形状分:齿轮、齿、字齿等。
按制作方法分:铸造齿轮、烧结齿轮、轧制齿轮等。
我以齿轮加工工艺编制分析齿轮的加工要求,在生产实际中阐述齿轮的工艺过程,及工艺的合理性。
夹具在机械加工中有举足轻重的作用,好的夹具才是保障零件加工的方法。
我从夹具的分析、设计、计算、使用方面概述夹具的用途。
按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。
我这次设计的是盖板式钻夹具。
这是一种专用夹具,专为一工件的一道工序而设计的夹具。
关键词:齿轮、夹具、工艺、设计1.1工艺编制的总体步骤1.分析零件的结构和技术要求(1)分析图样资料①加工工艺表面的尺寸精度和形状精度②各加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间的位置精度③加工表面的粗糙度及表面的其他要求④热处理及其他要求(2)零件的结构工艺分析。
发动机曲轴加工工艺及其夹具设计发动机曲轴是发动机的核心部件之一,其制造工艺和加工质量直接影响着发动机的性能和寿命。
本文将对发动机曲轴加工工艺以及夹具设计进行简单介绍。
1.材料选择:发动机曲轴的材料要求高强度、高韧性、高耐磨性和高耐蚀性。
常用材料有40Cr、42CrMo、35CrMo等。
选择材料时一定要注意其成本和可加工性。
2.热处理:材料进行热处理,以改善材料的组织结构和性能,增强其硬度和韧性,以提高曲轴的使用寿命和稳定性。
3.粗加工:曲轴的粗加工一般采用车削、铣削、钻削等方式进行。
其中,车削是主要加工方法,要求车削精度高,表面质量好。
4.精加工:曲轴精加工主要包括磨削和抛光两个环节。
磨削是将曲轴的几何误差、表面粗糙度和中心误差等降低到一定的标准要求。
抛光则是在磨削的基础上,进一步提高曲轴表面的光洁度。
5.质检:曲轴经过精加工后,要进行质检,检验标准包括曲轴的尺寸精度、圆度、中心距误差、表面粗糙度、硬度等。
二、夹具设计曲轴加工过程中,夹具是起关键作用的部件之一,其设计质量直接关系到曲轴加工的精度和质量。
夹具设计要满足以下要求:1.夹紧力要合适:夹具夹的是工件,夹具夹得太紧会变形,夹得太松会影响精度。
因此,需要根据曲轴的尺寸和材料特性,确定夹具的夹紧力合适大小。
2.布局合理:夹具的构造应布局合理,尽量减少对工件的影响,保证加工过程稳定。
3.介质选择正确:曲轴材料较硬,静电加工剩余电量较大,夹具水平面与工件接触区域的介质应该选择好导电材质,以减少静电影响。
4.操作方便:夹具必须符合人体工程学原理,使操作者可以舒适地测量和调整待加工曲轴的位置和角度。
5.精度高:夹具必须精度高,经过校验后符合加工点位的要求,确保加工精度和质量。
四方刀架的加工工艺及夹具设计前言机床四方刀架,它是一种应用广泛的夹持刀具的部件,它可以同时夹持四把刀具,并可以通过旋转位置以实现换刀的功能。
功能就是夹持刀具可实现转位换刀。
四方刀架由于经常旋转接触面而需较高的精度。
持刀时要较高的压紧力,因此持刀面要一定的硬度和强度。
零件材料为45钢,零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性,因此应选择煅造,提高零件的刚度和强度,以增强刀具加工的位置精度。
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理,可以使加工质理得到保证,生产得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批量报废,使生产无法正常进行。
分析毛坯的余量大小及均匀性,主要是考虑在加工时要不要分层切削,分几层切削,也要分析加工中与加工后的变形程度,考虑是否应采取预防性措施与补救措施。
如对于热轧中、厚铝板,经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形,最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯。
总之,经过一段时间的调研,参阅大量的资料,根据学校提供的技术资料,确定做四方刀架的加工工艺及夹具设计。
目录摘要 (2)Abstrac (3)第一章概述 (4)1.1四方刀架的作用 (4)1.2四方刀架的要求 (4)1.3加工四方刀架的机床选择 (4)1.4加工四方刀架的刀具选择 (7)第二章四方刀架的工艺性分析 (9)2.1工艺路线的拟定: (9)2.2加工阶段的划分: (10)2.3工序的集中与分散 (11)2.4加工顺序的安排: (11)第三章四方刀架工艺规程的设计 (15)3.1确定四方刀架毛坯的制造方式 (15)3.2四方刀架基准面的选择 (15)3.3加工四方刀架工艺路线的确定 (16)3.4根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下: (19)3.5确定切削用量及工时 (20)3.6 四方刀架C表面淬火 (38)第四章四方刀架零件加工的夹具设计 (39)4.1设计夹具的方法和步骤: (39)4.2夹具设基本要求计的: (39)4.3设计步骤如下: (40)4.4夹具总图上尺寸,公差及技术要求的标注 (40)4.5工件在夹具中加工的精度分析 (41)4.6夹具总体方案的设计: (42)第五章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)摘要本设计的课题是四方刀架的加工工艺和夹具设计,工艺学是机械制造类的一项主要专业知识,它是研究如何科学地最优地生产各种机械装备的一门技术学科,也就是研究在机械制造中优质、高产、低消耗地生产机械装备的原理和方法的学科。
工业设计产品表面处理工艺整理阳极氧化阳极氧化:主要是铝的阳极氧化,是利用电化学原理,在铝和铝合金的表面生成一层Al2O3(氧化铝)膜。
这层氧化膜具有防护性、装饰性、绝缘性、耐磨性等特殊特性。
工艺流程:单色、渐变色:抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化→中和→染色→封孔→烘干双色:①抛光/喷砂/拉丝→除油→遮蔽→阳极氧化1→阳极氧化2 →封孔→烘干②抛光/喷砂/拉丝→除油→阳极氧化1 →镭雕→阳极氧化2 →封孔→烘干技术特点:1、提升强度,2、实现除白色外任何颜色。
3、实现无镍封孔,满足欧、美等国家对无镍的要求。
电泳电泳:用于不锈钢、铝合金等,可使产品呈现各种颜色,并保持金属光泽,同时增强表面性能,具有较好的防腐性能。
工艺流程:前处理→电泳→烘干技术特点:优点:1、颜色丰富;2、无金属质感,可配合喷砂、抛光、拉丝等;3、液体环境中加工,可实现复杂结构的表面处理;4、工艺成熟、可量产。
缺点:掩盖缺陷能力一般,压铸件做电泳对前处理要求较高。
微弧氧化微弧氧化:在电解质溶液中(一般是弱碱性溶液)施加高电压生成陶瓷化表面膜层的过程,该过程是物理放电与电化学氧化协同作用的结果。
优点:1、陶瓷质感,外观暗哑,没有高光产品,手感细腻,防指纹;2、基材广泛:Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其合金等;3、前处理简单,产品耐腐蚀性、耐候性极佳,散热性能佳。
缺点:目前颜色受限制,只有黑色、灰色等较成熟,鲜艳颜色目前难以实现;成本主要受高耗电影响,是表面处理中成本最高的其中之一。
电镀电镀:是利用电解作用使金属的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用的一种技术。
工艺流程:前处理→无氰碱铜→无氰白铜锡→镀铬优点:1、镀层光泽度高,高品质金属外观;2、基材为SUS、Al、Zn、Mg等;成本相对PVD低。
缺点:环境保护较差,环境污染风险较大。
粉末喷涂粉末喷涂:是用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到工件的表面,在静电作用下,粉末会均匀的吸附于工件表面,形成粉状的涂层;粉状涂层经过高温烘烤流平固化,变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层工艺流程:上件→静电除尘→喷涂→低温流平→烘烤优点:1、颜色丰富,高光、哑光可选;2、成本较低,适用于建筑家具产品和散热片的外壳等;3、利用率高,100%利用,环保;4、遮蔽缺陷能力强;5、可仿制木纹效果。
钣金件的设计及制造工艺流程钣金件是一种广泛应用于工业制造领域的零部件,它主要通过对金属板材的冲剪、弯曲、焊接等工艺来实现设计所需要的形状和功能。
下面是钣金件的设计及制造工艺流程的详细介绍。
第一步:需求分析和设计准备在设计钣金件之前,首先需要进行需求分析,明确产品的使用需求和设计要求。
然后,根据需求确定材料、尺寸、厚度等设计参数,并进行初步的构思和草图绘制。
第二步:CAD建模和工程设计基于设计参数和构思草图,使用计算机辅助设计(CAD)软件进行钣金件的三维建模。
在建模过程中,需要考虑材料的可用性、加工工艺的可行性等因素。
同时,根据钣金件的实际应用场景,进行工程设计,包括强度分析、结构优化等。
第三步:工艺规划和冲裁在完成CAD建模和工程设计后,进行工艺规划,确定钣金件的制造工艺流程。
其中,冲裁是制造钣金件的第一步。
根据设计的形状和尺寸,在金属板材上使用剪切工具或冲裁机进行冲剪,将板材切割成所需的形状和大小。
第四步:弯曲和压制在冲裁之后,对已经切割好的钣金件进行弯曲和压制工艺。
通过应用压力和热力将钣金件弯折成所需的形状,并使用模具进行成形。
这个步骤通常需要使用弯曲机、热处理设备和模具。
第五步:焊接和装配根据设计要求,对钣金件进行焊接和装配。
焊接可以使用手工焊接、点焊、氩弧焊等不同的焊接方法,将不同的部件进行连接。
在焊接完成后,将其他辅助件(如螺钉、螺母等)进行装配,并进行测试和调整。
第六步:表面处理和涂装为了提高钣金件的外观和耐腐蚀性能,通常需要对表面进行处理和涂装。
表面处理可以采用砂轮抛光、喷砂、酸洗等方式来清洁和改善表面质量。
然后,进行锌镀、电镀、喷涂等涂装工艺,保护钣金件表面,并赋予其所需的颜色和质感。
第七步:质量检验和包装在钣金件的制造过程中,需要进行质量检验,包括尺寸精度、外观质量、材料成分等方面。
通过使用测量仪器和设备,对每个工序的产品进行检验,确保其符合设计要求和质量标准。
最后,对通过检验的钣金件进行包装,以便运输和保护。
减速器轴加工工艺及夹具设计减速器轴是机械传动系统中重要的组成部分,主要用于传递动力和承受负载。
其加工工艺和夹具设计对于减速器整体性能和使用寿命有着重要的影响。
下面将从减速器轴的加工工艺和夹具设计两个方面进行介绍。
一、减速器轴加工工艺1.材料选择减速器轴的材料一般选择高强度、高韧性的合金钢或不锈钢。
在选择材料时,需要考虑到轴的使用环境和负载情况,选择合适的材料可以提高轴的使用寿命和耐久性。
2.车削工艺减速器轴的车削工艺是关键的加工环节。
在车削时需要注意以下几点:(1)车削前需要对工件进行粗加工,去除表面的毛刺和氧化层,保证车削质量。
(2)车削时需要控制车刀的进给速度和深度,避免过度切削导致轴的变形和表面质量下降。
(3)车削后需要进行研磨和抛光,提高轴的表面光洁度和精度。
3.热处理工艺减速器轴的热处理工艺是提高轴的强度和韧性的重要手段。
常用的热处理工艺包括淬火、回火、正火等。
在热处理时需要控制加热温度和保温时间,避免轴的变形和质量下降。
4.检测工艺减速器轴的检测工艺是保证轴质量和性能的重要环节。
常用的检测手段包括超声波探伤、磁粉探伤、硬度测试等。
在检测时需要注意探头的选取和检测的精度,保证轴的质量和性能符合要求。
二、减速器轴夹具设计减速器轴夹具是保证轴加工质量和效率的重要工具。
在设计夹具时需要考虑以下几点:1.夹具结构减速器轴夹具的结构应该简单、牢固、易于操作。
常用的夹具结构包括三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧夹具等。
在选择夹具结构时需要考虑轴的形状和尺寸,保证夹具能够牢固地夹住轴。
2.夹具材料减速器轴夹具的材料应该具有高强度、高硬度、高韧性等特点。
常用的夹具材料包括合金钢、不锈钢、铸铁等。
在选择夹具材料时需要考虑夹具的使用环境和负载情况,保证夹具能够承受轴的加工力和负载力。
3.夹具设计减速器轴夹具的设计应该考虑到轴的形状和尺寸,保证夹具能够牢固地夹住轴,并且不会对轴的表面造成损伤。
在设计时需要注意夹具的接触面积和夹紧力的大小,保证夹具能够均匀地夹住轴。
活塞的机械加工工艺及夹具设计活塞是一种常见的机械零件,广泛应用于内燃机、液压泵、空压机等设备中。
为了保证活塞的精度和质量,需要借助机械加工工艺和夹具设计。
首先,活塞的机械加工工艺包括以下几个步骤:1. 材料准备:选择适当的材料,例如铸铁、铝合金等,根据活塞的要求和使用环境来确定。
2. 铸造或锻造:根据活塞的大小和形状要求,选择合适的工艺来进行材料的铸造或锻造,以获取初始形状。
3. 粗加工:根据活塞的设计图纸,利用铣床、车床等机械设备进行粗加工,包括车削、铣削、切割等操作,将活塞加工至近似形状。
4. 热处理:对粗加工后的活塞进行热处理,包括淬火、回火等工艺,以增强活塞的硬度和耐磨性。
5. 精加工:利用磨床、镗床等设备进行精细加工,包括磨削、镗孔等操作,以达到活塞设计要求的尺寸和平滑度。
6. 表面处理:根据活塞的使用要求,进行表面处理,如镀铬、镀镍等,以提高活塞的耐腐蚀性和装配性。
夹具设计是活塞加工工艺中不可或缺的一环。
夹具的设计需要考虑以下几个要点:1. 稳定性:夹具的设计应具有足够的稳定性,能够确保活塞在加工过程中不产生位移或摆动,以保证加工精度。
2. 定位精度:夹具应能够准确地定位活塞,使其在加工过程中达到设计要求的尺寸和形状。
3. 刚性:夹具的构造应具有足够的刚性,以保证在加工过程中不发生变形或振动,影响活塞的加工质量。
4. 操作性:夹具应具有良好的操作性,方便夹紧和解放活塞,提高生产效率。
5. 耐用性:夹具应选用耐磨、耐腐蚀的材料,确保使用寿命长,减少更换和维修次数。
综上所述,活塞的机械加工工艺及夹具设计对于活塞的质量和精度至关重要。
通过合理的加工工艺和夹具设计,可以提高活塞的加工效率和质量,满足使用要求。
在活塞的机械加工工艺中,精加工是非常重要的步骤。
精加工的目的是通过磨削、镗孔等操作来达到活塞设计要求的尺寸和平滑度。
下面我们将详细介绍一些常用的精加工工艺。
磨床是一种常用的精加工设备,可用于加工活塞的外圆和端面。
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 1、光固化成型——SLA成型工艺 2、选择性激光少杰成型——SLS成型技术 3、熔积堆积成型——FDM成型技术 4、分层实体成型——LOM成型技术 2.4.3 快速成型技术在设计领域的应用 快速成型技术在设计领域的应用包括:1、优化产品设计;2、支持同步(并行)工程的实施;3、对产品性能进行及时、准确的校验与分析;4、快捷、经济地制作各种模型。
第三章 材料感觉特性的应用 3.1材料感觉特性的概念 材料感觉特性又称材料质感,是人的感觉系统因生理刺激对材料做出的反映或由人的知觉系统从材料表面特征得出的信息,是人对材料的生理和心理活动,他建立在生理基础上,是人通过感觉器官对材料做出的综合印象。 3.1.1材料感觉特性的内容 两个基本属性:生理心理属性、物理属性 材料感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和视觉质感,按材料本身的构成特性可分为自然质感和人为质感。 1.材料的触觉质感:生理心理构成物理构成 2.材料的视觉质感:生理构成、物理构成、间接性、距离效应 3.材料的自然质感;关注材料的天然性、真实性、价值性 4.材料的人为质感:突出认为的工艺特性,强调工艺没和技术创造性 3.1.2材料感觉特性的评价 1.材料感觉特性的描述:自然-人造、高雅-低俗、明亮-阴暗、柔软-坚硬、光滑-粗糙、时髦-保守、干净-肮脏、整齐-杂乱、鲜艳-平淡、感性-理性、浪漫-拘谨、协调-冲突、亲切-冷漠、自由-束缚、古典-现代、轻巧-笨拙、细致-粗略、活泼-呆板、科技-手工、温暖-凉爽 2.材料感觉特性的测定 选取玻璃、陶瓷、木材、金属、塑料、橡胶、皮革比较,表3-3 材料感觉特性的差异。 3.1.3影响材料感觉特性的相关因素 材料感觉特性构成因素众多,通常表现为: 1.材料种类2.材料成型加工工艺和表面处理工艺 同质异感、异质同感:不同加工方法和工艺技巧会产生不同的外观效果,从而获得不同的感觉特性:铸造工艺、焊接工艺、编织工艺、车削工艺、磨削工艺、电镀工艺、喷砂工艺 3.其他因素:时代的科技水平、审美标准、流行时尚 3.2质感设计 质感设计是对工艺产品造型设计的技术性和艺术性的先期规划,是一个合乎设计规范的”认材-选材-配材-理材-用材”的有机过程。 3.2.1质感设计的形式美法则 实际上是各种材质有规律组合的基本法则:1、调和与对比法则,即,使整体中各部位的物面质感统一和谐。2、主从法则,即强调在产品的质感设计上要有重点 3.2.2质感设计的运用原则 合理的使用材料、艺术性的使用材料、创造性的使用材料 3.2.3质感设计的主要作用 提高适用性、增加宜人性、塑造产品的精神品味、达到产品的多样性和经济性、创造全新的产品风格 3.3材料的抽象表达 1.材料的抽象表达 定义:是将材料的某些特性加以提炼,升华为具有某种审美价值的意象,并沿着抽象表达的共同方向,是材料成为能唤起人们某种感情的具有抽象意义的材料。 2.抽象思维是材料抽象表达的基础 3.材料的抽象表达对设计有直接的意义 3.4材料的美感 材料的美感与材料本身的组成、性质、表面结构及使用状态有关 3.4.1材料的色彩美感 材料的色彩可分为材料的固有色彩和材料的人为色彩 只有运用色彩规律将材料色彩进行组合和协调,才会产生明度对比、色相对比、和面积效应以及冷暖效应等现象,突出和丰富材料的色彩表现力。 (1)相似色材料组合(2)对比色材料组合 3.4.2材料的肌理美感 肌理是由天然材料自身的组织结构或人工材料的人为组织设计而形成的,在视觉或触觉上可感受到的一种表面材质效果。 根据材料表面形态的构造特征,肌理可分为自然肌理和再造肌理;根据材料表面给人以知觉方面的感受,吉利还可分为视觉肌理和触觉肌