材料工艺学（第八章）.ppt

材料工艺学 第八章 第八章 产品设计程序与选材方法 第八章 产品设计程序与选材方法 8－1 产品设计过程与选材 8－2 选择材料的因素 8－3 材料清单 第八章 产品设计程序与选材方法 8－1产品设计过程与选材 产品功能与造型的实现是由材料和由材料所产生的结构决定的。 材料和结构是构成产品的功能与造型的中介要素。 在材料和结构之间存在着比较确定的关系，而结构与功能之间却是一种不确定的关系，从而材料与功能之间也具有不确定关系。 第八章 产品设计程序与选材方法 为了实现同一功能，我们可以使用多种材料，而每一种材料都可以形成合理结构而完成所要达到的功能，从而产生相应的造型形式。 例如：木制椅子和钢管结构椅子，虽然它们的材料、结构和造型都不同，但它们却实现着相同的功能。这种“功能”、“造型”和“材料”之间的不确定关系，形成了丰富多彩的人造世界。 然而，由于产品的形成，必须通过各种加工手段来制造，所以制造技术同样制约着产品的功能与形态。不同的材料有着不同的特性和结构，有着各自不同的加工方法，从而也还有着不同的造型特征。工业设计师必须懂得这些方法，才能更好地进行设计。 第八章 产品设计程序与选材方法 德国建筑学家密斯，被人们称为铁和玻璃的诗人。他能赋予材料生命和美，并且，他也善于处理这些材料的价值系统，使其表达材料的质感和趣味。他强调说“所有的材料，不管是人工的还是自然的都有其本身的性格。材料及构造方法不一定是最上等的。材料的价值只在于用这些材料能否制造出什么新的东西来。”他把材料的价值充分地表现于他的性格之中。要达到这个目的，就要有关于材料科学的渊博知识。 产品设计时的选材阶段，没有任何公式设计或计算机程序可以正确地选择材料。所以，要求设计人员必须了解各种材料体系及其优缺点，然后采用一定的方法，根据这些知识对材料作出选择。 从以下几个方面来归纳产品造型设计过程： 第八章 产品设计程序与选材方法 8．1．1产品设计阶段 主要考虑以下问题： ①是否符合所有的技术要求； ②整个项目是否在价格允许的范围内； ③所要求的速度和生产率以及外观造型是否达到。 第八章 产品设计程序与选材方法 8.1.2 样机 （模型、手板） 画装配图以便检验画在纸上的设计制图是否合适。根据零件的要求，就可具体设计零件。在设计过程中，材料选择是这一阶段的关键问题之一。在图中必须表明零件的形状、尺寸、材料、合适的处理或特殊工序。 8.1.3 装配、调试、投入使用 这一阶段所选用的材料，通过调试不能使用的，就应以新材料代替。 第八章 产品设计程序与选材方法 8－2 选择材料的因素 设计是一种复杂的行为，涉及了设计师主观与客观、感性与理性的判断。与设计的其他方面相比，材料的选择是最基本的，它提供了设计的起点。产品设计的过程从某个角度来说是对材料的理解与认识的过程，是“造物”与‘创新”的过程。 当设计师在选择材料时，除必须考虑包括机械性质在内的材料的工程性质之外，还必须着眼于材料与人／机交互界面有着特殊利害关系的性质，必须考虑其与周围环境的有机联系，同时还包括防止环境污染和非再生资源的滥用等问题。 第八章 产品设计程序与选材方法 8．2．1 功能性因素 无论何种产品，都必须首先考虑产品应具有怎样的功能和所期望的使用寿命。这种考虑必定会对其选用何种材料更合适作出总的指导。 如何综合平衡设计中对产品的工程、人机工程学和美学方面的要求，以及针对批量生产特点的机械结构、加工工艺难点和由此产生的成本等问题来加以解决，已成为材料选择中的主要问题。当然，与其他性质相比，材料的耐久性应该是在材料功能性因素的选择中必须最先考虑的问题。 第八章 产品设计程序与选材方法 1．安全性能 安全是最基本的因素。材料的选择应当按照有关的标准正确选用，并充分考虑各种可能预见的危险。 例如，医院的某些电疗设备中与病人接触的部位，其表面应该选择具有抗静电性质的材料；在设备暴露的位置（如过道边）配置普通的平板玻璃，就易于碰撞碎裂而造成人身伤害事故；在设备内部如果选用易泛潮的塑料轴承，就会因隐匿着腐蚀的危险性造成质量恶化而导致重要的控制器失灵。 第八章 产品设计程序与选材方法 2．外观需求 产品的外观在很大程度上受其可见表面的影响，并采取材料所能允许结构形式。因此，外观也是材料选择必须考虑的一个重要因素。 就产品的表面效果来看，材料影响着表面的自然光泽、反射率与纹理；影响着所能采用的表面涂饰材料与方式；影响着涂饰的外观效果和在使用期限内的恶化程度和恶化速度。