工業設計材料及加工工藝

2021-03-04 09:58:11 字數 5101 閱讀 3806

簡介1.1設計與材料

材料貫穿於人類進化的過程,是人類文明和時代進步的標誌,是社會科學技術發展水平的標誌。產品造型設計的過程實際上是對材料的理解和認識的過程,是應用的過程。

列舉古希臘的石椅,我國明代的椅子,及國外椅子的發展創新歷程,說明設計造型的變化與發展和材料的應用與發展是相輔相成、相互影響、相互促進、相互制約的。

1.2產品造型設計的物質基礎

材料在產品造型設計中,是用以構成產品造型,不依賴於人的意識而客觀存在的物質,所以材料是工業造型設計的物質基礎。

工藝:材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。是人類認識、利用和改造材料並實現產品造型的技術手段。

材料與工藝是設計的物質技術條件,與產品的功能、形態構成了產品設計的三大要素。而產品的功能和造型的實現都建立在材料和工藝上。

1.3材料設計

1.材料設計的內容

產品造型中的材料設計,以「物—人—環境的材料系統為物件,將材料的效能、使用、選擇、製造、開發、廢棄處理和環境保護啊看成乙個整體,著重研究材料特性與人、社會、環境的協調關係,對材料的工學性,社會性、經濟性、歷史性、生理性、心理性和環境性等問題進行平衡和把握,積極評價各種材料在設計中的使用和審美價值,是材料的特性和產品的物理功能和犀利功能達到高度的和諧統一,是材料具有開發新產品和新功能的可行性,並從各種材料的質感中獲取最完美的結合和表現,給人以自然,豐富、親切的視覺和觸覺的綜合感受。

產品造型的材料選擇中,我們不僅要從材料本身的角度考慮材料的功能特性,還要考慮整個材料設計系統。

2.材料設計的方式

出發點:原材料所具有的特性與產品所需效能之間的比較。

兩種主要方式:從產品的功能用途出發,思考如何選擇和研製相應材料從原料出發,思考如何發揮材料的特性,開拓產品的新功能,甚至創造全新的產品。

3.材料與產品的匹配關係

產品設計包含功能設計、形式設計,在產品設計中都要匹配。

材料效能的三個層次:核心部分是材料的固有效能;中間層次世人的感覺器官能直接感受的材料效能;外層是材料效能中能直接賦予視覺的表面效能。

產品功能設計所要求的是與核心部分的材料固有效能相匹配,而在產品設計中除了材料的形態之外,還必須考慮材料與使用者的觸覺、視覺相匹配。

設計材料的分類及特性

2.1設計材料的分類

1.按材料的**分類:①天然材料②技工材料③合成材料④複合材料⑤智慧型材料或應變材料

2.按材料的物質結構分類:①金屬材料②無機材料③有機材料④複合材料

3.按材料的形態分類:①線狀材料②板狀材料③塊狀材料

2.2材料特性的評價

從材料特性包括:①材料的固有特性,即材料的物理化學特性②材料的派生特性,即材料的加工特性材料的感覺特性和經濟特性。

特性的綜合效應從某種角度講決定著產品的基本特點。

材料特性的評價:①基礎評價,即以單一因素評價②綜合評價,即以組合因素進行評價。

2.3材料的固有特性

材料的固有特性是由材料本身的組成、機構所決定的,是指材料在使用條件下表現出來的效能,他受外界條件的制約。

2.3.1材料的物理效能

1.材料的密度

2.力學效能①強度②彈性和塑性③脆性和韌性④硬度⑤耐磨性

3.熱效能①導熱性②耐熱性③熱脹性④耐燃性⑤耐火性

4.電效能①導電性②電絕緣性

5.磁性能。按磁化程度分為:鐵磁性材料、順磁性材料、抗磁性材料

6.光效能

2.3.2材料的化學效能

材料的化學效能是指材料在常溫或高溫時抵抗各種介質的化學或電化學的能力,是衡量材料效能優劣的主要質量指標。它包括:①耐腐蝕性②抗氧化性③耐候性

2.4材料的工藝特性

材料的工藝特性是指:材料適應各種工藝處理要求的能力,材料的工藝性包括材料的成型工藝、加工工藝和表面處理工藝。他是材料固有特性的綜合反映,是決定材料能否進行加工或如何進行加工的重要因素,直接關係到加工效率、產品質量和生產成本等。

2.4.1材料的成型加工

材料的成型加工性是衡量產品造型材料優劣的重要標誌。

成型加工工藝對設計效果的影響因素很多,主要從以下幾個方面表現出來:

1.工藝方法2.工藝水平3.新工藝的採用;4.工藝方法的綜合運用

2.4.2材料的表面處理

具體說就是要處理注入色彩、光澤、紋理、質地等直接賦予視覺與觸覺的一切表面造型要素。在產品造型設計時要根據產品的效能、使用環境、材料性質,正確選擇表面處理工藝和面飾材料。

1.表面處理的目的:一是保護產品,即保護材料本身賦予產品表面的光澤、色彩、肌理等而呈現出的外觀美,並提高產品的耐用性,確保產品的安全性,由此有效的利用材料資源:

二是根據產品造型設計的意圖,改變產品表面狀態,賦予表面更豐富的色彩、光澤、肌理等,提高表面裝飾效果,改善表面的物理效能、化學效能及生物學效能,使產品表面有更好的感覺特性。

表面處理技術,即可以是相同材料具有不同的感覺特性,又可是不同材料獲得相同的感覺特性。

2.表面處理型別

設計中所採用的三類表面處理技術:

(1)表面被覆:①鍍層被覆②塗層被覆;目的:保護作用、裝飾作用、特殊作用(如隔熱、殺菌等)。

塗裝工藝一般包括製件表面塗裝前處理、塗敷塗料及塗層乾燥三大步驟。③琺琅被覆;廣泛應用於廚房用具、醫療用具等。

(2)表面層改質:①化成處理,形成的膜對基物體具有耐蝕保護性耐磨性,不會從基體金屬上脫離②陽極氧化處理;得到不同硬度、彈性、孔隙率孔徑的氧化膜。

(3)表面精加工

3.材料表面處理工藝的選擇原則

①形態的時代性②求簡的單純性③功能的合理性④情感的審美性⑤產品檔次的經濟性⑥成本⑦環境保護

材料感覺特性的應用

3.1材料感覺特性的概念

材料感覺特性又稱材料質感,是人的感覺系統因生理刺激對材料做出的反映或由人的知覺系統從材料表面特徵得出的資訊,是人對材料的生理和心理活動,他建立在生理基礎上,是人通過感覺器官對材料做出的綜合印象。

3.1.材料感覺特性的內容

兩個基本屬性:生理心理屬性、物理屬性

材料感覺特性按人的感覺可分為觸覺質感和視覺質感,按材料本身的構成特性可分為自然質感和人為質感。

1.材料的觸覺質感:生理心理構成物理構成

2.材料的視覺質感:生理構成、物理構成、間接性、距離效應

3.材料的自然質感;關注材料的天然性、真實性、價值性

4.材料的人為質感:突出認為的工藝特性,強調工藝沒和技術創造性

3.1.2材料感覺特性的評價

1.材料感覺特性的描述:自然-人造、高雅-低俗、明亮-陰暗、柔軟-堅硬、光滑-粗糙、時髦-保守、乾淨-骯髒、整齊-雜亂、鮮豔-平淡、感性-理性、浪漫-拘謹、協調-衝突、親切-冷漠、自由-束縛、古典-現代、輕巧-笨拙、細緻-粗略、活潑-呆板、科技-手工、溫暖-涼爽

2.材料感覺特性的測定

選取玻璃、陶瓷、木材、金屬、塑料、橡膠、皮革比較,表3-3 材料感覺特性的差異。

3.1.3影響材料感覺特性的相關因素

材料感覺特性構成因素眾多,通常表現為:

1.材料種類2.材料成型加工工藝和表面處理工藝

同質異感、異質同感

不同加工方法和工藝技巧會產生不同的外觀效果,從而獲得不同的感覺特性:鑄造工藝、焊接工藝、編織工藝、車削工藝、磨削工藝、電鍍工藝、噴砂工藝

3.其他因素

時代的科技水平、審美標準、流行時尚

3.2質感設計

質感設計是對工藝產品造型設計的技術性和藝術性的先期規劃,是乙個合乎設計規範的」認材-選材-配材-理材-用材」的有機過程。

3.2.1質感設計的形式美法則

實際上是各種材質有規律組合的基本法則

1.調和與對比法則,即,使整體中各部位的物面質感統一和諧

2.主從法則,即強調在產品的質感設計上要有重點

3.2.2質感設計的運用原則:合理的使用材料、藝術性的使用材料、創造性的使用材料

3.2.3質感設計的主要作用

提高適用性、增加宜人性、塑造產品的精神品味、達到產品的多樣性和經濟性、創造全新的產品風格

3.3材料的抽象表達

1.材料的抽象表達

定義:是將材料的某些特性加以提煉,昇華為具有某種審美價值的意象,並沿著抽象表達的共同方向,是材料成為能喚起人們某種感情的具有抽象意義的材料。

2.抽象思維是材料抽象表達的基礎

3.材料的抽象表達對設計有直接的意義

3.4材料的美感

材料的美感與材料本身的組成、性質、表面結構及使用狀態有關

3.4.1材料的色彩美

材料的色彩可分為材料的固有色彩和材料的人為色彩

只有運用色彩規律將材料色彩進行組合和協調,才會產生明度對比、色相對比、和面積效應以及冷暖效應等現象,突出和豐富材料的色彩表現力。

(1)相似色材料組合(2)對比色材料組合

3.4.2材料的肌理美

肌理是由天然材料自身的組織結構或人工材料的人為組織設計而形成的,在視覺或觸覺上可感受到的一種表面材質效果。

根據材料表面形態的構造特徵,肌理可分為自然肌理和再造肌理;根據材料表面給人以知覺方面的感受,吉利還可分為視覺肌理和觸覺肌理。

材料肌理形態的組合方式主要有:同一肌理材料組合、相似肌理材料組合、對比肌理材料組合。

3.4.3材料的光澤美

根據材料受光特性可分為透光材料和反光材料

3.4.4材料的質地美

材料的質地美是材料本身的固有特性所引起的一種賞心悅目的心理綜合感受,具有較強的感**彩。材料的質地是材料內在的本質特徵,主要由材料自身的組成、結構、物理化學特性來表現,主要表現為材料的軟硬、輕重、冷暖、乾濕、粗細等。

質地是與任何材料有關的造型要素,一般分為天然質地與人工質地。

產品材料質地特性及美感的表現力實在材料的選擇和配置中實現的。分為兩種:相似質地的材料配置、對比質地的材料配置

3.4.5材料的形態美

設計材料的形態通常分為線材、片材和塊材

線材具有長度和方向感,運用線材進行設計構思時,應把握線材的形態變化和組合特徵;

片材具有延伸感和空間的敘事幹,其側面具有線材的特性;塊材具有重量感、充實感和較強的視覺表現力。

4.綜合形態的材料美感

以以上三種不同的形態材料的是隨意組合而進行的造型,這種造型只要符合美的形式原理,重視行色的秩序性,滿足視覺層次的要求,充分發揮材料特性必能產生美的造型。

第4章材料與環境

4.1環境意識

環境意識是現代社會的產物,也是也是後工業社會發展的必然要求。

4.2綠色設計

綠色設計的基本思想就是維護地球綠色生態環境的設計,就是在設計階段將生態環境因素和預防汙染的措施納入產品設計中,將環境效能作為產品的設計目標和出發點,力求產品對環境的影響最小。

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20 日用陶瓷製品可以分為陶器 瓷器和炻器。其中陶器的氣孔率和吸水率介於炻器和瓷器之間。21 玻璃按用途可分為日用器皿玻璃 技術用玻璃 建築用玻璃 和玻璃纖維四大類。22 玻璃的加工工藝包括原料裝配 加熱熔融 成型加工 熱處理和表面裝飾 23 玻璃成型工藝包括壓制 拉製 吹製 壓延 澆注和結燒等。2...