第4讲产品设计中材料的选择与开发

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1、第四讲产品设计中材料的选择与开发本讲的主要内容是：材料选择原则、影响材料选择的因素、新材料与新材料开发要求学生掌握常用材料的选择与选用，了解材料工程的发展以及开发重点掌握：选用原则。难点是会根据材料特性选用造型材料1设计材料的选用1．1设计材料的选择原则（要求学生应该掌握和引起高度重视）1)材料的外观：考虑材料的感觉特性。根据产品的造型特点、民族风格、时代特征及区域恃征，选择不同质感、不同风格的材料。2)材料的固有特往：材料的固有特性应满足产品功能、使用环境、作业条件和环境保护的需要．3)材料的工

2、艺性，材料应具有良好的工艺性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，应与加工设备及生产技术相适应。4)材料的生产成本及环境因素：在满足设计要求的基础上，尽量降低成本，优先选用资源丰富、价格低廉、有利于生态环境的材料。5)材料的创新：性材料的出现为产品设计提供更广阔的前提，满足产品设计的要求1.2影响材料选择的基本因素除材料本身的固有特性外。影响材料选择的基本因素主要有以下几个方面。1)功能无论怎样的广品，都必须首先考虑产品直具有怎样的功能和所期望的使用寿命。这样的考虑必定会在选用何种

3、材料更合适方面做出总的指导。2)基本结构要求如何综合平衡设计中对产品的功能、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问题等加以解决，已成为材料选择中的主要问题。其中材料的耐久性应是材料近择中必须最先考虑的。在大多数情况下，这样的考虑比仅考虑美学品质或节约成本而选用可能导致产品在使用过程中过早废弃的劣质材料，显然要有意义的多。3)外观产品的外观在一定程度上受萁可见表面的影响，并受材料所能允许的制造结构形式的影响．因此，外观也是材料选择应考虑的一个重要因

4、素。就产品的表面效果来看，材料还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装饰材料和方式，影响着装饰的外观效果和在使用期限内的恶七程度与速度。至于造型所采取的制造工艺与手段，如浇铸．模铸、冲压、弯折或切削等也在很大程度上依赖于所采用的材料。4)安全性安全是最基本的因素。材料的选择应按照有关的标准选用，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，其表面应选择绝缘且抗静电的材料．在设备较暴露的位置若配置普通的平板玻璃，就易于碰撞碎裂而造成人身伤亡；在设备内部若

5、选用易于泛潮的塑料轴承，就会因隐匿着腐蚀的危险性造成质量恶化而导致至关重要的控制件失灵。5)控制件7控制件对材料的近择也有其特殊的需求。例如，操纵键盘的材料应具有恰当的接触摩擦性和冲击回弹性，以保证可靠操作和手感舒适；用作控制面板的材料应选择反射率较低并易于在其表面形成图样符号或易于贴附圈样符号的材料制作。以减少眩光和便于指示控制动作。6)抗腐蚀性抗腐蚀性是材料选择的另一个重要准则，因为它影响着产品的操作、外观、寿命和维护。在直接涉及人身安全的场合，则必须通过材料的选择来防止危险的腐蚀。例如，为了

6、保证维修、测试、操作过程的安全，对设备中必须具备的升降机或其他必须保证生命安全的设备．其材料的选择就应该以保证安全为前提。设计者必须列未来可能使用自己所设计产品的消费者进行调研。如果可能，应尽量使自己的产品选到或超出消费者所期望的程度。对于材料，要考虑到消费考的态度往往受他所接触的各类产品的影响。有时消费者所期望的材料也许恰恰是设计者并不准备采用的．在有情况下．消费者对某些产品所选用的材料还受到传统习惯的束缚，在一定时间内未必会被消费者接受。当然，这并不等于说产品选用的材料就必须永远停滞在传统的水

7、平上。随着科学技术水平的发展，新材料．新技术的不断出现势在必然。问题在于当我们选择新材料替代传统材料时，如何在造型设计上、在广告宣传上设法让消费者能够更快地适应和接受．随着人类文明的进步，面对人类需求在质和量方面的不断增长．列材料品种和性能的要求越来越高，材料科学与工程领域发生着日新月异的变化，主要特征体现在以下几方面。1)新构思．新观意不断涌现，成为此领域迅速发展的强大推力。2)营造特殊环境，利用极端手段，制备特殊材料，获取特殊性能。3)强烈依赖其它高新技术，材料领域成为其它高新技术综合应用的实

8、验地。4)经济实刀成为制判材料领域发展速度、深度和厂度的关键因素。71．3新材料新材料是指采用新工艺、新技术合成的具有各种特殊机能(光、电声、磁、力、超导超塑等)或者比传统材粒在性能上有重大突破(如超强、超硬．耐高温等)的一类材料。新材料发展的标志1)引起生产力的太发展，推动社会进步。从石器、陶瓷器青铜、铸铁、钢、塑料到各种新材料的出现，均标志着个相应经济发展的历史时期。2)根据需要设计新材料，一改以往根据产品功能来选择材料的方式，而是建立一种由材料来设计产品的新观念新材料具有新特