造型材料與成型工藝

1、產(chǎn)品的加工離不開材料，沒有材料的設(shè)計(jì)只能成為設(shè)想，而不能變成真正的產(chǎn)品。人類社會的發(fā)展，科學(xué)和物質(zhì)文化的進(jìn)步總是與新材料的出現(xiàn)、應(yīng)用與發(fā)展緊密聯(lián)合在一起。同時(shí)也反映出人類在認(rèn)識自然、改造自然以及創(chuàng)造人造物方面的能力。從人類最初利用的石頭、樹木、獸皮等天然材料進(jìn)行形態(tài)加工，發(fā)展到陶瓷的燒制、金屬的冶煉，以至于有機(jī)復(fù)合材料的創(chuàng)造使用，無不說明人類對材料的不斷追求。確切的說，設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新，而設(shè)計(jì)的目的是使用。因此它包含兩個(gè)層面：其一是構(gòu)思創(chuàng)意；其二是材料利用。如果把一個(gè)好的創(chuàng)意變成一個(gè)實(shí)際有形且有用的物品，最終還是要落實(shí)在材料上 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與材料 不同的產(chǎn)品，其作用不同，所選的材料也不同。如家具是

2、辦公、學(xué)習(xí)、休息用的，燈是照明用的，汽車是運(yùn)輸用的，不同的產(chǎn)品選用不同的材料，進(jìn)而承擔(dān)起不同的使命。 但是，隨著科技的進(jìn)步和人類對材料的不斷創(chuàng)造和認(rèn)識，同一種產(chǎn)品也采用了不同的材料。椅子就是一個(gè)例證，一般傳統(tǒng)工藝都是由木材制作，而現(xiàn)代辦公家具多用皮革和金屬等。由此看你材料和產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)，材料和時(shí)代也有關(guān)，它是一個(gè)變化的因素。作為一名設(shè)計(jì)師應(yīng)該隨時(shí)了解材料的發(fā)展進(jìn)步過程，以便合理地選用材料。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工技術(shù) 任何一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都需要經(jīng)過加工制作才能成為實(shí)用性產(chǎn)品。選用不同的材料就需要采用不同的加工方法，如金屬切削方法、注塑方法等等。為了保證設(shè)計(jì)的合理性、加工的經(jīng)濟(jì)性等原則，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該

3、預(yù)先考慮到其加工技術(shù)問題。 金屬 有色金屬有別于黑色金屬的主要特征是表面的色質(zhì)不同，如有色金屬所呈現(xiàn)出的銀白色、金黃色等，顯得高貴典雅、給人以美感，用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中起到美化和裝飾的作用。一般常用的有色金屬有如下幾種。 1 . 銅及銅合金 銅是人類應(yīng)用最早的一種有色金屬，因?yàn)殂~及銅合金具有良好的導(dǎo)電性、抗氧化性、形成容易，色澤美觀等優(yōu)點(diǎn)，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常被選用。 2. 鋁及鋁合金 在工業(yè)生產(chǎn)中，用量最大，來源廣泛的有色金屬材料就是鋁及鋁合金，因?yàn)樗鼈兊牧W(xué)性能 、工藝性能和物理性能特別優(yōu)異，所以常用在工程結(jié)構(gòu)中，如汽缸體、飛機(jī)機(jī)身等，如圖2.25所示。其質(zhì)地好、密度小、耐磨性強(qiáng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，是

4、其他金屬材料無法比的。在造型設(shè)計(jì)中，一般都優(yōu)先選用鋁合金做為基本材料，以達(dá)到小巧輕薄的視覺效果。塑料 顧名思義就是用于各種家用電器、手動工具、機(jī)械、交通類產(chǎn)品中的塑料件。這種塑料件的主要特點(diǎn)是絕緣性好、彈性高、能承受較大的力，不易老化等，能夠滿足工作要求。 在今天，無論在人們的生活還是工作中，利用率最高的材料就是塑料。從家電的 外殼到辦公用品（筆桿、筆芯、文件夾），從衣服紐扣到家具把手，從照明燈罩到機(jī)床儀表盤，汽車飛機(jī)內(nèi)飾，無不是由各種塑料加工而成。 從100多年前（1868年）發(fā)明第一種塑料至今，塑料的品種已達(dá)近80余種。由原來利用天然纖維加樟腦做增塑劑制成的賽璐珞塑料，到今天研制成通用塑料

5、、工程塑料以及增強(qiáng)塑料，滿足了人們工作和生活不斷增加的需求。 毫不夸張地說，今天的世界就是一個(gè)塑料的世界，塑料制品無處不在。但是我們在發(fā)展塑料的同時(shí)，也必須清楚地認(rèn)識到使用塑料所帶來的負(fù)面效應(yīng)不降解，燃燒帶來的毒氣，給環(huán)境帶來嚴(yán)重和長久的不利影響，對此我們應(yīng)該引起高度重視。 復(fù)合材料 復(fù)合材料，是指由兩種或多種性能的材料用某種工藝方法合成的多相材料。該材料既保持原組成材料各自的特性，又具有復(fù)合后的新特性，而其性能往往超過組成材料的性能之和或平均性能。因此復(fù)合材料也是近年來發(fā)展較快且應(yīng)用不斷擴(kuò)大的一種新興材料。復(fù)合材料的分類 復(fù)合材料一般按下面三種情況分類。 按基本材料分為：聚合物基復(fù)合材料、金

6、屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、石墨基復(fù)合材料、混凝土基復(fù)合材料。 按增強(qiáng)材料種類不同分為：顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。按用途不同分為：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、功能復(fù)合材料、智能復(fù)合材料。 玻璃玻璃也是造型設(shè)計(jì)中常用的一種材料，它主要具有堅(jiān)硬、透明、氣密性、耐熱、耐腐蝕性以及裝飾性等優(yōu)良品質(zhì)，所以玻璃是工作或生活中不可缺少的材料。 按照其性質(zhì)及用途，玻璃可分為平板玻璃、容器玻璃、光學(xué)玻璃、電真空玻璃、工藝美術(shù)玻璃及照明器具玻璃。(1) 平板玻璃。其厚度可分為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行著色、磨光、

7、施釉等工藝制成特殊要求的產(chǎn)品，如釉面玻璃、有色玻璃、壓花玻璃等。因玻璃具有透光、透視、隔聲、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用與房屋、建筑的門窗玻璃，外裝飾玻璃幕墻，室內(nèi)隔斷，車輛、船舶飛機(jī)的門窗玻璃和生活中必備的制鏡玻璃。(2) 罐瓶玻璃。該玻璃制品主要用于醫(yī)藥和化妝品等容器的制作，不僅要求其材料具有抗熱、抗震性，堅(jiān)固可靠、消毒殺菌、減少陽光輻射的特點(diǎn)，而且還要求其清洗方便（如飲料瓶、藥瓶等）。(3) 器皿玻璃。該玻璃制品主要指生活中的茶具、餐具、飲具、花瓶和盤、碟等。對材料要求須抗熱震性好、機(jī)械強(qiáng)度高、透明、化學(xué)性能穩(wěn)定，不易破碎。(4) 石英玻璃。該玻璃耐高溫、膨脹系數(shù)低，并耐熱震性和電絕緣性好，

8、所以常用來制作化學(xué)反應(yīng)器及分析儀器的鏡頭、鏡片和試驗(yàn)用的棱鏡。(5) 特殊玻璃1. 鋼化玻璃。該玻璃經(jīng)特殊處理后強(qiáng)度非常高，不易破碎，常用在茶幾等玻璃制品中，一般不怕碰撞。2. 汽車用玻璃。該玻璃不易破碎，當(dāng)撞車時(shí)玻璃破裂成多邊形小塊狀，減少對人員的損害。3. 防彈玻璃。該玻璃能夠抵抗強(qiáng)度較大的沖擊，一般用在銀行柜臺隔斷和防彈車中。木材 木材是自然界中的一種天然資源，它蓄量大、分布廣、加工容易，質(zhì)輕并富有韌性，紋理美觀，當(dāng)人身體與其接觸感到舒適等。正因?yàn)橛腥绱硕嗟膬?yōu)點(diǎn)，所以長期以來木材一直是人們造型設(shè)計(jì)中不可缺少的材料。 木材按材質(zhì)分可以分為軟木材和硬木材。其中軟木材主要用來制作曲面的農(nóng)用產(chǎn)品

9、，如木锨、風(fēng)車（打糧食用的風(fēng)車）等，而硬木材主要用來制作打擊物品和承重的家具框架，如鼓、坐椅、桌子、立櫥等。 木材按樹葉形狀分可分為闊葉樹和針葉樹。闊葉樹的種類主要有毛白楊，白樺、紫椴、水曲柳、柞木、紫檀、楠木、柚木、樟木等。該樹種紋理美觀，但質(zhì)硬難加工，強(qiáng)度高但易翹曲變形，經(jīng)常開裂。硬木適合于制作家具、木地板、建筑物的門窗雕飾。而針葉樹種類主要有馬尾松、杉木、紅松、鐵杉等。該樹種的樹干挺直而高大，紋理平順而均勻，易加工、變形小、耐腐蝕。所以常用于制作大件物品或承重構(gòu)件，如框架式展臺、家具、馬槽、車箱板等。 木材的各種用途如圖7.1至圖7.4所示。常用樹種的木材主要物理力學(xué)性質(zhì)如表7.1所示 常用樹種的木材主要物理力學(xué)性質(zhì)樹種名稱產(chǎn)地氣干容重/ (g/cm)干縮系數(shù)順紋抗拉強(qiáng)度/(9.81104pa)順紋抗壓強(qiáng)度/(9.81104pa)抗彎強(qiáng)度/(9.81104pa)順紋抗剪強(qiáng)度/(9.81104pa)徑向弦向針葉樹杉木湖南0.3710.1230.2773887726384249紅松東北0.4400.1220.3213289816536369馬尾松安徽0.5330.1400.2704199908077371落葉松東北0.6410.1680.398557129910948568魚鱗云杉東北0.4510.171