展現(xiàn)材料設(shè)計(jì)成果

第四章展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果第一節(jié)材料第一頁(yè)，共三十八頁(yè)。我們將方案設(shè)計(jì)出來(lái)以后，需要根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作原型或者模型，來(lái)展現(xiàn)設(shè)計(jì)，交流并檢驗(yàn)設(shè)計(jì)思想及過(guò)程。借助實(shí)物的三維現(xiàn)實(shí)感，將有利于對(duì)設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

在做原型或模型之前，我們先來(lái)了解一下材料、工具、設(shè)備以及工藝方面的常識(shí)。第二頁(yè)，共三十八頁(yè)。

任何物品都是用一定的材料制作成的。能否合理選用材料，將直接影響到產(chǎn)品的性能、成本、外觀、制作等。因此，我們有必要了解關(guān)于材料的一些常識(shí)。

第三頁(yè)，共三十八頁(yè)。一、材料的分類材料的品種很多，常見的材料可以分為三類。⒈天然材料天然材料是指取材于大自然且保持著原本特質(zhì)的材料，如木材、黏土、石材等。第四頁(yè)，共三十八頁(yè)。第五頁(yè)，共三十八頁(yè)。粘土陶粒莫來(lái)砂硬質(zhì)黏土第六頁(yè)，共三十八頁(yè)。琉璃制品陶器第七頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒉合成材料

合成材料又作人造材料，是人為地把不同物質(zhì)經(jīng)化學(xué)方法或聚合作用而成的材料，其特質(zhì)與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。第八頁(yè)，共三十八頁(yè)。無(wú)紡布第九頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒊混合材料

混合材料是天然材料與合成材料的綜合，如膠合板、紙、混紡料等?；旌喜牧蠒?huì)保持部分原來(lái)的特質(zhì)。第十頁(yè)，共三十八頁(yè)。二、材料的性能材料的性能可以分為物理性能、化學(xué)性能和加工性能等。在機(jī)械制造、建筑等工程領(lǐng)域和家具、日用品等制造行業(yè)，材料的物理性能與設(shè)計(jì)工作的關(guān)系甚為密切。我們先來(lái)了解材料的幾種基本物理性能。⒈強(qiáng)度強(qiáng)度是指材料承受外力而不被破壞（不可恢復(fù)的變形也屬被破壞）的能力。根據(jù)受力種類的下同分為以下幾種：第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。⑴抗壓強(qiáng)度——材料承受壓力的能力

第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。⑵抗拉強(qiáng)度——材料承受拉力的能力第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。⑶抗彎強(qiáng)度——材料對(duì)致彎外力的承受能力第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)。⑷抗剪強(qiáng)度一一材料承受剪切力的能力第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒉彈性

彈性是指材料受外力作用時(shí)改變了形狀，當(dāng)外力消失后又能恢復(fù)原來(lái)形狀的能力。典型例子如橡皮筋、彈簧（圖4-8）。實(shí)際上，很多材料如塑料、金屬、木材等都具有一定的彈性。第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒊韌性

韌性是指材料抗沖擊震動(dòng)的性能。例如，玻璃的韌性很差，易被敲碎。

⒋硬度

硬度是指材料抵抗刮削、切割或磨損的能力。例如，制作切削工具用的鋼材，其硬度就比較高。

⒌延展性

延展性是指材料接受折、鍛、壓等外力，被改變形狀或被延伸，而材料沒有運(yùn)受破壞的性能。例如，鋁的延展性好，可以壓制成盤、碗等，而木材則不能。

⒍其它

材料具備的物理性能還有耐久性、傳熱性、導(dǎo)電性等。各種常用材料的性能，在各行業(yè)的《設(shè)計(jì)手冊(cè)》或《材料手冊(cè)》等工具書中都有詳細(xì)介紹，需要時(shí)可隨時(shí)去查閱。第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)。l

試一試：

不同物品需要其制作材料具有不同的物理性能，請(qǐng)按要求將你知道的物品填入下表相應(yīng)的欄內(nèi)。材料性能物品名稱需要較高的抗壓強(qiáng)度

需要較高的抗拉強(qiáng)度

需要較高的抗彎強(qiáng)度

需要較高的抗剪強(qiáng)度

需要較好的彈性

需要較高的硬度

需要較好的韌性

第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)。三、幾種常用材料簡(jiǎn)介

㈠木材木材是由樹木加工而成，是被廣泛使用的傳統(tǒng)材料。這種天然材料具有質(zhì)樸的表現(xiàn)力，做成的物品也富有人性味（課本圖4-9、圖4-10）。木材的種類繁多，各種木材的性能差異很大，有的較硬、有的較軟，有的軟硬適中；有的韌性好，有的則較脆；有的易收縮變形，有的形狀穩(wěn)定性好。第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒈質(zhì)地較軟的木材

⑴杉木，又叫沙木。木質(zhì)輕而軟，木紋順直，較疏，容易加工。在杉木板上釘釘子，木板不易開裂。杉木還具有變形很小的特點(diǎn)。杉木的這些性能使它成為良好的木工用材，被廣泛應(yīng)用于建筑和家俱制作中，例如做房屋的門窗、屋架、桌椅的面板等，都很合適。但這類較軟的人材其強(qiáng)度也就差一些，故不宜用于做經(jīng)常受磨擦和強(qiáng)度要求較高的構(gòu)件〔如家俱的腳〕。另外，杉木的木節(jié)硬而脆，選料時(shí)應(yīng)盡量避開大的木節(jié)。第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)。第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒈質(zhì)地較軟的木材

⑵松木。有許多品種，其中有的性能很好，像杉木一樣易加工，變形小。如紅松、白松等，是很好的軟質(zhì)木材，被廣泛用于建筑、家俱、樂(lè)器制造等行業(yè)。白松實(shí)木床第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒉軟硬適中的木材

⑴樟木。木質(zhì)比杉木硬一些，強(qiáng)度也比杉木好。其木紋變化多樣，比較美觀。樟木的紋理結(jié)構(gòu)較細(xì)密，韌性好，也容易加工，而且它有一股樟腦香氣，能防蟲蛀，是制作家俱的上等木材之一。用樟木做家俱的每個(gè)構(gòu)件都合適，缺點(diǎn)是易變形。

第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒉軟硬適中的木材

⑵櫧木，又叫株木。木質(zhì)與樟木相近，但韌性不及樟木，也是常見的家具用材。第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒉軟硬適中的木材

⑶梓木。木紋順直，紋理均勻，木材變形極小，是上等的中硬度木材，在要求較精致的木制品中常被采用。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)。沉香木第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)。第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)。小葉紫檀第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)。陰沉木第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)。本地木材第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)。本地木材第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。本地木材第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。⒊人造板材⑴膠合板，又叫夾板。它是將一根根大圓木旋切成薄板，然后將數(shù)塊薄板疊在一起膠合，再經(jīng)高溫高壓制成。三層疊起來(lái)膠合的叫三夾板，五層疊起來(lái)膠合的叫五夾板，以此類推。（2）其他人造板。常用的有纖維板、刨花板等。這類板材是將樹枝或零頭碎料等木質(zhì)原料經(jīng)過(guò)削片、蒸煮、干燥、篩選、拌膠等一系列處理，再經(jīng)高溫高壓而制成的。⑶飾面板。它是在人造板的一個(gè)表面（或兩面）再進(jìn)行某種涂復(fù)處理而制成的。經(jīng)過(guò)處理的表面色澤光亮，耐磨耐高溫，且具有美麗的紋理和色彩，可產(chǎn)生很好的裝飾效果。用飾面板做成的制品表面不需要涂漆。人造板材面積大，無(wú)拼縫，厚薄均勻，表面光潔平整，加工和使用都很方便，美觀實(shí)用，因此被廣泛應(yīng)用于家具制造、房屋裝修、車船制造等各個(gè)行業(yè)。在現(xiàn)代的各種木制品中，凡需要用板材的地方，幾乎都可以見到人造板（圖4-11）第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。耐火纖維板膠合板刨花板飾面板第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)。㈡金屬材料金屬材料可分為黑色金屬（含鐵金屬）和有色金屬（不含鐵金屬）兩大類。黑色金屬主要有鑄鐵、低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、工具鋼、高速鋼、不銹鋼等；有色金屬主要有鋁、銅、鉛、鋅等。各種金屬材料的性能、用途，詳見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》或其他材料手冊(cè)。金屬材料的品種牌號(hào)很多，可以通過(guò)添加不同成分冶煉成各種具有特殊性能的合金，還可以通過(guò)熱處理的方法使一些金屬的性能按照人們希望的目標(biāo)改善，使得金屬材料群體具有性能廣泛而優(yōu)良的特點(diǎn)。因而，它在機(jī)械制造、航空航天、水陸交通、國(guó)防、建筑、家電及其他口用品等各行業(yè)、各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。各種金屬材料在出廠時(shí)大都會(huì)做成不同的型材，即其斷面呈各種固定的標(biāo)準(zhǔn)形狀，以方便各種不同的用途。例如圓形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、板形、丁字形等（圖4-12）。第三十五頁(yè)，共三十八頁(yè)。㈢塑料塑料是現(xiàn)代廣泛使用的人造材料，是一種石油化工產(chǎn)品。有熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性塑料的物態(tài)變化是可循環(huán)的。加熱時(shí)．固態(tài)塑料會(huì)軟化、熔解而變?yōu)橐簯B(tài)；冷卻時(shí)，又會(huì)回復(fù)到原來(lái)的形態(tài)和硬度。此類塑料不宜制作承受高溫的物品，僅可做一般日用品和建筑用品，如瓶類包裝材料、水管等。熱固性塑料的物態(tài)變化不可循環(huán)，原料加熱后變?yōu)橐后w，可倒人模具成型，冷卻后凝固成一定的形狀，而不能回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。此類塑料可做機(jī)械零件、座椅、工具手柄、電器殼體等。兩類塑料都可方便地制成各種形狀（圖4-13）。第三十六頁(yè)，共三十八頁(yè)。四、設(shè)計(jì)時(shí)如何選擇材料

⑴材料的固有特性應(yīng)滿足設(shè)計(jì)產(chǎn)品的使用功能、使用壽命等要求。⑵材料的工藝性應(yīng)方便設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)制造結(jié)構(gòu)并有利于優(yōu)化生產(chǎn)加工工藝過(guò)程。⑶材料的質(zhì)感應(yīng)與設(shè)計(jì)產(chǎn)品的造型特點(diǎn)、民族和地域特征、文化藝術(shù)品味等設(shè)計(jì)風(fēng)格相協(xié)調(diào)．以實(shí)現(xiàn)較好的外觀效果。⑷有安全性等特殊要求的產(chǎn)品或零部件的選材要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用。例如醫(yī)院的某些電療設(shè)備中與病人接觸的部位，其表面應(yīng)選擇絕緣且抗靜電的材料。⑸在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇資源豐富、價(jià)格低廉、有利于環(huán)保的材料。⑹注意市場(chǎng)調(diào)研，了解消費(fèi)者對(duì)選材的期望，并在合理的前提下盡量滿足消費(fèi)者的需求。同時(shí)注意發(fā)揮新材料的優(yōu)勢(shì)為設(shè)計(jì)服務(wù)。⑺注重人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展原則，設(shè)計(jì)選材時(shí)應(yīng)研究產(chǎn)品的整個(gè)生命周期對(duì)自然環(huán)境的影響，要盡量減少對(duì)環(huán)境的污染和破壞，減少對(duì)資源的浪費(fèi)，充分考慮材料的回收、再生和重復(fù)和用，以利節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。第三十七頁(yè)，共三十八頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)第四章展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。任何物品都是用一定的材料制作成的。這種天然材料具有質(zhì)樸的表現(xiàn)力，做成的物品也富有人性味（課本圖4-9、圖4-10）。木材的種類繁多，各種木材的性能差異很大，有的較硬、有的較軟，有的軟硬適中。有的韌性好，有的則