淺談產品設計中的材料工藝學一、設計師如何依據需要選擇材料產品所處的外界環境和使用環境。材料的根本性能可分為使用性能和工藝性能。能等；工藝性能則是指材料在加工過程中表現出的性能。如：切削加工性能、鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、熱處理性能等。能在造型設計中更好地選擇和運用各種材料，提高工業造型設計的效果。性等。1、感覺物性，在產品設計中，對材料的感覺物性的生疏格外重要，合理利用材料的感覺物性會給產品帶來的特色。例如：木材具有溫存感，它的紋理給人以自然、嚴峻、舒適的感覺。2、加工成型性，工業設計師的職責是進展產品設計，而產品則是通過對特定的材料加不同。3、外表工藝性，任何設計都不能直接使用根本材料和毛坯。還應當通過一系列的外表處理，轉變材料的外表狀態。其目的除了防腐蝕、防化學藥品、防污染、提高產品的使用壽觀質量的重要途徑。4、環境耐候性，對于不同的使用環境，不僅要合理選擇材料，而且要有相應的外表處理方法。使產品經得起環境因素的考驗。產品設計還要遵從一系列法則：1、調和法則，就是使產品整體的各個局部統一和諧，使人感覺各部位材料融合、協調。2、法則，就是使產品整體的各部位有比照變化，形成材質比照、工藝比照，給人以豐富的心理感受。3、主從法則，即在產品的設計中要有主次之分，如：對可見局部、主要部位、常觸部位加工工藝要精良，選材要到位。而對不行見的部位、次要部位，就應從簡從略處理。4、適合法則，獲得秀麗的藝術處理，不在于多么貴重的材料的積存，而在于材料的合理配置。即：器不在料，功不在細，設計獨到貴勝金。優勢，并且要揚長避短，這樣才能制造出優秀的工業設計作品。材料的物理性能包括：1、材料的密度和質量。2、力學性能〔強度、彈性和塑性、脆性和韌性、硬度、耐磨性。3、熱性能〔導熱性、耐熱性、熱脹性、耐燃性、耐火性。4、電性能〔導電性、絕緣性。5、磁性能。6光性能。材料的化學性能包括：1、耐腐蝕性，2、抗氧化性，3、耐候性。不同的材料針對了不同的加工工藝，不同的加工工藝產生出不同效果的產品。所以說，設計師要學會匠心獨運，別出心裁，不斷豐富自己的閱歷，多接觸、多了解、多把握傳統材工業產品。二、不同材料的性質及加工工藝由于不同材料具備不同的物理屬性和化學屬性，其加工工藝也不盡一樣。1、塑料的特性以及加工工藝塑料的特性：塑料的優點：塑料的質量輕，強度高?；瘜W穩定性好。絕緣性好。導熱系數低。加工性能好。塑料成型后外表美觀，而且還有自潤滑、吸振、消聲、氣密等性能。塑料的缺點：100℃以下工作。3~10倍，很簡潔由于溫度差異而影響產品的尺寸精度。另外，塑料在受到外界的光、熱、機械力等影響時，會產生變質、變色和變脆的老化現象。塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料的成型加工性能：，造成產品質量缺陷。因此對親水塑料在加工成型前要先進展枯燥處理。塑料的物理聚焦態。流淌性和流變性。流淌性差的塑料在注塑時需要較大的壓力，流淌性太好的塑料成型時簡潔產生溢邊。結晶性。我們可以通過調整冷卻速度的方法來把握塑件性能。熱敏性和水敏性。相容性。相容性是指兩種塑料在熔融狀態下相互混容的性質。假設兩種塑料不相容，則會消滅分層，脫皮等現象。應力開裂。熱性能是指塑料的比熱，導熱系數，熱變形溫度等。收縮性。塑料制品脫模冷卻到室溫后，都會有收縮現象。進展模具設計時，確定要考慮塑料的成型收縮率。毒性，刺激性和腐蝕性。塑料產品的設計原則：尺寸精度，要考慮到不同塑料的流淌性。脫模斜度，在設計塑料產品時，必需要設計足夠的脫模斜度。由于塑件在模具中成型后就漸漸因冷卻而收縮定的工藝斜度。壁厚，模具的壁厚要大小適中。加強筋，為了滿足塑料產品對剛度和強度的要求，就必需設計加強筋。支撐面，塑料產品一般用底部邊框或單獨設計的底腳來代替連續的平面作為產品的底部支撐面。圓角，塑料產品的全部轉折角都應當盡可能的設計成圓角，由于尖角簡潔造成應力集中，當塑件受到沖擊時簡潔裂開?？祝紤]到塑料的工藝強度。螺紋。嵌件，大多是金屬嵌件，也可以是玻璃、木材、橡膠的。在塑料制品的設計加工時確定要考慮到以上因素。以下是舉例說明：ABS〔丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物〕化學和物理特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩定性及化學穩定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光滑度及高強度。從形態上看，ABS是非結晶性材料。三種單體的聚合產生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙烯-丙烯腈的連續相，另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子構造。這就可以在產品設計上具有很大的靈敏性，并且由此產生了市場上百種不同品質的ABS材料。這些不同品質的等。ABS材料具有超強的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優異的尺寸穩定性以及很高的抗沖擊強度。注塑模工藝條件：枯燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進展枯燥處理。建議枯燥條件為：80~9020.1%。熔化溫度：210-280℃；建議溫度：245℃。模具溫度：25-70〔模具溫度將影響塑件光滑度，溫度較低則導致光滑度較低。注射壓力：500~1000bar。注射速度：中高速度。典型用途：汽車〔儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等〕，電冰箱，大強度工具〔頭發烘干機，攪拌器，食品加工機，割草機等，機殼體，如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。2、金屬的特性以及加工工藝金屬的特性：有金屬光澤、不透亮、導電性好、導熱性好、延展性好、可塑性好，大多數在常溫下為固態、硬度也大。可以制成合金，發揮金屬的優勢。缺點：簡潔腐蝕、氧化，變的老舊。加工工藝通常有：鑄造、鍛造、沖壓、鈑金和焊接。A、加工工藝舉例〔沖壓：沖壓工藝及沖模設計的影響及提高沖模壽命的措施：冷沖壓用原材料的影響。要做到：沖壓前應對原材料的牌號、厚度、外表質量進展嚴格檢查還要保證材料外表質量和清潔。排樣和搭邊的影響：排樣方法與搭邊值對模具壽命影響格外大，不必要的往復送料排樣法和過小的搭邊值往往是造成模具急劇磨損和凸凹?？袀闹匾売伞Ｄ＞邔驑嬙旌蛯蚓鹊挠绊懀罕匾屠慰康膶颍瑢τ跍p小工作零件的磨損，避開凸凹模啃傷極為有效。模具幾何參數的影響：凸凹模的外形、間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成形影響極大，而對模具的磨損影響也很大。B、模具的材料的影響：模具的材料性質及熱處理質量對模具壽命的影響是影響模具壽命諸因素中最重要的因素。模具的熱加工和外表強化的影響模具加工工藝的影響：模具加工后模具的外表粗糙度對模具的壽命影響很大，所以要依據制件狀況，合理的選擇加工工藝。壓力機的精度與剛性的影響模具的使用、維護和保養的影響正確使用、維護和保管模具是提高模具壽命的重要方面。它包括模具正確安裝與深度，把握校正彎曲、整形等工序中上模的下死點位置；準時的打磨、拋光等。D、對冷沖模具用鋼使用性能的根本要求：具有高硬度和強度，以保證模具在工作過程中抗壓、耐磨、不變形、抗粘合；，不因過分磨損而失效；具有足夠的韌性，以防止模具在沖擊負荷下產生脆性斷裂；熱處理變形小，以保證模具在熱處理時不因過大變形而報廢；有較高的熱硬性，以保證模具在高速沖壓或重負荷沖壓工序中不因溫度上升而軟化。3、玻璃的性質以及加工工藝玻璃的種類：〔按組成分類〕元素玻璃、氧化物玻璃?！舶从猛痉诸悺辰ㄖＡ?、日用輕工玻璃、儀器玻璃、光學玻璃、電真空玻璃?！舶葱阅芊诸惖团蛎洸Ａ?、高絕緣玻璃、導電玻璃、半導體玻璃、耐火玻璃、耐酸玻璃。玻璃的主要成分：主要由以二氧化硅為主的各種氧化物組成。所以沒有固定的熔沸點。透光性好，不溶于水，耐腐蝕，化學性質穩定，不耐高溫。A、不同種類玻璃的生產工藝特點：瓶罐玻璃一般均承受連續作業的池窯生產，成形后，將瓶罐送入連續作業式退火爐進展退火，再進展加工和增加處理。器皿玻璃的組成要求：度曲線；生產過程中不易析晶。具體方法有：壓制法、壓吹法、離心澆注法。平板玻璃的生產工藝特點：玻璃是利用水平連續壓延法，能大量生產。儀器玻璃：有良好的化學穩定性，主要表現為對酸、堿和水的侵蝕抵抗性好，對冷熱急變的抵抗力氣強，玻璃機械強度大，彈性好、脆性低、硬度高，使用溫度高。顏色玻璃：玻璃協作料參與著色劑經熔制和熱處理后可以得到各種不同色調的顏色玻璃。B、玻璃的深加工：冷加工：研磨、拋光、切割、噴砂、鉆孔和切削。熱加工：燒口、火拋光、火焰切割，或鉆孔、焊接。玻璃的外表處理：璃外表的薄層組成，改善外表性質，以得到的性能；第三，進展外表涂層。4、陶瓷的性質以及加工工藝陶瓷的性質：耐高溫、化學性質穩定、耐腐蝕、硬度大，美觀、絕緣性好、導熱性差。很簡潔獵取。得的制品。陶瓷主要的加工工藝有：拉坯成型。注漿成型。旋壓成型。滾壓成型。壓制法成型。熱壓注成型。等靜壓成型。下面以注漿成型為例，介紹陶瓷的加工工藝：注漿成型制備陶瓷：分為空心注漿和實心注漿?？招淖{適用于澆注薄壁制品。中的水分，直到模心內腔吸滿為止，脫模后是一個實心的物體。強化注漿的方法：為縮短模型吸漿時間，提高成坯的質量，常承受壓力注漿、離心注漿、真空注漿等。注漿成形對泥漿的要求：(1)流淌性好。可充分流注到模型的各個部位。(2)穩定性好。久置后各組分顆粒不全沉淀。具有適應的觸變性。太大，則易靜止稠化，不便澆注。而觸變性太小，則生坯易軟塌。含水量要少?？煽s短注漿時間，增加坯體的強度，降低枯燥收縮，縮短生產周期，延長石膏模的