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第六章
模型或原型的制作
02
01
材料的性能与规划
工艺的类别与选择
制作台灯模型或原型
04
03
模型或原型的特性与作用
CONTENT
02
材料的性能与规划
时代的发展：
材料:人类社会发展历程的主要标志
它是人类生存和发展的物质基础
材料是人类用以制成生活和生产中的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。
材料的作用：
材料:人类社会现代文明的支柱
人类不断的在自然界中发现材料，加工材料，创造新材料。
蒸汽时代
电气时代
信息时代
常见材料的分类:
金
铜
钢
金属材料
铝
材料的分类：
常见材料的分类:
棉花、蚕丝
有机高分子材料
橡胶轮胎
塑料制品
材料的分类：
天然橡胶(C5H8)n
天然纤维(C6H10O5)n
含碳元素的化合物
木材、羊毛、蛋白质（动物纤维）等
常见材料的分类:
青花瓷
无机非金属材料
活性炭
泥土
玻璃杯
材料的分类：
Na2SiO3硅酸盐
硅酸盐复盐
在工程领域，一般将材料按化学成分分成金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
金属材料
铜、铁、钢、铝、金
……
无机非金属材料
玻璃、泥土、陶瓷
……
有机高分子材料
棉花、橡胶、塑料
……
复合材料
钢筋混凝土、导电胶带
……
材料的分类：
连一连: 给下面的材料分类
硅棒
泡沫板
白纸
钢筋混凝土
金属
有机高分子
无机非金属
复合材料
金属光泽、导电导热、高延展性
优良的力学性能和可加工性能
钢锭
金箔
材料的力学性能：
1.强度
2.刚度
3.硬度
常见材料——金属
可恢复
形变F1
弹簧
断裂F3
1.强度——拉伸实验
破坏性
形变F2
常见材料的性能
强度：材料抵抗破坏性形变的能力。
抗拉强度作为判别金属强度的指标（一般抗拉强度高，其他强度也高）
常见材料的性能
2.硬度：
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。
钢刀
陶瓷盘子
铝板
硬度：衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，影响材料的耐磨性和切削加工性
3.刚度：材料在受力时抵抗弹性形变的能力。
刮大风时树干会摇摆，铁塔却几乎纹丝不动，强度或硬度能解释吗？
常见材料的性能
铜丝
钢丝
铝丝
1.为什么剪断不同材质金属丝用的力不同？
2.为什么钳子的刃口剪断金属后没有磨损？
小实验：钢丝钳剪金属丝
强度
硬度
常见材料——木材
（1）特点：质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工和涂饰、隔热与绝缘
（2）性能：有较好的强度性能及优良的加工性能。
（3）类别：实木板材（各向异性）和人造板材（稳定性好）
★ 强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。
各向异性
木材的分类——实木板材
采用完整的木材（原木）
在自然条件下具有吸湿而膨胀、解吸而收缩的特性，容易发生尺寸、形状和强度的变化，导致变形、开裂、扭曲等现象。
不同木纹方向抗弯强度试验
木条1
（垂直木纹）
木条2
（平行木纹）
木纹朝向
11个5g砝码
108个5g砝码
木条1
木条2
技术试验
平行方向强度高
多功能电脑支架
√
想一想木纹使用方向
想一想
胶合板
密度板
三聚氰胺板……
刨花板
木材的分类——人造板材
人造板材在幅面方向上尺寸稳定性好
适用范围更广
避免各向异性
木材优缺点
实木
硬度高，弹性好，但易变形，开裂，翘曲
密度板
质密匀称，但固钉力较弱，遇水易变形
刨花板
吸音，隔热，环保，但不易切割
胶合板
变形小；收缩率小；表面平整
细木工板
固钉力好，强度高，但遇水易变形，甲醛高
三聚氰胺板
不易变形、颜色鲜艳、表面较耐磨、耐腐蚀，
（1）特点：具有多种特性，加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉。
（2）性能：质轻、具有绝缘性、耐腐蚀性。
（3）类别：热塑性塑料和热固性塑料。
常见材料——塑料
热塑性塑料：在一定的温度范围内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料。
热固性塑料：在初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料
弯折亚克力板需要借助塑料的热塑性。
环境耐受性：水、热、阳光、其它化学品等。
强度：低
刚度：中
硬度：低
勿承重
难弯折
易划伤
成分：聚甲基丙烯酸甲酯
常见材料的性能：亚克力
纸的材质强度、硬度和刚度很低。
瓦楞的结构对材料性能有何改变？
三层瓦楞纸
五层瓦楞纸
七层瓦楞纸
常见材料的性能：瓦楞纸
结构决定性能
石墨烯
碳纤维
零电阻抗磁性
耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀
超导材料
柔性玻璃
可弯曲，非常柔韧
高强度、韧性、热传导、导电、透光
新材料是指新出现的具有优异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料，如超导材料、碳纤维、石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金等。
其它新材料
其它新材料性能——形状记忆材料
记忆金属
利用金属在不同温度下晶体结构不同来达成
其它新材料性能——超疏水材料
1.材料的性能
（1）材料的性能是否能满足产品的使用功能、使用环境、结构要求等.
（2）材料应具有良好的加工性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，优先选择技术难度小、工艺简单、材料利用率高。
材料的价格和加工成本直接影响着产品的性价比。
2.材料的成本
选择材料时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺、材料的成本、材料的安全性和环保性等因素。
材料的选择
马上行动：搜集资料
台灯 选料 特点 价格
结构的主要材料
灯源
底座配重
开关
电线、电子元件等
……
合计 材料的选择
材料选好
加工
排料
下料图
材料的规划
台灯结构
⑴
⑵
⑶
⑷
⑹
⑶
⑸
序号 构件名称 构件尺寸 数量
（1） 底板 160×160 1
（2） 固定板 45×100 6
（3） 支杆 25×320 6
（4） 连接杆 20×100 3
（5） 连接件 25×95 3
（6） 灯罩 梯形95×130×100 4
材料厚度5 材料的规划
方案一
方案三
方案二
⑴
⑵
⑶
⑷
⑹
⑶
⑸
材料的规划——排料
先排大料
后排小料
不能共线，留出操作的余量
1.料尽其用,优材不劣用,大材不小用,长材不短用；
2.先排大料，后排小料，两个构件不能共线，留出锯割、刨削操作的余量；
3.木材的纹理趋向，顺纹割锯便于加工，并提高木材利用率；
4.将没有瑕疵、纹理美观的一面作为正面，并做好标记；
5.外用料要选择材质好、纹理美观，涂饰性能好的材料。
材料的规划
小结
课堂检测
如图6-3所示为一款炒锅。制作该炒锅一般不需要用到的材料是（ ）。
A．铁 B.不锈钢 C.热塑性塑料 D.热固性塑料
C
课后习题
查阅相关资料，列出除了木材、金属、塑料以外的其他常用材料的名称、性能和主要用途，填入表格。
材料名称 材料性能 主要用途
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