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第四章 《展现设计成果》学习材料
材料
任何物品都是用一定的材料制作成的。能否合理选用材料，将直接影响到产品的性能、成本、外观、制作等。
⒈ 材料的分类：
天然材料：指取材于大自然且保持着原本特质的材料，如木材、粘土、石材等。
合成材料：又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用而合成的材料，其特质与原料不同，如塑料、玻璃、钢铁等。
混合材料：混合材料是天然材料与合成材料的综合，如胶合板、纸、混纺料等。混合材料会保持部分原来的特质。
⒉ 材料的性能：
材料的性能可以分为物理性能、化学性能和加工性能等。在机械制造、建筑等工程领域和家具、日用品等制造行业，材料的物理性能与设计工作的关系甚为密切。下面我们来了解材料的几种基本物理性能。
（1）强度：指材料承受外力作用而不被破坏（不可恢复的变形也属被破坏）的能力。分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
（2）弹性：指材料受外力作用时改变了形状，当外力消失后又能恢复原来形状的能力。典型例子如橡皮筋、弹簧。实际上，很多材料如塑料、金属、木材等都具有一定的弹性。
（3）韧性：指材料抗冲击震动的性能（也称为金属在断裂前吸收变形能量的性能）。例如玻璃的韧性很差，易被敲碎，吸收变形能量小。
（4）硬度：指材料抵抗刮削、切割或磨损的能力。制作切削工具用的钢材，硬度必须很高。
（5）延展性：指材料接受折、锻、压等外力，被改变形状或被延伸，而材料没有遭受破环的性能。
（6）其他性能：材料具备的物理性能还有耐久性、传热性、导电性等。
⒊ 几种常用材料简介
（1）木材：质地较软的木材有杉木、松木等；软硬适中的木材有樟木、槠木、梓木等。人造板材有胶合板（三夹板、五夹板等）、其他人造板（纤维板、刨花板等）、饰面板等。
（2）金属材料：包括黑色金属（含铁金属）和有色金属（不含铁金属）两大类。黑色金属主要有铸铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、工具钢、高速钢、不锈钢等；有色金属主要有铝、铜、铅、锌等。
各种金属材料在出厂时都会做成不同的型材，即其断面呈各种固定的标准形状，以方便各种不同的用途。例如圆形、管形、方形、直角形、工字形、槽形、丁字形等。
（3）塑料：是一种石油化工产品。有热塑性塑料（熟料）和热固性塑料（生料）两大类。
热塑性塑料的物态变化是可循环的。此类塑料不宜制作承受高温的物品，仅可做一般日用品和建筑用品；热固性塑料的物态变化不可循环。此类塑料可作机械零件、座椅、工具手柄、电器壳体等。
二、木工、钳工与设备常识
⒈ 木工工具及设备
（1）锯子、刨子、凿子、羊角锤、钉冲、其他工具（斧、钻等）。
（2）木工使用的量具有：钢卷尺、直尺、直角尺。
（3）木工画线工具有：木工铅笔、木工圆规、画线规、墨斗等。
（4）木工常用设备：工作台、钻孔机、带锯床、平刨机、木工车床等。
⒉ 钳工工具及设备
（1）钳工手工工具及量具
① 划线工具：划针、划规、样冲、直角尺
② 手锤与錾子
③ 锉刀及其使用
④ 攻丝工具：手用丝锥和攻丝绞手，用于在孔内加工螺纹
⑤ 套丝工具：板牙及板牙架，用于在轴或杆上加工螺纹
（2）钳工常用的基本设备：钳台、虎钳、砂轮机、钻床等
三、工艺常识
⒈ 工艺概念及其意义
工艺是生产过程中的程序、方法和技巧，它体现了生产活动中的技术和知识经验，并且把这种体现分解落实到了每道工序、每个操作步骤。因此，它是保证生产顺利实施，提高产品质量和生产效率的有效手段。在技术性较强的生产部门，技术人员会将产品生产工艺制成技术文件，以指导生产实施。
⒉ 在现代工业中，各行各业都有其自己的生产工艺。一定的技术总会有一定的工艺相适应。例如：
机械加工技术――――机械加工工艺
木工加工――――木工加工工艺
钳工加工――――钳工工艺
馒头制作――――馒头加工工艺
⒊ 生产及工艺过程
⑴ 生产过程
将原材料转变为成品的全过程即生产过程。生产过程包括原材料运输和保存、生产准备工作、毛坯制造、毛坯加工、热处理、检验、装配调试，以及表面涂层加工和包装等。生产过程可分为整部产品的生产过程、某个部件或零件的生产过程。
⑵ 工艺过程
指在生产过程中，采用某种工艺方法，直接或按一定顺序逐步改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为合格品或半成品所进行的全过程。工艺过程是生产过程的主要部分。采用机械加工方法，使毛坯成为合格零件所进行的全部过程，称为机械加工工艺过程。将零件或部件装配成部件或整机的过程，称为装配工艺过程。
工艺的一般过程：
备料 形成坯件 零件加工 部件制作 总装配 表面涂饰
⒋ 常用工艺
木工工艺、钳工工艺、机械加工工艺（车工工艺、刨工工艺、铣工工艺、镗工工艺、磨工工艺）、焊接工艺、铸造工艺、锻造工艺、冲压工艺、热切割工艺、金属材料热处理工艺、表面涂覆处理工艺。
四、原型与模型的制作
设计的一般过程如下：
发现与明确问题 制定设计方案 制作原型或模型 测试、评估、优化方案 编写产品使用说明书
⒈ 原型与模型的概念
（1）原型（Protype）：通常是第一个能全面反映产品功能的形体，它广泛应用于新产品的开发中，有时原型就是最终产品。
（2）模型（Model）：是根据实物、设计图样或构思，按比例、生态、或其他特征制成的与实物相似的一种物体。设计者一般通过模型来呈现产品的设计方案。
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节。模型制作的过程不仅是设计思想体现的过程，也是发展构思的创造性过程。在设计的过程中，模型具有两大功能：①使设计对象具体化；②帮助分析设计的可能性。
⒉ 模型在产品设计不同阶段的作用
模型制作是技术设计中的一个环节，也是一种技术方法。通过模型可以研究技术活动的规律和特征。在设计过程的不同阶段，根据不同的需求往往需要制作不同的模型。
根据设计的要求，可先后制作草模、概念模型、结构模型、功能模型和展示模型等多种模型。
草模用于产品造型设计的初期阶段，它可以采用立体模型将设计构思简单的表达出来，供设计人员深入探讨时使用。
概念模型用于设计构思初步完成之后，在草模的基础上，用概括的手法表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、与环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
结构模型用于研究产品造型与结构的关系，清晰的表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验等。
功能模型主要用于研究产品的各种性能以及人机关系，同时也用于分析、检查设计对象各部分组建尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。
展示模型是在结构模型和功能模型的基础上，采用真实材料，按照准确的尺寸，做成的与实际产品几乎一致的模型。
⒊ 制作模型：
在产品的设计方案基本形成之后，可以通过制作模型来检验产品的造型、结构以及零部件的装配关系，并通过对立体形态的真实观察与推敲，对产品的设计进行调整和修改。
制作模型一般可以分以下几个步骤：
（1）选择合适的材料。
（2）根据本地条件，准备适当的工具和加工设备。
（3）按设计图线划线。
（4）对材料进行锯割、切削等加工。
（5）装配。
（6）对模型进行表面处理。
（7）对产品的外观、造型和色彩进行评价；对产品的结构、功能进行检测和试验，检验是否符合设计要求。
（8）对设计方案进行修改，做成展示模型（样品）。
　练习题
　 1.自行车的辐条，一端穿在轴盘上，另一端拧在穿过轮圈的空心螺纹上，由辐条在工作中的承受力是（ ） A、拉力 B、压力 C、弯曲力 D、扭转力
2．由于木材资源日益匮乏，现在一般家庭装修中经常采用人造板材中的（ ）板材制作吊立柜的门板，既美观，又省事。（ ）
A．刨花板 B．胶合板 C．纤维板 D．饰面板
　　3.家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ ）。
A.增加风扇的强度 B.增加风扇的稳定性 C.安装电线的需要 D.更加美观　
　　4．钳工工艺是一种常用工艺，下列不属于于钳工加工方法的是 ( )
　　 A．攻丝 B．锉 C．錾 D．刨削
　　5.号称“天下第一名钟”的景云钟，制造于唐睿宗景云年 间，每年除夕中央人民广播电台播放的新年钟声就是以景云钟录制的。景云钟的制造主要应用了( )工艺
　　A．锻造工艺 B．冲压工艺 C．钳工工艺 D．铸造工艺
　　6．工艺的一般过程正确的是 ( )
　　 ①备料 ②部件装配 ③零部件加工 ④总装配 ⑤形成坯件 ⑥表面涂饰
　　A．①②③④⑤⑥ B．①⑤③②④⑥ C．①④②③⑤⑥ D．①⑤②③④⑥
　　7．刘海的自行车，多处表面都已严重锈蚀，他想让维修店的工人师傅通过金属的表面处理方法提高自行车的美观程度，在下列处理工艺中最合理的是 ( )
　　A．在生锈的地方直接刷上油漆 B．在生锈的地方先进行表面刷光并打上底漆，后喷涂
　　C．在生锈的地方进行镀层处理 D．在生锈的地方用砂纸磨光
　　8. 范仲淹的“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”使岳阳楼闻名天下。它是一座三层的纯木结构建筑，斗拱、飞檐的结构复杂，工艺精美，令人惊叹。斗拱使屋面凹曲，飞檐使沉重的建筑增添了轻快欲飞的美感。体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。其木结构的各个构件，先表面处理，后进行榫卯连接。用于表面抛光的工具是( )
　　A.锯 B．刨子 C．锉 D．凿子
　　9．小兰家的茶几的一个铁质脚断裂了，她最好采用那种连接方式进行修补 ( )
　　A．焊接 B．榫接 C．胶接 D．铆接
　　10. 在设计过程的不同阶段，根据不同的要求往往需要制作不同的模型。如需要研究产品的各种性能以及人机关系，最重要的是进行技术试验。那么这个阶段的模型应该是（ ）
A、草模 B、概念模型 C、结构模型 D、功能模型
11.下列各项属于木工工具的是（ ）
A.凿子 B.錾子 C.手锤 D.样冲
12.某厂生产一种抗拉能力为２０００N的钢丝，生产出一部分样品要进行技术测试，下面方法最合理的是（　　）
A.用２０００N拉力作用在钢丝上，看钢丝是否被拉断
B.用２５００N拉力作用在钢丝上，看钢丝是否被拉断
C.用钢丝剪测试是否容易被剪断 D.看弯曲后是否容易恢复形变
13.在设计某些产品中，采用技术规范原则，主要体现在哪些方面？（ ）
①方便交流 ②便于某些零件的互换 ③给人美的感受 ④价格贵不经济 ⑤保证各种质量 ⑥保证安全、少出事故
A.①②③④ B. ③④⑤⑥ C. ①③⑤⑥ D. ①②⑤⑥
14.下列材料属于混合材料的是（ ）。
A黏土 B玻璃 C胶合板 D石头
15.在我校进行拔河比赛之前，选择比赛用绳的时候，对用绳的技术要求主要体现在对其（ ）的要求上。
A抗压强度 B抗拉强度 C抗弯强度 D抗剪强度
16.一木产品加工公司欲购买大量木材，用于制作一套较精致的十二生肖的艺术品，若站在一个设计师的角度上，你推荐他们用（ ）来加工。
A杉木 B松木 C柳木 D梨木
17.木匠在对木构件的表面进行抛光时，常用的工具是（ ），其身越（ ），越能将木构件表面变的平直。
A锯子 长 B锯子 短 C刨子 长 D刨子 短
18.在利用手工工具制造螺丝杆的时候，应选用的工具是（ ）。
A．锤和錾子 B 锉刀和样冲 C 手用丝锥和攻丝绞手 D 板牙和板牙架
19.在现实生活中，自行车已经成为人们不可或缺的一种常用的交通工具。而在制造商制造自行车时，一般会运用到（ ）。
①车工工艺。②焊接工艺。③冲压工艺。④锻造工艺。⑤表面涂覆处理。⑥铣工工艺。
A ①②③ B ①②④ C ①⑥⑤ D ①②③④⑤⑥
20.我市某瓶装饮料公司在选择材料用来盛放饮料时，你向他们推荐使用（ ）来作原材料。
A樟木 B钢化玻璃 C热塑性塑料 D热固性塑料
21.发动机的壳体是箱体类零件，加工比较复杂，常用（）工艺制造。
A .车工 B.铸造 C. 锻造 D.钳工
22．下面四个题共用四个选项，请把正确选项选出。
（1）需要研究产品的各种性能以及人机关系，最重要的是进行技术试验。那么这个阶段的模型应该是（ ）。
（2）张晓红构思了一个婴儿摇篮，现想进一步分析产品的结构和连接方法，他应制作出（ ）。
（3）能清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并用于进行结构强度试验的模型属于（ ）。
（4）在造型设计的初期阶段，采用-----模型将设计构思简单的表达出来，供设计人员深入探讨时使用。( )
A．草模 B.概念模型 C.结构模型 D.功能模型
23．（ ）帮助人们实现了远程的设计交流的需要。
A.网络语言 B.图表 C.口头语言 D.模型
24．李敏要使客厅的茶几更具有欣赏价值，那么她应该侧重改变茶几的（ ）。
A.功能 B.造型 C.安全 D.强度
25．在自行车家族中，有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁的载重车、弯梁女士车、双座双蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）。
A.车的自重 B.车的材料 C.车的结构 D.车的大小
26．随着家居装潢成为消费热点，建筑和装潢材料受到越来越多的关注，化学知识可以帮助人们安全，化学知识可以帮助人们安全、合理地使用各种新型建材。
（1）人造板是家居装潢的重要材料之一，人造板材的优点有-----------------。
（2）玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（ ）。
A.烧碱 B.纯碱 C.氢氟酸 D.盐酸
（3）大理石可以用作墙面、地面和厨房桌面，其主要成分是碳酸钙，食醋不慎滴在大理石桌面上，会使其失去光泽，变得粗糙，下列能正确解释此现象的是（ ）。
A.食醋中的水使碳酸钙溶解 B.食醋中的醋酸将碳酸钙溶解
C.食醋中的醋酸与碳酸钙反应并放出大量的二氧化碳气体
D.食醋中的醋酸与碳酸钙发生了复分解反应
（4）铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净和易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门和防护栏等。下列与这些用途无关的性质是（ ）。
A.不易生锈 B.导电性好 C.密度小 D.强度高
（5）室内装潢和家具挥发出来的甲醛是室内空气的主要污染物，甲醛易溶于水，常温下有强烈刺激性气味，当温度超过200C，挥发速度加快。根据甲醛的这些性质，下列做法错误的是（ ）。
A.入住前房间内保持一定温度并通风
B.装修尽可能选择选择在温度较高的季节
C.请环境监测部门检测室内甲醛含量低于国家标准后入住
D.紧闭门窗一段时间后入住
27．有一次，小明家来了几个客人。小明用一次性塑料杯给客人到了热茶水，过了一会儿小明发现了两个问题：一是塑料杯受热变软不好拿，二是客人走动后杯子容易混淆。过后小明写信给了塑料杯厂家，提出了对杯子改进的方案。
（1）塑料是一种 （ ）。
A.天然材料 B.人造材料 C.混合材料 D.目前不明确的材料
（2）塑料有热塑性塑料和----------两大类。
（3）如果你是小明，你明确了什么问题？
（4）说说你能向厂方提出怎么样的方案？
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