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(共85张PPT)
地质版《技术与设计1》
第四节 原型与模型的制作
第四章 展示设计成果
第四章 展示设计成果
第四节 模型或原型的制作
由NordriDesign提供
www.nordridesign.com
学习目标
1、认识模型或原型的制作是设计过程的重要环节。
2、能根据设计需要和现实条件作出合理的制作决策。
3、能按照自己的决策和设计方案制作出原型（或模型）
4、培养科学态度和认真细致的作风。
:设计的一般过程
1.发现与明确问题　　
2.制定设计方案　　
3.制作模型或原型　　
4.测试、评估及优化　　
5.产品的使用和维护
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原型的概念
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。
原型的作用
（1）有利于对设计方案的实现效果进行评估。
（2）有利于实现对于大规模生产的生产技术与成本的估算。
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既然原型具有许多作用和优点，那么是不是所有的产品都是直接制备原型的呢？
模型
什么叫模型？
　　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。
　　“神州三号”中的模拟人有什么特征？
想不想自己亲自动手制作模型？
同学们都知道哪些模型呢？
　　“大东方号”首航失败的原因是什么？　　　事后设计师吸取到了什么教训？
案例分析
世界七大工业奇迹之“大东方号”
模型具有什么功能？
模型可帮助分析设计的可能性
——降低风险，减少损失
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巨轮——大东方号
案例分析：“大东方号”轮船
1851年，燃煤蒸汽机帆船客轮“大东方号”，在伦敦开始建造。由于“大东方号”的船长为当时一般船的六倍，没有纵深那么长的船台来建造，所以采用侧面下水的横向船台建造。当1857年11月7日下水典礼那天，“大东方号”只侧滑行了3尺距离，再也不肯滑下水。 “大东方号”集中了当时世界上最先进的各种动力设备，邀请了著名的造船专家。虽然集中了当时造船技术的精华，但还是造成了动力设备与庞大船体的动力需要不匹配，造成了首航失败。
案例分析：“大东方号”轮船
“ 大东方号”首航失败说明了什么
“ 大东方号”首航失败说明了什么
模型制作 技术试验
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大东方号之悲剧：
“大东方号”集中了当时世界上最先进的各种动力设备，邀请了著名的造船专家，想制造一艘世界上最大、航速最快的远洋轮船，但最后失败了。其根本原因是一次的完成图纸设计后就直接施工制造的《大东方号》轮船，虽然集中了当时造船技术的精华，但还是造成了动力设备与庞大船体的动力需要不匹配。
启 发
从“大东方号”事件我们不难看出有时直接制作原型是不行的。在很多情况下，模型是很好的替代品。接下来我们就来学习有关模型的知识。
为什么要进行“模拟人”试验？
案例分析
神州五号
“神州三号”中的模拟人
模型可帮助分析设计的可能性
——降低风险，减少损失
案例分析：“神州三号”飞船中的模拟人
神舟三号飞船是我国首次完全模拟载人状态进行的飞行试验。神舟三号是无人飞船，可船舱里却安坐了一名矮小结实的“小伙子”，这是飞船上新添的模拟人设备。虽说是假人，可“他”却会“呼吸”、能“排汗”，皮肤很软就像真人。
问题讨论
宋朝的喻皓于公元989 年在京城汴梁（现在的开封）建造8 角13 层的开宝寺木塔时，也是事先制造了一个小模型，进行研究、修改，然后才动工兴建。
案例分析
模型可帮助分析设计的可能性
——降低风险，减少损失
模型可使设计对象具体化
——可视、可触、可控制
模型可使设计对象具体化
——可视、可触、可控制
马上行动
举例说明你知道的模型还有哪些？
"神舟飞船"模型
张衡设计的天体运行模型:浑天仪
2008北京奥运会主会场模型
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合适的结构、相应的加工工艺和三维实体表现的方法，来表现产品的设计构思和模拟产品的形态结构。模型制作既是一种设计表达方式，又是设计过程中不可缺少的分析、评价、评论手段，甚至某些工艺环节只有通过模型制作，才能确定其设计变为产品的可能性。
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产品设计方案通过平面表达将意图表达出来，同时用透视、光影与色彩形象化地表现图形，预示未来的发展，为方案的讨论交流以及进一步发展设计提供了一定的信息和技术依据。模型制作则是在此基础上，运用三维形态，真实地反映三维空间中物体的尺度、比例、细节、材料、技术、表面处理等合理性，提供了产品设计评估所需要的、更全面的信息和技术数据。
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模型制作不但能够将美好的创意变为具体的、生动的形体，而且在模型制作中，通过不断研究、分析整体形态的各个角度，各个方面，各种线条，各种连接构造原理，各种材料以及它们之间的关系等，能直观地检验自己的设计意图，并在对模型的修改中，使其设计方便、快速地得到信息。
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多功能学习用品盒（架）模型：
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（一）制作模型的基本知识：
1.制作模型的一般步骤：
1）选择合适的材料。
2）根据本地的条件，准备适当的工具和加工设备。
3）按设计图样划线。
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议；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，做成模型。
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2. 多功能学习用品盒（架）模型过程中的应注意的事项：
1）选择废、旧材料来做，这样可节省制作成本。如各种饮料瓶等。
2）选择易加工的材料来做，这样可节省制作时间，提高制作的成功率。如各种沐浴露的塑料瓶等。
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3）选择特型材料来做，这样不但可以节省成本，还可使作品有个漂亮的外观。如各种玩具的塑料外壳等。
4）强调在制作多功能学习用品盒（架）的过程中应遵守的安全操作规程。
（1）刀、锯、锤、钳、钻等利器的安全操作要领。
（2）安全用电的基本常识。
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3.制作多功能学习用品盒（架）模型：
在制作模型之前，首先欣赏一组同学的多功能学习用品盒（架）的制作过程，或许对你们的制作有所帮助和启迪。
（一）看图备料：
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根据图样作形体分析，多功能学习用品盒由一块底板，前、后、左、右四块围板和中间一块隔板组成，外加一个现成的笔筒。笔筒用一个合适的广口玻璃瓶代替。板材选用中密度纤维板（也可选用松木、梓木等软质或软硬适中的木料），联接方式采用钉联接，笔筒用胶粘在底板上。各构件的形状、尺寸如下：
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编号 名称 成料尺寸 毛料尺寸 数量 备注
1 底板 340×220 350×220 1 中密度纤维板，厚10
2 前围板 340×100 350×110 1 中密度纤维板，厚10
3 后围板 340×100 350×110 1 中密度纤维板，厚10
4 左围板 210×50 220×60 1 中密度纤维板，厚10
5 隔板 190×100 200×110 1 中密度纤维板，厚10
6 右围板 210×100 220×110 1 中密度纤维板，厚10
7 笔筒 约Φ70×100 1 用广口玻璃瓶代用
8 元钉 适量 规格15~20
9 白乳胶 适量
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（二）下料：
⒈ 画线
按照毛料尺寸，在板材上画线。画线时要利用角尺以一条平直的边为基准，将垂直线、平行线画准确。（图4-49）
⒉ 锯割
根据画线，将各构件依次锯下来。（可用中、小齿的木工据，也可用粗齿钢锯代替。）
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锯割时应注意的要领是：
⑴ 注意姿势正确（模仿老师的正确姿势，包括握锯、身姿、脚姿）。
⑵ 工件必须把持牢靠，可利用左手和左脚压踩，如用夹压工具更好。
⑶ 起锯时，左手大拇指靠着锯片以定位，右手持锯轻轻拉推几下（先拉后推），开出锯路，再进行正常推锯。
⑷ 锯割时用力要均匀，动作要流畅，眼睛要注意看划线，时刻保持锯片沿着画线走。将要锯完时，左手要抓住锯下的部分，右手力度减小，轻轻将料锯下。
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（三）构件制作：
⒈ 确定联接方式
在构件制作前，先要想好构件的联接方式，以便确定构件的具体形状尺寸。
现确定联接方式为：
四围板的四个角联接处，采用边搭榫加钉和胶的方法联接。先把四块围板联接成框，然后将底板钉在框上，再将隔板插入框中、加钉即可，最后将笔筒胶合在底板上。
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边搭榫联接的制作方法是将对接的两块围板端部，一块上半边留榫下半边去掉，另一块下半边留榫上半边去掉，然后合起来加胶钉牢（图4-50）。
⒉ 刨削
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如果是用自然板材制作，先要将板材的两个平面刨至规定厚度并刨光。现用人造板来做，就不需要刨削平面，只需要将侧边刨光刨直即可。
因为制作程序是先将围板联接成框，所以先将四块隔板的两个侧边刨光，并刨至成品尺寸宽。底板可以在钉上去以后再处理。
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刨削时，刨刀要磨利。纤维板的边角处容易崩坏，刨削时应特别小心。如果工件较小，可以将其夹持在扳钳中固定，也可以左手把持工件立放在工作凳端，右手持刨进行刨削（图4-51）。
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⒊ 榫头画线
画线要按成的尺寸画，毛料长出的部分待做好之后再去掉。示意如下（图4-52）。
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将四块围板都画好，注意每块围板哪半边去掉，哪半边做榫留下，要分清楚，不能弄错。
⒋ 做榫头
按照画好的榫头线，用细齿据将榫头锯出。然后再用凿修平整。注意在锯的时候，下要锯掉多了，宜稍微留一点凿削余量。
将四块围板的榫头做好，再将隔板刨成成品尺寸，构件就做好了。
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（四）组装
⑴ 将四块围板钉成框（图4-53）。钉前先要把元钉的钉帽锤扁，然后在钉钉处用钻子钻个小孔（不必钻穿），在接合处涂上乳白胶。钉子钉人后，用钉冲将钉了冲人木料内。
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⑵ 将底板钉在框上。同样要将钉帽锤扁，并用钻子先引小孔。
⑶ 将隔板插人框中，加钉固定。
⑷ 将四角和底板多出来的余料锯掉并刨平，然后用砂纸打磨光洁。
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⑸ 应在油漆之后再安放笔筒，这里省略掉油漆工序。将玻璃瓶底部涂以乳白胶，安放在柜角。瓶口上用卵石等重物压住，不要动，次日便可粘牢（如用快干胶，也可当即粘牢）。
至此，原型制作完毕。省略掉的表面涂饰工序，建议以后将作品集中请专业人员做喷漆处理，也可自学油漆工艺自己处理（图4-54）。
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制作模型的一般步骤仅供参考。因各人的设计不同，制作步骤会有所不同。学生在制作的过程中会有自己的制作步骤，不一定要形成书面的制作步骤。
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同学们根据自己的设计要求，可以根据本章介绍的有关知识，选择其他的材料、工具和工艺来制作你们的作品。如果牵涉到其他材料工艺问题可通过自学或求助他人解决。
模型制作的拓展：
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补充材料
（一） 模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型具有以下两个功能：
模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型具有以下两个功能：
（1）使设计对象具体化
模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型具有以下两个功能：
（1）使设计对象具体化
模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体技术语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。
模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型具有以下两个功能：
（1）使设计对象具体化
模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体技术语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。
（2）帮助分析设计的可能性
模型的功能
模型制作是产品设计过程中不可缺少的环节，模型
具有以下两个功能：
（1）使设计对象具体化
模型可视、可触、可控制，可以形象地表达所设计的产品的比例、尺度、线型、色彩、材质以及每一个构成面。它是一种实体技术语言，为设计的表达和交流提供了一条有效途径，使设计委托者、生产单位和设计人员之间能够直接沟通，全面认识设计方案。
（2）帮助分析设计的可能性
由于现代工业产品大部分是在大规模、自动化和巨额资金投入下生产出来的，因此．仅凭图纸提供设计意图，很难把握设计的可靠性。如果设计一旦失败，损失将十分巨大，所以，设计一件较复杂的产品，必须通过模型制作，才能投人生产。
（二）、模型在不同阶段的作用
（二）、模型在不同阶段的作用
模型制作是技术设计中的一个必要环节，在设计过程的不同阶段往往需要制作不同的模型。
（二）、模型在不同阶段的作用
模型制作是技术设计中的一个必要环节，在设计过程的不同阶段往往需要制作不同的模型。
下面我们以柑橘榨汁机模型为例，了解设计过程不同阶段的模型及其作用。
1、草模
在设计初期阶段草模可以把设计构思用立体模型简单的表示出来，供设计人员深入探讨时使用。
2、概念模型
在设计构思初步完成之后，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、环境的关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
2、概念模型
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、人机关系等，从整体上表现产品造型的整体概念。
日产Pivo概念车
无人侦查机概念模型
概念车主要是向人们展示设计人员新颖、独特、超前的构思而已，还处在创意、试验阶段，很可能永远不投产。它可以更多地摆脱生产制造水平方面的束缚，尽情地甚至夸张地层示自己的独特魅力。
3、结构模型
用于研究产品造型与结构的关系，清晰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。
3、 结构模型
为了研究产品造型与结构的关系，清晰地表达产品的结构尺寸和连接方法，并进行结构强度试验而制作的模型。
汽车的底盘结构模型
鸟巢模型
4、功能模型
4、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件尺寸与机体的相互配合关系，并在一定条件下用于试验。
4、 功能模型
汽车的配气系统模型
5、展示模型
用准确的尺寸，做成与实际产品几乎一致的模型或按一定比例缩放的模型，作为产品的样品进行展示，以便提供实体形象。另外通过展示模型可以直接向设计委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。
多层住宅模型
5、展示模型
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。
作为产品的样品，展示模型为研究人机关系、结构、制造工艺、外观、市场宣传等提供实体形象，并可以直接向委托方征求意见，为审核方案提供实物依据。
柑橘榨汁机的设计过程中经历了：
柑橘榨汁机的设计过程中经历了：草模 概念模型 结构模型 功能模型
展示模型，这五个模型制作的过程。
柑橘榨汁机的设计过程中经历了：草模 概念 模型 结构模型 功能模型
展示模型，这五个模型制作的过程。
注意：但并不是产品设计的过程都必须要经历了这五个模型制作的过程。
在设计的不同阶段、根据不同的需求制作不同的模型
草模
概念模型
结构模型
功能模型
展示模型
帮助分析设计的可能性
使设计对象具体化
功能
身份
原型的替代品
实体技术语言
用途
设计交流
技术试验
模型
模型在不同阶段的作用
①
②
③
④
⑤
以下都是哪一阶段模型？有何作用？
小结
一、模型及其功能
1、模型
2、模型的功能
（1）使设计对象具体化
（2）帮助分析设计的可能性
二、模型在不同阶段的作用
柑橘榨汁机在设计过程中经历了五个制作模型：草模 概念模型 结构模型 功能模型
展示模型
练习
1、用硬纸板、塑料吸管、细竹棒(或木棒)和螺钉等材料，设计制作一个海豹顶球的模型装置，使凸轮每转一圈，海豹就自动地把球顶起来，然后球又回落到原处。
2．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
A
C
D
B
活着千年不死；死后千年不倒；倒下千年不腐
永久
永久的模型

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