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第四章 《展現設計成果》學習材料
材料
任何物品都是用一定的材料制作成的。能否合理選用材料，將直接影響到產品的性能、成本、外觀、制作等。
⒈ 材料的分類：
天然材料：指取材于大自然且保持著原本特質的材料，如木材、粘土、石材等。
合成材料：又稱人造材料，是人為地把不同物質經化學方法或聚合作用而合成的材料，其特質與原料不同，如塑料、玻璃、鋼鐵等。
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。混合材料會保持部分原來的特質。
⒉ 材料的性能：
材料的性能可以分為物理性能、化學性能和加工性能等。在機械制造、建筑等工程領域和家具、日用品等制造行業，材料的物理性能與設計工作的關系甚為密切。下面我們來了解材料的幾種基本物理性能。
（1）強度：指材料承受外力作用而不被破壞（不可恢復的變形也屬被破壞）的能力。分為抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等。
（2）彈性：指材料受外力作用時改變了形狀，當外力消失后又能恢復原來形狀的能力。典型例子如橡皮筋、彈簧。實際上，很多材料如塑料、金屬、木材等都具有一定的彈性。
（3）韌性：指材料抗沖擊震動的性能（也稱為金屬在斷裂前吸收變形能量的性能）。例如玻璃的韌性很差，易被敲碎，吸收變形能量小。
（4）硬度：指材料抵抗刮削、切割或磨損的能力。制作切削工具用的鋼材，硬度必須很高。
（5）延展性：指材料接受折、鍛、壓等外力，被改變形狀或被延伸，而材料沒有遭受破環的性能。
（6）其他性能：材料具備的物理性能還有耐久性、傳熱性、導電性等。
⒊ 幾種常用材料簡介
（1）木材：質地較軟的木材有杉木、松木等；軟硬適中的木材有樟木、櫧木、梓木等。人造板材有膠合板（三夾板、五夾板等）、其他人造板（纖維板、刨花板等）、飾面板等。
（2）金屬材料：包括黑色金屬（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。
各種金屬材料在出廠時都會做成不同的型材，即其斷面呈各種固定的標準形狀，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、丁字形等。
（3）塑料：是一種石油化工產品。有熱塑性塑料（熟料）和熱固性塑料（生料）兩大類。
熱塑性塑料的物態變化是可循環的。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；熱固性塑料的物態變化不可循環。此類塑料可作機械零件、座椅、工具手柄、電器殼體等。
二、木工、鉗工與設備常識
⒈ 木工工具及設備
（1）鋸子、刨子、鑿子、羊角錘、釘沖、其他工具（斧、鉆等）。
（2）木工使用的量具有：鋼卷尺、直尺、直角尺。
（3）木工畫線工具有：木工鉛筆、木工圓規、畫線規、墨斗等。
（4）木工常用設備：工作臺、鉆孔機、帶鋸床、平刨機、木工車床等。
⒉ 鉗工工具及設備
（1）鉗工手工工具及量具
① 劃線工具：劃針、劃規、樣沖、直角尺
② 手錘與鏨子
③ 銼刀及其使用
④ 攻絲工具：手用絲錐和攻絲絞手，用于在孔內加工螺紋
⑤ 套絲工具：板牙及板牙架，用于在軸或桿上加工螺紋
（2）鉗工常用的基本設備：鉗臺、虎鉗、砂輪機、鉆床等
三、工藝常識
⒈ 工藝概念及其意義
工藝是生產過程中的程序、方法和技巧，它體現了生產活動中的技術和知識經驗，并且把這種體現分解落實到了每道工序、每個操作步驟。因此，它是保證生產順利實施，提高產品質量和生產效率的有效手段。在技術性較強的生產部門，技術人員會將產品生產工藝制成技術文件，以指導生產實施。
⒉ 在現代工業中，各行各業都有其自己的生產工藝。一定的技術總會有一定的工藝相適應。例如：
機械加工技術――――機械加工工藝
木工加工――――木工加工工藝
鉗工加工――――鉗工工藝
饅頭制作――――饅頭加工工藝
⒊ 生產及工藝過程
⑴ 生產過程
將原材料轉變為成品的全過程即生產過程。生產過程包括原材料運輸和保存、生產準備工作、毛坯制造、毛坯加工、熱處理、檢驗、裝配調試，以及表面涂層加工和包裝等。生產過程可分為整部產品的生產過程、某個部件或零件的生產過程。
⑵ 工藝過程
指在生產過程中，采用某種工藝方法，直接或按一定順序逐步改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性能等，使其成為合格品或半成品所進行的全過程。工藝過程是生產過程的主要部分。采用機械加工方法，使毛坯成為合格零件所進行的全部過程，稱為機械加工工藝過程。將零件或部件裝配成部件或整機的過程，稱為裝配工藝過程。
工藝的一般過程：
備料 形成坯件 零件加工 部件制作 總裝配 表面涂飾
⒋ 常用工藝
木工工藝、鉗工工藝、機械加工工藝（車工工藝、刨工工藝、銑工工藝、鏜工工藝、磨工工藝）、焊接工藝、鑄造工藝、鍛造工藝、沖壓工藝、熱切割工藝、金屬材料熱處理工藝、表面涂覆處理工藝。
四、原型與模型的制作
設計的一般過程如下：
發現與明確問題 制定設計方案 制作原型或模型 測試、評估、優化方案 編寫產品使用說明書
⒈ 原型與模型的概念
（1）原型（Protype）：通常是第一個能全面反映產品功能的形體，它廣泛應用于新產品的開發中，有時原型就是最終產品。
（2）模型（Model）：是根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態、或其他特征制成的與實物相似的一種物體。設計者一般通過模型來呈現產品的設計方案。
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節。模型制作的過程不僅是設計思想體現的過程，也是發展構思的創造性過程。在設計的過程中，模型具有兩大功能：①使設計對象具體化；②幫助分析設計的可能性。
⒉ 模型在產品設計不同階段的作用
模型制作是技術設計中的一個環節，也是一種技術方法。通過模型可以研究技術活動的規律和特征。在設計過程的不同階段，根據不同的需求往往需要制作不同的模型。
根據設計的要求，可先后制作草模、概念模型、結構模型、功能模型和展示模型等多種模型。
草模用于產品造型設計的初期階段，它可以采用立體模型將設計構思簡單的表達出來，供設計人員深入探討時使用。
概念模型用于設計構思初步完成之后，在草模的基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、與環境的關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
結構模型用于研究產品造型與結構的關系，清晰的表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗等。
功能模型主要用于研究產品的各種性能以及人機關系，同時也用于分析、檢查設計對象各部分組建尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗。
展示模型是在結構模型和功能模型的基礎上，采用真實材料，按照準確的尺寸，做成的與實際產品幾乎一致的模型。
⒊ 制作模型：
在產品的設計方案基本形成之后，可以通過制作模型來檢驗產品的造型、結構以及零部件的裝配關系，并通過對立體形態的真實觀察與推敲，對產品的設計進行調整和修改。
制作模型一般可以分以下幾個步驟：
（1）選擇合適的材料。
（2）根據本地條件，準備適當的工具和加工設備。
（3）按設計圖線劃線。
（4）對材料進行鋸割、切削等加工。
（5）裝配。
（6）對模型進行表面處理。
（7）對產品的外觀、造型和色彩進行評價；對產品的結構、功能進行檢測和試驗，檢驗是否符合設計要求。
（8）對設計方案進行修改，做成展示模型（樣品）。
　練習題
　 1.自行車的輻條，一端穿在軸盤上，另一端擰在穿過輪圈的空心螺紋上，由輻條在工作中的承受力是（ ） A、拉力 B、壓力 C、彎曲力 D、扭轉力
2．由于木材資源日益匱乏，現在一般家庭裝修中經常采用人造板材中的（ ）板材制作吊立柜的門板，既美觀，又省事。（ ）
A．刨花板 B．膠合板 C．纖維板 D．飾面板
　　3.家用落地風扇的底座一般做得比較重，這是為了（ ）。
A.增加風扇的強度 B.增加風扇的穩定性 C.安裝電線的需要 D.更加美觀　
　　4．鉗工工藝是一種常用工藝，下列不屬于于鉗工加工方法的是 ( )
　　 A．攻絲 B．銼 C．鏨 D．刨削
　　5.號稱“天下第一名鐘”的景云鐘，制造于唐睿宗景云年 間，每年除夕中央人民廣播電臺播放的新年鐘聲就是以景云鐘錄制的。景云鐘的制造主要應用了( )工藝
　　A．鍛造工藝 B．沖壓工藝 C．鉗工工藝 D．鑄造工藝
　　6．工藝的一般過程正確的是 ( )
　　 ①備料 ②部件裝配 ③零部件加工 ④總裝配 ⑤形成坯件 ⑥表面涂飾
　　A．①②③④⑤⑥ B．①⑤③②④⑥ C．①④②③⑤⑥ D．①⑤②③④⑥
　　7．劉海的自行車，多處表面都已嚴重銹蝕，他想讓維修店的工人師傅通過金屬的表面處理方法提高自行車的美觀程度，在下列處理工藝中最合理的是 ( )
　　A．在生銹的地方直接刷上油漆 B．在生銹的地方先進行表面刷光并打上底漆，后噴涂
　　C．在生銹的地方進行鍍層處理 D．在生銹的地方用砂紙磨光
　　8. 范仲淹的“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”使岳陽樓聞名天下。它是一座三層的純木結構建筑，斗拱、飛檐的結構復雜，工藝精美，令人驚嘆。斗拱使屋面凹曲，飛檐使沉重的建筑增添了輕快欲飛的美感。體現了高貴華美的風韻，豐富了中國古代建筑文化。其木結構的各個構件，先表面處理，后進行榫卯連接。用于表面拋光的工具是( )
　　A.鋸 B．刨子 C．銼 D．鑿子
　　9．小蘭家的茶幾的一個鐵質腳斷裂了，她最好采用那種連接方式進行修補 ( )
　　A．焊接 B．榫接 C．膠接 D．鉚接
　　10. 在設計過程的不同階段，根據不同的要求往往需要制作不同的模型。如需要研究產品的各種性能以及人機關系，最重要的是進行技術試驗。那么這個階段的模型應該是（ ）
A、草模 B、概念模型 C、結構模型 D、功能模型
11.下列各項屬于木工工具的是（ ）
A.鑿子 B.鏨子 C.手錘 D.樣沖
12.某廠生產一種抗拉能力為２０００N的鋼絲，生產出一部分樣品要進行技術測試，下面方法最合理的是（　　）
A.用２０００N拉力作用在鋼絲上，看鋼絲是否被拉斷
B.用２５００N拉力作用在鋼絲上，看鋼絲是否被拉斷
C.用鋼絲剪測試是否容易被剪斷 D.看彎曲后是否容易恢復形變
13.在設計某些產品中，采用技術規范原則，主要體現在哪些方面？（ ）
①方便交流 ②便于某些零件的互換 ③給人美的感受 ④價格貴不經濟 ⑤保證各種質量 ⑥保證安全、少出事故
A.①②③④ B. ③④⑤⑥ C. ①③⑤⑥ D. ①②⑤⑥
14.下列材料屬于混合材料的是（ ）。
A黏土 B玻璃 C膠合板 D石頭
15.在我校進行拔河比賽之前，選擇比賽用繩的時候，對用繩的技術要求主要體現在對其（ ）的要求上。
A抗壓強度 B抗拉強度 C抗彎強度 D抗剪強度
16.一木產品加工公司欲購買大量木材，用于制作一套較精致的十二生肖的藝術品，若站在一個設計師的角度上，你推薦他們用（ ）來加工。
A杉木 B松木 C柳木 D梨木
17.木匠在對木構件的表面進行拋光時，常用的工具是（ ），其身越（ ），越能將木構件表面變的平直。
A鋸子 長 B鋸子 短 C刨子 長 D刨子 短
18.在利用手工工具制造螺絲桿的時候，應選用的工具是（ ）。
A．錘和鏨子 B 銼刀和樣沖 C 手用絲錐和攻絲絞手 D 板牙和板牙架
19.在現實生活中，自行車已經成為人們不可或缺的一種常用的交通工具。而在制造商制造自行車時，一般會運用到（ ）。
①車工工藝。②焊接工藝。③沖壓工藝。④鍛造工藝。⑤表面涂覆處理。⑥銑工工藝。
A ①②③ B ①②④ C ①⑥⑤ D ①②③④⑤⑥
20.我市某瓶裝飲料公司在選擇材料用來盛放飲料時，你向他們推薦使用（ ）來作原材料。
A樟木 B鋼化玻璃 C熱塑性塑料 D熱固性塑料
21.發動機的殼體是箱體類零件，加工比較復雜，常用（）工藝制造。
A .車工 B.鑄造 C. 鍛造 D.鉗工
22．下面四個題共用四個選項，請把正確選項選出。
（1）需要研究產品的各種性能以及人機關系，最重要的是進行技術試驗。那么這個階段的模型應該是（ ）。
（2）張曉紅構思了一個嬰兒搖籃，現想進一步分析產品的結構和連接方法，他應制作出（ ）。
（3）能清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗的模型屬于（ ）。
（4）在造型設計的初期階段，采用-----模型將設計構思簡單的表達出來，供設計人員深入探討時使用。( )
A．草模 B.概念模型 C.結構模型 D.功能模型
23．（ ）幫助人們實現了遠程的設計交流的需要。
A.網絡語言 B.圖表 C.口頭語言 D.模型
24．李敏要使客廳的茶幾更具有欣賞價值，那么她應該側重改變茶幾的（ ）。
A.功能 B.造型 C.安全 D.強度
25．在自行車家族中，有性能各異的不同車型。如裝有輔助小輪的童車、雙梁的載重車、彎梁女士車、雙座雙蹬的雙人車等，這些特殊功能的實現，是因為設計者改變了（ ）。
A.車的自重 B.車的材料 C.車的結構 D.車的大小
26．隨著家居裝潢成為消費熱點，建筑和裝潢材料受到越來越多的關注，化學知識可以幫助人們安全，化學知識可以幫助人們安全、合理地使用各種新型建材。
（1）人造板是家居裝潢的重要材料之一，人造板材的優點有-----------------。
（2）玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上進行蝕刻，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質是（ ）。
A.燒堿 B.純堿 C.氫氟酸 D.鹽酸
（3）大理石可以用作墻面、地面和廚房桌面，其主要成分是碳酸鈣，食醋不慎滴在大理石桌面上，會使其失去光澤，變得粗糙，下列能正確解釋此現象的是（ ）。
A.食醋中的水使碳酸鈣溶解 B.食醋中的醋酸將碳酸鈣溶解
C.食醋中的醋酸與碳酸鈣反應并放出大量的二氧化碳氣體
D.食醋中的醋酸與碳酸鈣發生了復分解反應
（4）鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈和易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門和防護欄等。下列與這些用途無關的性質是（ ）。
A.不易生銹 B.導電性好 C.密度小 D.強度高
（5）室內裝潢和家具揮發出來的甲醛是室內空氣的主要污染物，甲醛易溶于水，常溫下有強烈刺激性氣味，當溫度超過200C，揮發速度加快。根據甲醛的這些性質，下列做法錯誤的是（ ）。
A.入住前房間內保持一定溫度并通風
B.裝修盡可能選擇選擇在溫度較高的季節
C.請環境監測部門檢測室內甲醛含量低于國家標準后入住
D.緊閉門窗一段時間后入住
27．有一次，小明家來了幾個客人。小明用一次性塑料杯給客人到了熱茶水，過了一會兒小明發現了兩個問題：一是塑料杯受熱變軟不好拿，二是客人走動后杯子容易混淆。過后小明寫信給了塑料杯廠家，提出了對杯子改進的方案。
（1）塑料是一種 （ ）。
A.天然材料 B.人造材料 C.混合材料 D.目前不明確的材料
（2）塑料有熱塑性塑料和----------兩大類。
（3）如果你是小明，你明確了什么問題？
（4）說說你能向廠方提出怎么樣的方案？
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