设计材料及加工工艺
思考题P32
3．连接技术是一种富有创造性的技术，试对各种连接方式进行分析。
答：连接工艺是将两个或两个以上的材料零部件连接在一起的工艺和技术，是产品设计中一个十分重要的问题。
产品无论是简单的还是复杂的，都是由不同材料、不同功能的零部件组装而成。
连接工艺按照不同的连接原理，可以分为机械连接结构，焊接和粘接三种连接方式；而按照连接后的功能特征可以分为动连接
不同的连接方法，其
连接性能、适用范围有较
大差别，连接方法的选择
不仅与连接性能的要求有
关，而且和装配的材料件
的种类和性能要相适应。
1.机械连接
机械连接是采用机制
螺钉、螺栓、螺母、自攻丝螺钉、铆钉等机械坚固件，将需连接的零部件连接成为一个整体的过程。
各零部件相互的连接是靠机械力来实现的，随着机械力的消除，接头可以松动或拆除。
机械连接的优点是连接快速、连接强度高、耐久性好。
但由于大部分紧固件是金属的，由此也带来诸如增加重量、接合区域局部高应力、不同材料因温度升高导致的热膨胀失配以及美学上的问题等。
2.焊接
焊接是将两个或两个以上的零件或组件连接于一体的一种工艺方法，主要是采用热熔的方法，将连接部分加热至融合或焊缝间填以焊料进行连接。
焊接主要用于金属之间的连接，也用于部分非金属部件间的连接。
焊接方法的选择取决于材料的种类、结构要求、美学要求、制件形状、尺寸及公差要求以及技术经济因素等。
3.粘接技术
粘接技术是借助溶剂或胶黏剂在构件表面上产生的黏合力，将同种或者不同种材料牢固地连接在一起，实现同种材料或不同种材料间紧密连接的一种技术。
粘接技术具有以下特点：
○1能够连接多种不同种类的材料；
○2垂直于粘接表面的应力分布均匀；
○3相对于机械连接而言，是一种可以减轻重量的轻型连接设计；
○4粘接过程可以在常温下进行，避免了热应力和热变形的产生；
○5对连接处具有一定的密封作用；
○6可以实现较大面积的自动连接工艺。
粘接技术适用于金属、塑料和木材等多种材质。
通常用在需要永久性的非拆卸的连接件中，也常与机械紧固件结合使用。
使用粘接连接时要注意，由于各种胶黏材料是有机化合物，它的一些性能会受时间、温度、相对温度和其他环境因素的影响。
4.静连接
连接后的各个零件或组件之间无相互位置变化，连接零件之间不允许产生相对运动，连接固定为一体，故称为固定连接。
根据连接后的可拆性分为可拆固定连接和不可拆固定连接。
不可拆固定连接：连接成为一个整体后，至少必须毁坏连接中的某一部分才能拆开的连接，具有不可
拆性。
一旦拆分必将破坏连接结构。
主要的连接方式有钉接、铆接、焊接、胶接。
可拆固定连接：连接成为一个整体后，不需毁坏连接中的任一连接中的任一零件就可拆开的连接，允许多次重复拆装。
具有可拆性，且不破坏连接结构。
主要的连接方法有卡扣连接、螺纹连接、和粘接。
5.动连接
连接的各个零件或组件可发生相对的运动，产生位置变化。
可分为移动连接、转动连接和柔性连接。
移动连接：构件沿着一条固定的轨道运动；
转动连接：连接的零部件可相互发生转动；
柔性连接：被连接零部件的位置、角度在一定范围内可能变化，或连接构件自身可发生一定范围的形状、位置的变化，而不影响连接固定的关系。
8.试述涂装的主要工艺程序。
为什么要强调涂料的施工配套？
答：涂装的主要工艺程序包括制件表面涂装前处理、涂覆涂料及涂层干燥三大步骤。
涂装所用的材料是各种涂料，一般由主要成膜物质、次要成膜物质、辅助成膜物质和挥发物质组合而成。
涂料的组成决定了涂料的性能，也决定了各种涂料的使用范围和使用效果。
由于涂层的厚度较薄，若涂装工艺实施不当，制件的涂层容易出现劣化、脱落、起泡、膜下浸蚀等，因此必须严格实施正确涂装工艺，保证涂装质量。
11．表面处理技术与产品附加值有何关联？
答：现代工业产品设计在取得合理的功能设计后，形态表面的色感、量感、质感的设计和配置，是吸引人、唤起购买者兴趣的重要方面。
表面处理工艺的应用，不仅提高了产品质量，而且丰富了产品造型的艺术效果。
在选择产品表面处理工艺时，必须考虑到产品档次的经济性，以求得产品的合理装饰，使生产获得理想的经济效益。
随着科学水平的不断提高，在消费品市场上，同类商品的性能、可靠性与安全性间的差异正日趋缩小。
产品的价格和产品本身所具有的魅力就成为消费者最终决定购买的主要原因，这两者在很大程度上都受表面处理方式的影响。
表面处理是节能节材、提高产品附加值的有效手段。
16．塑料制品独特的、极为方便快捷的零件连接方式，如一体柔性铰链、压力装配方法及搭扣连接等，有效地减少了制品构件数目，简化了装配工序，提高了生产效率，并为使用带来极大便利，因此塑料产品构件间连接方式的设计成为塑料制品设计的重要内容。
请搜集优秀塑料制品，并对其进行材料选用及构件间连接分析，学习并借鉴优秀案例尝试对身边制品进行创新设计。
答：塑料水杯常用材质有太空玻璃和AS塑料两种。
太空玻璃又称PC工程塑
料，是世界范围内广泛使用的材料，主要成分是聚碳酸酯。
这种材料质轻、耐用，
具有优异的绝缘性、延伸性、尺寸稳定性、耐化学腐蚀性以及较高的强度、耐热
性和耐寒性。
还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，缺点是和金属相比硬度
不足，这导致它的外观较容易刮花。
AS塑料是丙烯晴(A)、苯乙烯(S)的共聚物，耐气候性中等，不受高湿度环境
影响，能耐一般性油脂、去污剂和轻度酒精，耐疲劳性较差，不易产生内应力而
开裂，料质透明度高，常用来制作托盘、水杯、餐具、牙刷、仪表镜、包装盒等
塑料制。
对于一次性的塑料水杯一般采用薄膜吹塑成型工艺。
其成型方式比较简
单，其性能也很差；对于项可以重复使用的如PP塑料杯一般都采用挤出吹塑，
还有少数的注射吹塑成型。
对于像壳体形状的产品通产采用注射成型。
该成型方
式主要也是热塑性的主要成型方式。
其原理是利用注射机中的螺杆或柱塞的运
动，将料筒内的塑料用高压力和速度注入模内，冷却出产品。
因为整个过程是循
环的适合批量的生产，能制作外形复杂的产品；还有就是想塑料杯的成型方式薄
膜成型。
薄膜吹塑是将熔融塑料从挤出机机头口模的环形圆筒管挤出，同时从机头中心孔像薄管内腔吹入压缩空气，将薄管吹涨后冷却成型的。
其连接工艺主要为粘接技术。
使用粘接技术时，由于各种胶黏材料是有机化合物，它的一些性能会受
时间、温度、相对湿度和其他环境因素的影响。
思考题P50
4．材质美是产品美的一个重要方面，产品的材质美可通过哪些方式来体现？
答：材质美是产品造型美的一个重要方面，人们通过视觉和触觉、感知和联想来体会材质的美感。
不同的材料给人以不同的触感、联想、心理感受和审美情趣。
材料的美感与材料本身的组成、性质、表面结构及使用状态有关，每种材料都有着自身的个性特色。
材料的美感主要通过材料本身的表面特征，即色彩、光泽、肌理、质地、形态等特点表现出来。
5．在设计中如何体现材料的美感？
答：材料的美感与材料本身的组成、性质、表面结构及使用状态有关，每种材料都有着自身的个性特色。
材料的美感主要通过材料本身的表面特征，即色彩、光泽、肌理、质地、形态等特点表现出来。
在造型设计中，应充分考虑材料自身的不同个性，对材料进行巧妙的组配，使其各自的美感得以表现，并能深化和相互烘托，形成了符合人们审美追求风格的各种情感。
○1材料的色彩美感：材料的固有色彩或材料的自然色彩是产品设计中的重要因素，设计中必须充分发挥材料固有色彩的美感属性，而不能削弱和影响材料色彩美感功能的发挥，应运用对比、点缀等手法去加强材料固有色彩的美感功能，丰富其表现力。
材料色彩的运用可参照以下规则：尽量运用材料的天然色彩、尽量通过较少的颜色种类来构成。
○2材料的肌理美感：在产品设计中，合理选用材料肌理的组合形态，是获得产品整体协调的重要途径。
在运用材料纹理时要注意发掘材料天然纹理美感，模仿天然材料纹理，使材料具有韵律美的人工纹理，使材料起到防滑、心理暗示等的功能。
○3材料的光泽美感：许多材料都有透明特性，对于这些材料可通过工艺手段实现半透明或不透明，可利用材料不同程度的透明效果呈现出丰富的表现力，同时透明材料一般都具有光折现象，因此，利用这一特性可以对透明材料进行雕琢，产生丰富的视觉效果。
○4材料的质地美感：在设计中，产品材料质地特性及美感的表现力是在材料的选择和配置中实现的。
○5材料的形态美感：形态作为材料的存在形式，是造型的基本要素。
设计材料的形态通常分线材、面材和块材。
不同的材料形态蕴涵着不同的信息和情感。
在设计中要符合美的原理，重视形色的秩序性，满足视觉层次的要求，充分发挥材料特性必能产生美的造型。