设计工程学实用教案

1、在工业设计中材料的加工和表面处理工艺意义非常的大，材料的了解成型以及加工让设计师在设计中可以考虑节约成本，提高生产效率，加快批量生产，减少劳动力的输出等多方面的影响！而产品的表面处理工艺 而产品的表面处理工艺主要有一下三个作用：1保护作用通过对产品表面处理，可以保护产品，即保护材质(ci zh)本身赋予产品的光泽、色彩、肌理，质感等，以保证材料的外观效果，提高产品的耐用性，延长产品的使用寿命。如在产品表面披覆耐腐蚀的材料，进行保护性电镀Z n，C d，N i，C r，Sn等。第1页/共21页第一页，共21页。 2装饰作用 为了更好的表达产品的设计创意，可以对产品进行一定的表面处理(chl)，给

2、产品表面附加上更加丰富的色彩、光泽和肌理的变化，使产品的外观效果更加生动和时代特征，提高产品的附加值和竞争力。 3特殊作用 根据产品设计的功能要求，可以通过表面处理(chl)赋予产品表面更高的耐磨性、耐蚀性抗氧化性、导电性、绝缘性、电磁屏蔽功能、润滑性、反光性等性能。如电镀A g，C u提高产品的导电性，塑胶等非金属的电镀提高产品的耐热性，耐候性，抗辐射性等。第2页/共21页第二页，共21页。二、玻璃制品加工(ji gng)及表面处理1、玻璃杯的加工 首先将配好的原料在熔窑内经过高温加热，成无气泡的均匀的玻璃液。 其次将溶制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品。成形必须在一定的温度范围内进行

3、，这是一个冷却过程，玻璃首先由粘性液态转变为可塑态，再转变为脆性(cuxng)固态。成形方法可分为人工吹制和机器压制两大类玻璃制品。 这里 我主要介绍一下人工吹制的方法：首先，从玻璃熔炉中用吹管取少许玻璃熔料（玻璃熔液的温度是1250-1450），然后用吹管吹小泡。玻璃小泡是玻璃杯的成型基础，小泡直径通常是310厘米，在吹小泡的过程中要仔细检查，发现小泡上有汽泡、条纹、杂质等情况，就要放弃使用，这些情况都会导致玻璃杯出现缺陷。小泡要吹的圆，壁厚要均匀，小泡质量的好坏，直接决定着玻璃杯产品的质量高低。玻璃(b l)吹塑的吊灯第3页/共21页第三页，共21页。 用带有小泡的吹管再从玻璃熔炉中取玻璃

4、熔料，这个步骤很重要，取料的多少直接决定着产品的重量、底的厚度、壁的厚度，同时取料的手法也在一定程度上影响玻璃料质，好的手法可以避免取出带汽泡、条纹和杂质的料液，也能避免在取料的过程中形成新的汽泡。取出料后在整形模中进行整形，根据产品造型整出相近的造型后，将整形后的料坯放入模具中吹制。吹制是玻璃杯成型过程最为关键的环节，吹制技艺的高低直接决定着玻璃杯的光亮程度，壁厚的均匀程度，一般从事(cngsh)这个工序工作的都是经验丰富的老匠师。在模具中吹制完成后，对于无挺酒杯直接进入退火窑进行退火，对于高脚酒杯需要抻挺、做底后再进行退火。吹制成的玻璃(b l)灯饰第4页/共21页第四页，共21页。 退火

5、阶段退火过程是玻璃杯消除内在应力的过程。产品在退火窑中经历先高温再降温的过程，在退火中，最高点温度达到540C左右。这个过程通常需要120180分钟，要在退火窑中要运行30米。冷加工阶段退火完成后，进入(jnr)冷加工阶段，这个阶段是口部处理阶段。在这个阶段，分别进行切口、磨口、烘口处理，对于口厚的产品要进行抛光处理。经过这个阶段，使玻璃杯的口部变得圆滑，具备使用条件。深加工阶段经过冷加工阶段后，需要深加工的进入(jnr)深加工阶段。深加工的主要工艺有刻花、喷砂、贴花纸、金饰、彩饰等。第5页/共21页第五页，共21页。2 2、玻璃制品的表面、玻璃制品的表面(biomin)(biomin)处理处

6、理 玻璃的表面处理工艺包括比例制品光滑面与散光面的形成（如器皿玻璃的化学刻蚀、灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等）、表面着色和表面涂层（如镜子镀银、表面导电）等等。具体形式有以下三种玻璃彩饰：利用(lyng)彩色釉料对玻璃制品进行装饰的过程。常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和印花等。彩饰方法可单独采用，也可组合使用。二、玻璃镀银：玻璃镀银会产生一种镜面反光效果。三、装饰薄膜：塑性薄膜可以改变橱窗及建筑玻璃的外观，这种薄膜可以使用酸蚀刻来刻绘图案，也可着色或制成镜面效果。从不同的角度看，有时会非常清楚，有时又会产生朦胧的效果。由于透明玻璃杯的表面处理的意义不大，因此我在这里重点介绍一下玻璃镀银的表面处

7、理工艺。第6页/共21页第六页，共21页。 玻璃镀银玻璃镀银(d yn)的详细流程的详细流程 玻璃镀银会产生一种镜面反光效果。制作的工艺是先将玻璃吹入一个模具来制作外形，然后再将它放到令一个模具中，来制作内部形状。而后(r hu)将硝酸银溶液剂经玻璃物品被切开的小口倒入内腔。经过几分钟，镀银会沉淀到玻璃的表面，然后把溶液倒掉。一旦这种镀银覆盖物干了，还会继续暴露在空气中逐渐被腐蚀掉。为了避免这种情况的发生，就用胶水将一层镜面用薄膜粘在最外面，形成一层密封膜。 传统的玻璃制品药采几种涂层来防止银被腐蚀通过一系列的实验，设计师用清漆来保护镜子花瓶和镜子灯罩的表面。这种工艺适用于科学仪器、保温瓶内胆

8、、镜子、珠宝的设计生产第7页/共21页第七页，共21页。水晶烟缸、玻璃水晶烟缸、玻璃(b l)烟缸、十六面镀银烟缸、十六面镀银第8页/共21页第八页，共21页。三、不锈钢门的加工三、不锈钢门的加工(ji gng)及表面处理及表面处理 1,不锈钢的定义 不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称或统称，是在空气和淡水中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬（Cr）氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，

9、钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，不锈钢必须含有12%以上的铬。 根据不锈钢的成分和组织特点分为：铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢、奥氏体(A)型不锈钢、奥氏体-铁素体(A-F)型双相不锈钢、奥氏体-马氏体(A-M)型双相不锈钢和沉淀(chndin)硬化(PH)型不锈钢。 第9页/共21页第九页，共21页。 2,不锈钢不生锈不锈钢不生锈(shn xi)的特性的特性 不锈钢不生锈的特性就是来源于合金钢中的铬成分，铬在合金的表面形成(xngchng)了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，但这层薄膜不为我们眼睛所见的。由于不锈

10、钢能够在大气和弱腐蚀性、介质中具有高稳定性，用它制备的制品能够长时间的保持金属光泽，美观洁净。因此从20世纪初，不锈钢开始作为原材料被引入到产品设计领域中，设计师依据它的坚韧和抗腐蚀性，设计开发了许多新产品n不锈钢茶壶(ch h)第10页/共21页第十页，共21页。 3,不锈钢的应用不锈钢的应用(yngyng)范围范围 不 锈 钢 具 有 优 异 的 耐 蚀 性 、 成 型 性 以 及 在 很 宽 温 度 范 围 内 的 强 韧 性 等 系 列 特 点 ， 所 以 在 重 工 业 、 轻 工 业 、 生 活 用 品行 业 以 及 建 筑 装 饰 等 行 业 中 得 到 了 广 泛 应 用 ，

11、但 在 不 同 ( b t n ) 使 用 环 境 选 择 不 同 ( b t n ) 的 不 锈 钢 品 种 十分 重 要 。 以 下 为 主 要 不 锈 钢 钢 号 的 特 性 及 其 应 用 领 域 。 3 0 0 系 3 0 1 与 3 0 4 钢 相 比 ， C r 、 N i 含 量 少 ， 冷 加 工 时 抗 拉 强 度 和 硬 度 增 高 ， 无 磁 性 ， 但 冷 加 工 后 有 磁 性 。 主 要 用 于 列 车 、航 空 器 、 传 送 带 、 车 辆 、 螺 栓 、 螺 母 、 弹 簧 、 筛 网 3 0 1 L 在 3 0 1 钢 基 础 上 ， 降 低 C 含 量

12、， 改 善 焊 口 的 抗 晶 界 腐 蚀 性 ； 通 过 添 加 N 元 素 来 弥 补 含 C 量 降 低 引 起 的 强 度 不 足 ，保 证 钢 的 强 度 。 主 要 用 于 铁 道 车 辆 构 架 及 外 部 装 饰 材 料 第11页/共21页第十一页，共21页。 304 作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196800）。主要用于医疗用具，建材，化学，船舶部件、汽车配件食品工业、家庭用品（餐具、橱柜、室内管线、热水器、浴缸等），农业 304L 作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与3

13、04刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。主要用于应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油(shyu)产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件 316L 作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。 在含有氯离子腐蚀介质中，具有比304、304L更高的抗腐蚀能力。主要用于适用于海水淡化及水工业。 第12页/共21页第十二页，共21页。321 在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430-900温度下使用。 主要用于航空器、排气管、锅炉汽包 400系 409

14、L 因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。主要用于汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。 410L 在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化(ynghu)性优秀。主要用于机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。 430 作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化(ynghu)性优。主要用于耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、杆、筛网 发动机排气管第13页/共21页第十三页，共21页。 436L 耐热性、耐磨蚀性良好，因含有铌元素(yun s)，故其加工性，焊接性优秀。 洗衣机、汽车排气管、电

15、子产品、3层底的锅 410作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛刻的腐蚀环境下使用；其加工性好。主要用于刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、餐具（刀叉）。 420J1淬火后硬度高，耐蚀性好主要用于餐具（刀）、涡轮机叶片 420J2淬火后，比420J1钢硬度升高 主要用于刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刀） 不锈钢盘子(pn zi)与锅第14页/共21页第十四页，共21页。 200系 201 与304钢相比， Ni含量少，Mn含量高，无磁性，硬度强，耐腐蚀性差。主要用于 照明设备、电信杆、汽车框架等干燥环境下普通用途。 202 与201钢相比，Mn含量高，无磁性，硬度强。

16、耐腐蚀蚀性差。主要用于 照明设备、电信杆、汽车框架等普通用途。 总而言之不锈钢的应用在各行各业对人们的选择与国家的经济(jngj)发展起着至关重要的作用.不锈钢水槽第15页/共21页第十五页，共21页。 4,不锈钢门的加工及表面不锈钢门的加工及表面(biomin)处理处理 下料压花酸洗粘合焊接转印清洗罩光包装 在了解完不锈钢门的基本的加工流程后，下面我们来论述一下与研磨有关的工艺步骤。在标准门的生产过程中，与研磨有关的两个应用分别是：转印工艺和清洗过程。 先说转印工艺。转印的好坏直接影响到门表面图案质量的好与坏，在生产工艺中占有很重要的地位。转印工艺的功能目的可以简单概括为： 1：清除不锈钢门

17、表面的污渍与灰尘； 2：使不锈钢门表面油漆的附着能力(nngl)增强。 这道工艺要求的切削量少，所以一般都使用工业用百洁布，而不是普通的刮刀，钢丝刷以及砂纸。这是因为工业百洁布有以下的优点： 1：清洁足够彻底，不残留细小毛刺以及污渍； 2：切削量不大，不会造成工件表面烧伤； 3：研磨量可控，不改变工件形状，不会出现操作失误而造成的过度切削。 第16页/共21页第十六页，共21页。另外在应用的过程(guchng)中，一般还采用水磨工艺，即在研磨拉丝过程(guchng)中用水冲洗打磨表面，这样可以迅速清除打磨碎屑，使打磨拉丝效果更佳总的来说，对于不锈钢门的表面加工过程(guchng)，普遍使用工业

18、百洁布进行打磨，抛光以及拉丝，很少用砂袋。在打磨方法上，多用手工打磨的方法。手工打磨虽然效率不及机器，但却有更好的灵活性，比如对不锈钢门来说，由于不锈钢门存在很多的边角及沟槽，手工打磨显然具有更好的局部打磨效果。如果在手工打磨的基础上，配合3M的手盘，打磨效果和效率更佳。第17页/共21页第十七页，共21页。两种不同(b tn)感觉的不锈钢门第18页/共21页第十八页，共21页。 四、小结(xioji)在对产品的加工和表面处理技术进行选择时，要从产品的功能性、结构性，耐久性、安全性、市场性、环保性等客观方面综合考虑，找到一种平衡。例如，厨卫家电产品的金属件的涂装，主要的要求有：附着力、高表面磨擦系数、一定的不粘性、耐酸碱、特别是耐洗涤剂、柔韧性/硬度比平衡，一定的耐温性、光泽柔和、手感佳等等。当然，选择铁氟龙漆（即聚四氟乙烯漆）是最好的选择，可以满足几乎所有的要求。但在实际应用中，却因其价格昂贵而难以工业普及。因此，在产品