6.1.2材料的性能与规划课件-2021-2022学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计1》(共34张PPT)

(共34张PPT)
模型或原型的特性与作用
1.模型与原型的区别
2.模型的功能
3.不同设计阶段模型的作用
1.模型与原型的区别
模型是根据实物、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。
原型可以是产品本身，也可以是在产品生产之前制作的与产品大小相同、使用功能一致的物体。
制作成本低、便于修改
2.模型的功能
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。
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，一件较复杂的产品必须通过模型制作，才能投入生产。
3.不同设计阶段模型的作用
草模
概念模型
结构模型
功能模型
展示模型
产品造型设计的初期阶段
从整体上表现产品造型的概念
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
研究产品的各种性能以及人机关系
采用真实材料，按照准确的尺寸，选择恰当的比例，做成的与实际产品形态高度相似的模型
练一练
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（ ）
A.概念模型 B.草模
C.功能模型 D.结构模型
D
材料的性能与规划
1.材料的性能
2.材料的分类
3.材料的选择和规划
1.材料的性能
材料是产品设计的物质条件，是产品设计的基础和前提。
材料是物质基础，文明的重要支柱
1.材料的性能
硬度
刚度
强度
塑性
直接影响材料耐磨性和切削加工性
衡量材料软硬程度
材料在受力时抵抗弹性形变的能力
衡量材料弹性变形难易程度
外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力
衡量材料抵抗发生断裂或残余变形的能力
材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力
2.材料的分类
在工程领域，一般将材料按化学成分分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。
无机非金属材料
有机高分子材料
复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在;
木材、金属材料、塑料
2.材料的分类
木材
优点：
1.木质轻，有天然的色泽和美丽的花纹
2.易于加工和涂饰、隔热与绝缘
3.具有较好的强度性能及优良的加工性能
2.材料的分类
强度
外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力
衡量材料抵抗发生断裂或残余变形的能力
抗拉力示意图
抗压力示意图
抗弯力示意图
抗剪力示意图
2.材料的分类
木材分类
实木板材
人造板材
采用完整的木材（原木）制成的木板材
1、具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿膨胀，解吸收缩的特性。
2、木材暴露在空气中时，容易发生变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。
有密度板、刨花板、胶合板、细木工板、三聚氰胺板等
人造板材在幅面方向上的尺寸稳定性好，较实木而言适用范围更广
2.材料的分类
各向异性
亦称“非均质性”，是指物体的全部或部分性能随方向的不同面各自表现出一定的叠异的特性，
即在不同的方向所测得的性能数值不同
2.材料的分类
实木板材
人造板材
内容回顾
硬度
刚度
强度
塑性
直接影响材料耐磨性和切削加工性
材料在受力时抵抗弹性形变的能力
外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力
材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力
2.材料的分类
汽车碰撞以后会凹下去，为什么泰坦尼克号会直接撞裂开？
2.材料的分类
指由纯金属或合金构成的材料，具有金属光泽，有良好的导热和导电性能，以及优良的力学性能和可加工性能。
金属材料的力学性能主要包括强度、刚度、硬度等，一般以抗拉强度作为判别金属强度的指标。
金属材料
铜材
铝材
钢材
铸铁
2.材料的分类
什么情景下需要硬度较高的金属材料？
是不是硬度越大越好呢？
要用到具备耐磨、耐腐蚀、持久耐用等特点的用具的环境，如要用到划针、样冲、玻璃刀、钢锯、钻头等的使用环境。
不是。硬度大是指金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力强，而材料坚固一般指金属材料在外力作用下抵抗性变形和断裂的能力强，即材料的强度高，二者有区别。
2.材料的分类
泰坦尼克号残骸再现后，科学考察队采集了金属样本进行分析，结果发现了导致“泰坦尼克号”沉没的重要细节：把残骸的金属碎片与如今的造船钢材作一对比试验，发现在“泰坦尼克号”沉没地点的水温中，如今的造船钢材在受到撞击时可弯成V形，而残骸上的钢材则因韧性不够而很快断裂。
由此发现了钢材的冷脆性，即在-40℃~0℃的温度下，钢材的力学性能由韧性变成脆性，从而导致灾难性的脆性断裂。
而用现代技术炼的钢只有在-70℃~-60℃的温度下才会变脆。不过不能责怪当时的工程师，因为当时谁也不知道，为了增加钢的强度而往炼钢原料中增加大量硫化物会大大增加钢的脆性，以致酿成了“泰坦尼克号”沉没的悲剧。
思考一下
空调内、外机之间需要用管道连通，管道与内外机进行焊接，使氟利昂可以在两者间流动（氟利昂具有腐蚀性）
为什么各大厂商会选择使用铜管？钢、铝不行吗？
1.使用功能
2.使用环境
3.结构要求
导热性
耐腐蚀性
弯曲性能、焊接性能、机械强度
2.材料的分类
塑料
原料来源广
性能优良
加工方便
价格低廉
热塑性塑料
热固性塑料
在一定的温度范围内，能反复加热软化至熔融流动，冷却后能硬化成一定形状的塑料
受热后可多次成型，废料可回收再利用
初次成型后形状固化下来，不能再次热熔或软化的塑料。在隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等恶劣环境中使用的塑料，大部分是热固性塑料
硬而且脆，只能做机壳之类，不能弯曲
电线外面的叫PVC材料，别名，聚氯乙烯，一种热塑性非常好的塑料
2.材料的分类
亚克力板
用途：广告灯箱、家用装饰等
热塑性塑料
思考：亚克力板属于热塑性塑料还是热固性塑料呢？
2.材料的分类
新材料
超导材料
碳纤维
石墨烯
柔性玻璃
形状记忆合金
3.材料的选择和规划
玻璃材质
金属材质
木材质
塑料材质
石材质
陶瓷材质
纸材质
水晶材质
亚克力材质
树脂材质
生活中常见的台灯材质
这么多种材料，我们进行选择的依据是什么？
3.材料的选择和规划
材料的选择
性能
使用功能
使用环境
结构要求
3.材料的选择和规划
想一想：材料的选择还应考虑什么？
刀片崩裂原因
1.材料太硬
2.刀片本身有裂痕
3.撞刀
3.材料的选择和规划
材料的选择
性能
加工性能
成本
安全
使用功能
使用环境
结构要求
优先选择技术难度小、工艺简单、材料利用率高，并与加工设备及生产技术相适应的材料
优先选用资源丰富、价格低廉、质量上好的材料
充分考虑可能遇到的各种危险
3.材料的选择和规划
材料的规划
材料选好
加工
排料
下料图
根据产品图纸确定的材料形状图
比如产品是一根轴,图纸上有直径、长度和材质,那么下料图上也应该有材质(就是什么牌号的钢材),毛坯直径(要考虑加工余量,比产品图纸上直径大)和材料长度(加上加工余量,比产品图纸上长度大)
3.材料的选择和规划
刻削之道，鼻莫如大，目莫如小，鼻大可小，小不可大也。目小可大，大不可小也。举事亦然，为其后可复者也，则事寡败矣。
——《韩非子·说林下》
现在需要做出如下椭圆托盘，请问用多大的钢板合适？（ ）
A.220*120 B.400*200
C.200*100 D.100*50
200
100
3.材料的选择和规划
1.料尽其用,优材不劣用,大材不小用,长材不短用
2.先排大料，后排小料，留出锯割、刨削操作的余量，两个构件不能共线
3.要做好标记
4.充分考虑材料的颜色、花纹和光泽
5.木材的纹理趋向
6.纹理和结疤
材料的规划
3.材料的选择和规划
顺纹：树的躯干方向
横纹：树的躯干横切方向
课后作业
1.自主学习：什么是“锯割、刨削”
2.作业本6-2