专题06 模型或原型的制作（知识清单）-2024-2025学年高中通用技术学考复习（苏教版）（苏教版）

专题06 模型或原型的制作
【学习目标】
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。
它可以是产品本身，如相框；也可以是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。
在产品设计过程中，模型不仅是设计思想的具体化，也是发展构思的创造性过程。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一：.模型或原型的特征与作用
生产生活中的模型和原型
模型的定义
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。
原型的定义：
原型可以是产品本身，如制作单件的相框，相框本身就是它的原型，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。
模型功能：
使设计对象具体化。
帮助分析设计的可能性（如复杂的产品）
2.不同设计阶段模型的作用
草模：造型设计初期，用立体模型将构思简单表示出来。
【技术体验】制作台灯草模
体验目的：经历台灯草模的制作过程，了解草模在技术设计中的作用。
问题分析：草模制作过程蕴含着丰富的思维转换过程。运用草模将设计构思尽可能准确地表达出来是解决问题的关键。此外，还要考虑制作草模的材料、连接方式、加工工艺及其相应的技术参数等。
活动准备：
材料：造型材料（泡沫、橡皮泥、土豆、萝卜等）、支撑材料（牙
签、吸管等)。
工具：美工刀、剪刀、尖嘴钳、热切割刀。
主要过程：
按照设计方案分别制作台灯草模的底座、灯罩等部件。
2.使用牙签、吸管等材料将台灯的不同部件连接起来。
思考：台灯草模能否体现设计构思？在方案呈现效果上，草模与图纸相比有哪些优点？
直观性：草模是一个三维实体，可以直观地展示出设计的外观和结构，使人们更容易理解和评估设计方案。而图纸是二维的，只能通过平面图形来表达设计，无法完全展示出设计的立体感和空间关系。
交互性：草模可以进行实际操作和触摸，可以通过实际使用来检验设计的功能和实用性。而图纸只能通过观察和想象来理解设计，无法直接进行操作和体验。
灵活性：草模可以根据需要进行修改和调整，可以更方便地进行迭代和优化设计。而图纸需要重新绘制和打印，修改和调整的成本较高。
沟通性：草模可以作为一个共同的交流工具，可以让设计师、工程师、客户等多方参与讨论和反馈，促进团队合作和沟通。而图纸需要通过文字和图形来传达信息，可能存在理解和解读的差异。 综上所述，台灯草模在体现设计构思和方案呈现效果上相对于图纸具有直观性、交互性、灵活性和沟通性等优点。
概念模型：在草模的基础上，概括表示产品的造型风格、布局安排，以及产品与人、与环境的关系等，从整体上表现产品造型的概念。
结构模型：研究产品造型与结构的关系，清晰表达产品的机构尺寸和连接方法，并用于结构强度试验等。
功能模型：研究产品性能以及人机关系，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。
展示模型：在结构模型和功能模型基础上，用真实材料，按准确尺寸，与实际产品形态高度相似。
知识点二：材料的性能与规划
材料的性能与应用：木材、金属、塑料、新材料等
木材：木材质轻，有天然的色泽和美丽的花纹，具有易于加工和涂饰、隔热与绝缘的特点。由天然木材制成的作品，纹理美观，自然淳朴。
木材广泛应用原因：
具有较好的强度性能及优良的加工性能。材料的强度是指材料抵抗变形和断裂的能力。强度是评定材料质量的重要力学性能指标，是设计中选用材料的主要依据之一。根据受力种类的不同，分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等。
【技术体验】不同木制材料抗弯强度试验
体验目的：学会应用技术试验的思想方法分析和比较材料特性。
问题分析：要比较不同材料的抗弯强度，首先要选择并确定测试的方法，其次要“一视同仁”，保证在对不同材料的测试过程中选材大小、测试点和测试过程的一致性。
活动准备：材料：10mm×10mm×500mm的松木、杉木、桐木、杨木等方木各一条。工具：刻度尺、砝码、绳。
试验过程：
1.如图6—12所示，将绳子一端固定在材料中间，另一端悬挂砝码。
2.逐渐添加砝码，直至木条断裂，记录此时加载的砝码质量。
3.重复步骤1、2，测试其余木条。
结论：试验总结：以上四种材料中抗弯强度最好的是______________。（答案：杉木）
思考：若选用其中一种材料作为台灯的支撑杆，还需要做哪些性能试验？
选择抗压强度试验：支撑杆需要承受一定的压力，因此需要测试材料在受压情况下的性能。
稳定性测试：检查支撑杆在不同负载下的稳定性，确保使用时不会倾倒或断裂。
耐久性测试：评估材料长时间使用后的性能保持情况，包括抗腐蚀性和抗老化性。
环境影响测试：考虑温度、湿度等环境因素对材料性能的影响。
安全性测试：确保材料在使用过程中不会引起火灾或其他安全隐患。
木制板材可分为实木板材和人造板材。实木板材有指接板、集成板、薄木和单板等。实木材料具有各向异性的特点，在自然条件下具有吸湿而膨胀、解吸而收缩的特性。木材暴露在空气中时，容易受温度和湿度的影响，发生尺寸、形状和强度的变化。导致变形、开裂、扭曲和翘曲等现象。
人造板材有密度板、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。
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而各自表现出一定的差异的特性，即在不同的方向所测得的性能数值不同。
金属材料
金属材料是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。
塑料
特点：性能优良（质轻，具有绝缘性、耐腐蚀性等），加工成型方便，具有装饰性，而且价格比较低廉，
应用：仪器、仪表、家用电器、包装及日常生活用品等各领域。
种类：分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指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。热塑性塑料受热后可多次成型，废料可回收再利用。热固性塑料是指在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。
4.新材料
概念：新材料是指新出现的具有异性能或特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高或产生新功能的材料，如超导材料、碳纤维、石墨烯、柔性玻璃、形状记忆合金等。
选择和规划材料
选择材料时，要综合考虑材料的性能、材料的工艺性以及材料的成本等因素。
材料的性能：材料的性能是否满足产品的使用功能、使用环境、结构要求等。
例：
设计微波餐具要考虑的是微波的穿透性能，优先选择玻璃、陶瓷和部分工程类塑料；
设计空调支架要综合考虑材料的强度、工艺和成本等，优先选用钢材；
设计交通工具要选用强度性能高的钢材。
选择材料时，还需要考虑材料应具有良好的加工性能，符合造型设计中成型工艺、加工工艺和表面处理的要求，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。
材料的成本：材料的价格和加工成本直接影响着产品的性价比。应在满足设计要求的基础上，结合材料的成本，优先选用资源丰富、价格低廉、质量上好的材料。
材料的规划
一要做到料尽其用，优材不劣用，大材不小用，长材不短用；
二要充分考虑材料的颜色、花纹和光泽，外用料要选择材质好、纹理美观、涂饰性能好的材料；
三要考虑材料的加工余量和损耗等因素，保证各部件的顺利装配和作品的尺寸精度。
木材在规划配料时应注意以下几个方面：
1.要预先在毛料上规划画线，根据产品所需部件的尺寸，在长、宽、厚等方面都放宽，留有锯割、刨削操作的余量。
2.尽可能避开毛料上对质量有影响的结疤、虫眼、弯曲、扭纹、变质和裂缝等缺陷，做到因材使用。
3.注意木材的纹理趋向，顺纹锯割便于加工，并能提高木材的利用率。4.将没有疵点、纹理美观的一面作为正面，把有缺陷的部分放到背面。
知识点三：工艺的类别与选择
1.工艺
工艺：利用工具和设备对原材料、半成品进行技术处理，使之成为产品的方法和过程。
工艺的种类：加工工艺、装配工艺、检测工艺、表面处理工艺等。
2.木工工艺
量具与画线：钢卷尺、直尺、角尺、木工铅笔、墨斗等
锯割：手锯、板锯、刀具、钢丝锯等
刨削：平刨、槽刨等
钻孔：凿子、手摇钻、电钻等
连接：螺栓式、钉接式、榫接式、合页连接、胶连接
表面处理：研磨机、矬子、砂纸等
3.金工工艺：划线、锯割、锉削、钻孔、螺纹的加工。
划线：钢直尺、角尺、划针、划规、样冲。
锯割：起锯：远起锯，小角度，行程短，压力小。
操作：站位和握锯姿势正确；推锯加压，回拉不加压；
锯程长；有节奏。
锉削：操作警示：不用嘴吹切屑，不用手清除切屑。
钻孔：台钻+麻花钻头。
操作警示：二要（要集中注意力，要戴防护眼镜）；二不（不带手套操作，不能用手直接扶持工件工件。）
连接：不可拆卸连接——铆接、焊接、黏结。
可拆卸连接——螺栓螺母连接
螺纹的加工： 攻内螺纹——丝锥、丝锥扳手
套外螺纹——板牙、板牙扳手
【题型精讲】
例1 1
关于使用钢锯起锯，以下说法正确的是（ ）
起锯角越大越好 B．起锯时用力要大
C．起锯时锯割速 度要快 D． 可用拇指挡住锯条来确定起锯位置
【答案】D
【讲解】A选项错误，因为起锯角并不是越大越好。过大的起锯角可能会导致锯片卡住或损坏材料。
B选项错误，起锯时用力要适中，过大的力量可能会使锯条滑脱或者损坏工件。
C选项错误，起锯速度不宜过快，应保持均匀和稳定的速度，以确保切割的准确性和安全性。
D选项正确，使用拇指挡住锯条是一种常见的方法来确定起锯的位置，有助于控制锯切的起点和方向。
例12
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的模型是（ ）
A.功能模型 B.概念模型 C.结构模型 D.展示模型
【答案】C
【讲解】A选项功能模型主要用于展示产品的工作原理或功能，而不是用于研究性能或人机关系。
B选项概念模型通常用于表达设计初期的创意和想法，不涉及具体的尺寸配合或实际试验。
C选项结构模型是用于详细研究产品的各种性能、人机关系以及组件之间的尺寸配合，适合在一定条件下进行试验，以验证设计的可行性。
D选项展示模型主要用于展示和演示，而非深入研究性能或进行试验。
因此，正确答案是C.结构模型。
【强化训练】
1.下列物体属于模型的是（ )
①地球仪 ②水火箭③手机支架 ④3D打印机
①② B. ②③ C.③④ D.①④
2.小王同学要制作一木质小书架，他根据自己画的草图，用泡沫XT板做了一个小书架的模型。该模型（ ）
A.不能反映书架的外形特征 B.不能反映书架实际的加工工艺
C.无法使抽象的图样具体化 D.无法发现外形设计的缺陷
3.如图所示是一款高度可调节的电脑桌，立柱可伸缩，用紧固件固定。为了操作方便，下列紧固件中应选用（ ）
4.下列关于模型的说法不正确的是（ ）
A.模型也是一种技术语言
B.模型有制作成本高、不便于修改等缺点，设计师一般不通过模型来呈现产品的设计方案
C.在设计过程的不同阶段，根据不同的要求往往需要制作不同的模型
D.模型具有两个功能：一是使设计对象具体化，二是帮助分析设计的可能性
5.小王同学在通用技术实践课上，用3 mm厚的钢板制作如图所示的连接片，请分析连接片的加工工艺，回答以下问题：
（1）该工艺正确的加工环节是：①划线；②_____；③锯割；④锉削；⑤_____(从“折弯、钻孔”中选择，填写相应的文字)。
（2）上述工艺流程中不需要用到的工具是_____、_____(①手锯；②锉刀；③钻头；④螺丝刀；⑤手钳；⑥丝锥)；
（3）上述工艺流程中需要用到的设备是_____(①砂轮机；②车床；③台钻)。
参考答案
1．D
【详解】
模型通常是指按照实物的比例缩小或放大制作的复制品，用于展示、教学或研究等目的。地球仪是地球的模型，用于展示地理信息；3D打印机是一种可以制作各种模型的设备，其本身并不是模型。水火箭和手机支架虽然也可以被看作是某种形式的模型，但它们更偏向于工具或实用物品，而不是用于研究或展示的模型。因此，正确答案是D.①④。
2．B
【详解】
小王同学制作的木质小书架模型是根据草图制作的，这样的模型能够反映书架的外形特征（选项A错误），可以使抽象的图样具体化（选项C错误），并且有助于发现外形设计的缺陷（选项D错误）。然而，泡沫XT板材料与实际的木质材料在加工工艺上有所不同，因此该模型不能准确反映书架实际的加工工艺。
3．B
【详解】
电脑桌的立柱可伸缩，并且需要用紧固件固定。在选择紧固件时，应考虑操作的方便性和安全性。蝶形螺母（wing nut）具有易于手动旋紧和松开的特点，不需要工具即可操作，适用于需要经常调节高度的场合。因此，蝶形螺母是适合用于这种电脑桌立柱调节的紧固件。其他类型的紧固件，如六角螺母或普通圆螺母，可能需要扳手或其他工具进行操作，不如蝶形螺母方便。
4．B
【详解】
A选项正确，模型确实可以作为一种技术语言，帮助设计师表达和沟通设计思想。
C选项正确，设计过程中确实可能需要根据不同阶段和要求制作不同的模型，以便进行测试和评估。
D选项正确，模型的确具有使设计对象具体化和帮助分析设计可能性的功能。
B选项不正确，虽然模型可能存在一定的制作成本和修改难度，但这并不意味着设计师通常不使用模型来呈现设计方案。实际上，模型在设计过程中是非常有用的工具，可以帮助设计师直观地展示和评估设计方案，尤其是在复杂或三维设计中。因此，B选项是不正确的。
5.
（1）②钻孔；⑤折弯
（2）上述工艺流程中不需要用到的工具是④螺丝刀、⑥丝锥
（3）上述工艺流程中需要用到的设备是③台钻
【详解】
（1）根据加工工艺的一般顺序，划线后通常需要进行钻孔和折弯等操作，因此正确的加工环节应该是：①划线；②钻孔；③锯割；④锉削；⑤折弯。
（2）在上述工艺流程中，手锯用于锯割，锉刀用于锉削，钻头用于钻孔，这些都是必须使用的工具。而螺丝刀和丝锥在这个特定的工艺流程中并不需要用到，因为螺丝刀用于拧紧或松开螺丝，丝锥用于制作内螺纹，这些操作在连接片的加工过程中并未提及。
（3）在上述工艺流程中，台钻是用来进行钻孔操作的设备，而砂轮机主要用于磨削，车床用于金属切削加工，这些设备在此工艺流程中并未涉及。因此，需要用到的设备是台钻。