第一篇：民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用論文

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步與發(fā)展，人民思想覺(jué)悟日益提高，對(duì)于我國(guó)傳統(tǒng)的優(yōu)秀文化能夠進(jìn)行有效的繼承和創(chuàng)新。從古至今，我國(guó)諸多的裝飾藝術(shù)，無(wú)論是紋樣還是裝飾圖形，多以民間性和吉祥化為主題，民間紋飾在現(xiàn)代化社會(huì)中能夠廣泛流傳，其絕大原因在于我國(guó)各族人民對(duì)于民間文化的整合和交融，從勞動(dòng)中不斷對(duì)民間紋飾進(jìn)行傳承和創(chuàng)新，民間紋飾作為我國(guó)民間較為豐富的藝術(shù)形式，在我國(guó)傳統(tǒng)文化中占有十分重要的地位。因此本文對(duì)民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究具有重要意義。

一、民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的作用

1.對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到裝飾的作用

對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到裝飾的作用是民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要作用。在信息化時(shí)代下生活中的人們，對(duì)于家居裝飾和產(chǎn)品裝飾的要求都隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步而逐漸提升，裝飾不僅能夠反映出現(xiàn)代化社會(huì)中的人們對(duì)藝術(shù)的感知和生活質(zhì)量，同時(shí)也是對(duì)相應(yīng)藝術(shù)設(shè)計(jì)傳達(dá)方式的體現(xiàn)。裝飾屬于設(shè)計(jì)造型的一種，是對(duì)相應(yīng)外在形態(tài)美的著重體現(xiàn)，民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，便能夠在一定程度上將相應(yīng)產(chǎn)品美的意蘊(yùn)體現(xiàn)出來(lái)。民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使裝飾通過(guò)意蘊(yùn)美、工藝美和韻律美等在裝飾對(duì)象上獲得了深層的意義，被民間紋飾所裝飾的相應(yīng)產(chǎn)品也因裝飾美而獲得獨(dú)特美。

2.對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到寓意的作用

對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到寓意的作用是民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要作用。民間紋飾在古往今來(lái)的傳承和發(fā)展中，其樣式和形式逐漸多樣化，但其最重要的寓意吉祥文化的意蘊(yùn)和內(nèi)涵始終沒(méi)有改變，在不斷的傳承和創(chuàng)新中得以保留。民間紋飾中多為吉祥紋飾，其主要的來(lái)源是凝結(jié)了上千年的中華民族的精神氣質(zhì)，不僅象征一種強(qiáng)有力的力量，同時(shí)也是對(duì)未來(lái)美好生活的向往。不同的民間紋飾中不同的符號(hào)語(yǔ)言具有不同的象征意義和寓意，例如飾品中帶有魚(yú)的民間紋飾象征“年年有余”，飾品中帶有龍和馬的民間紋飾則象征“龍馬精神”，通常情況下此兩種民間紋飾會(huì)在逢年過(guò)節(jié)時(shí)廣泛流傳于民間市場(chǎng)中。

二、民間紋飾在應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾形式

1.民間紋飾圓滿(mǎn)畫(huà)面和構(gòu)圖完整的裝飾

民間紋飾圓滿(mǎn)畫(huà)面和構(gòu)圖完整的裝飾是民間紋飾在應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的主要裝飾形式。民間紋飾圓滿(mǎn)畫(huà)面和構(gòu)圖完整在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾，主要是指民間紋飾所要裝飾的產(chǎn)品，必須要能夠符合相應(yīng)產(chǎn)品的裝飾特點(diǎn)，通常情況下民間紋飾應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾特點(diǎn)主要表現(xiàn)在民間紋飾形態(tài)的適合性和完整性、民間紋飾的結(jié)構(gòu)性和嚴(yán)謹(jǐn)性以及民間紋飾的轉(zhuǎn)角合適性。民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾主要以花草紋、龍鳳紋以及云紋等表現(xiàn)形式進(jìn)行裝飾，上述紋飾不僅適用于豐富多彩的圖形裝飾，同時(shí)也作為具有吉祥象征意義的紋飾被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，例如在現(xiàn)代禮品瓷的裝飾上，民間紋飾通過(guò)紋樣的可變性有效的完善畫(huà)面的局部裝飾，突出禮品瓷的裝飾美感。

2.民間紋飾以吉祥寓意的表現(xiàn)形式的裝飾

民間紋飾以吉祥寓意的表現(xiàn)形式的裝飾是民間紋飾在應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要裝飾形式。民間紋飾中多以吉祥寓意的表現(xiàn)形式居多，由于我國(guó)是具有千年優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的國(guó)家，因此由于傳統(tǒng)文化和傳統(tǒng)觀念的影響，民間紋飾多以吉祥寓意為主，不過(guò)民間紋飾在產(chǎn)品上的裝飾并不因吉祥寓意的紋飾而受到冷落或影響，反而以其具有吉祥寓意和對(duì)未來(lái)美好生活向往的表現(xiàn)形式，深受廣大人民群眾的喜愛(ài)。民間紋飾以吉祥寓意的表現(xiàn)形式在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾主要體現(xiàn)在利用能夠表達(dá)寓意象征形式的吉祥紋飾，對(duì)相應(yīng)的語(yǔ)意進(jìn)行表達(dá)，例如在產(chǎn)品上設(shè)計(jì)鴛鴦戲水紋飾，以示夫妻恩愛(ài)。

3.以民族象征為符號(hào)的民間紋飾的裝飾

以民族象征為符號(hào)的民間紋飾的裝飾是民間紋飾在應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵裝飾形式。以民族象征為符號(hào)的民間紋飾主要包括龍鳳紋飾、十二生肖紋飾以及寓意吉祥和富貴的諸多名花等，上述類(lèi)型的民間紋飾均廣泛流傳于產(chǎn)品設(shè)計(jì)裝飾中。以民族象征為符號(hào)的民間紋飾在各種產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)裝飾，不僅使產(chǎn)品具有觀賞的意味和美學(xué)意義，同時(shí)也在一定程度上對(duì)產(chǎn)品寄予萬(wàn)事如意的吉祥寓意，使買(mǎi)產(chǎn)品的人會(huì)因此對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生相應(yīng)的情感，從而使帶有民間紋飾的產(chǎn)品超越了其本身應(yīng)存在的審美價(jià)值。

三、結(jié)語(yǔ)

民間紋飾作為我國(guó)傳統(tǒng)的優(yōu)秀文化藝術(shù)，不僅具有多式多樣的表現(xiàn)形式，同時(shí)以其獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格和多彩的藝術(shù)設(shè)計(jì)在我國(guó)諸多產(chǎn)品設(shè)計(jì)裝飾中具有重要作用。本文主要從對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到裝飾的作用和對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)起到寓意的作用對(duì)民間紋飾在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用的作用進(jìn)行闡述，同時(shí)從民間紋飾圓滿(mǎn)畫(huà)面和構(gòu)圖完整的裝飾、民間紋飾以吉祥寓意的表現(xiàn)形式的裝飾以及以民族象征為符號(hào)的民間紋飾的裝飾對(duì)民間紋飾在應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的裝飾形式進(jìn)行深入研究，并具有實(shí)際參考價(jià)值。

第二篇：事理學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

事理學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我們身邊的產(chǎn)品也變的越來(lái)越豐富，為了提升產(chǎn)品的品質(zhì)與易用性，各種設(shè)計(jì)理論與方法學(xué)也多種多樣。其中，設(shè)計(jì)事理學(xué)作為一種成熟的方法論正在越來(lái)越多地被運(yùn)用到具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。從生活中的“事理”出發(fā)，考慮產(chǎn)品與用戶(hù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題，將其轉(zhuǎn)化為用戶(hù)的需求和產(chǎn)品。以“事”支撐產(chǎn)品地設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品合情合理，是設(shè)計(jì)事理學(xué)的核心。本文以具體的校園自助式洗衣機(jī)為例，闡述如何從設(shè)計(jì)“物”到“事”的轉(zhuǎn)化，將設(shè)計(jì)事理學(xué)貫穿到具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)為人們服務(wù)的目的。

人們經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高的同時(shí)，對(duì)生活的品質(zhì)要求也越來(lái)越高，關(guān)注點(diǎn)從原先具體的物轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品所涉及到的整個(gè)服務(wù)當(dāng)中，這就要求設(shè)計(jì)師們轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思想，從原先就物論物的設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)變到設(shè)計(jì)生活方式的層面上來(lái)，這就是設(shè)計(jì)事理學(xué)所強(qiáng)調(diào)的從設(shè)計(jì)“物”到設(shè)計(jì)“事”的思想，本文試圖通過(guò)校園自助式洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)簡(jiǎn)要闡述下設(shè)計(jì)事理學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的“事理”

設(shè)計(jì)是事理學(xué)是有清華大學(xué)教授柳冠中教授提出，在運(yùn)用事理學(xué)之前，需要弄清楚其中事理的含義和概念。西蒙在人為事物中作了事與物的區(qū)別，柳冠中繼續(xù)指出，“物”即生活中具體存在的物品，泛指實(shí)實(shí)在在的材料、設(shè)備、工具等；而“事”是一個(gè)抽象的概念，是上述物與人的中介關(guān)系，它對(duì)物做了外部限制，也是評(píng)定物好壞的標(biāo)準(zhǔn)。事有宏觀和微觀之分，宏觀上的事指的是事情發(fā)生的的情景與背景，微觀上的事指的是具體的行為事情。

事在本文中指特定時(shí)空下，人與人或物之間發(fā)生的行為互動(dòng)或信息交換，在校園自助式洗衣機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的事宏觀上指的是學(xué)生使用自助式洗衣機(jī)的情境和背景信息，比如學(xué)生的宿舍生活情境和洗衣房洗衣情境，微觀上的事指學(xué)生在清洗衣物時(shí)與洗衣機(jī)發(fā)生的各種具體交互，比如放入衣物，選擇清洗方式，放入洗滌劑等等，在此過(guò)程中，人的意識(shí)有一定“意義”生成，而物發(fā)生了“狀態(tài)”的變化。

經(jīng)過(guò)對(duì)上述概念及內(nèi)容的理解下，我們?cè)賮?lái)看設(shè)計(jì)事理學(xué)概念。從“物”到“事”，從“情”到“理”，我們將其概括為設(shè)計(jì)事理學(xué)。從這簡(jiǎn)短的描述中可以看出，任何設(shè)計(jì)的源頭都應(yīng)開(kāi)始于特定人群的生活形態(tài)，生活方式及習(xí)慣的觀察、分析和研究，通過(guò)研究事去理解人的需求，進(jìn)而去創(chuàng)造滿(mǎn)足人們需求的物，再通過(guò)對(duì)人們使用設(shè)計(jì)物的過(guò)程進(jìn)行觀察與分析，找出其中的問(wèn)題，加以改進(jìn)。這是事物發(fā)展“螺旋式”上升規(guī)律。

校園自助式洗衣機(jī)中的事理研究

校園自助式洗衣機(jī)產(chǎn)品，涉及到的場(chǎng)景包括校園公共洗衣房，學(xué)生的宿舍環(huán)境等，學(xué)生在具體的場(chǎng)景中與自助式洗衣機(jī)發(fā)生各種互動(dòng)，包括行為上互動(dòng)、信息的傳遞，因此在事理研究中需要先對(duì)場(chǎng)景和學(xué)生的行為進(jìn)行調(diào)研活動(dòng)。調(diào)研的切入點(diǎn)將依據(jù)設(shè)計(jì)事理學(xué)的理論，按照事的結(jié)構(gòu)予以展開(kāi)，主要包括高校學(xué)生使用自助式洗衣機(jī)清洗衣物事件發(fā)生的空間環(huán)境，事件的主體學(xué)生，以及衣物清洗事件中人的行為等因素，以了解校園自助式洗衣機(jī)設(shè)計(jì)的外部因素。

設(shè)計(jì)事理學(xué)對(duì)于“事”的考察不在于采樣的多少，而在于“質(zhì)”，即調(diào)研的深度和理解程度，強(qiáng)調(diào)更深入到現(xiàn)象之中，通過(guò)親身體驗(yàn)了解研究對(duì)象的思維方式。因此調(diào)研的具體方法上，主要采用用戶(hù)日記和深入觀察的方法。

用戶(hù)圖片日記主要是讓被選取的高校學(xué)生用智能手機(jī)來(lái)記錄日常生活的衣物存放情況（尤其是已穿過(guò)的衣物存放情況）、以及使用自助助式洗衣機(jī)進(jìn)行衣物清洗的情況，還有衣物清洗完的后續(xù)處理晾曬情況。

觀察法是調(diào)查那些在用戶(hù)圖片日記中無(wú)法獲取的信息，比如高校學(xué)生的動(dòng)態(tài)行為、情感及性格特征等，發(fā)現(xiàn)具體的細(xì)節(jié)信息，探究現(xiàn)象背后的意義，以支撐最后設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)出。

具體的調(diào)研過(guò)程就不在此贅述，上文已給出校園自助式洗衣機(jī)“事理”調(diào)研的內(nèi)容和方法，這里給出筆者的一個(gè)調(diào)研結(jié)果。高校學(xué)生使用自助式洗衣機(jī)的整個(gè)過(guò)程中問(wèn)題主要表現(xiàn)幾種在以下三個(gè)方面：

1、對(duì)衛(wèi)生問(wèn)題的關(guān)注，比如本能地對(duì)公共產(chǎn)品的衛(wèi)生產(chǎn)生心理上的排斥感，自助式洗衣機(jī)長(zhǎng)期使用后污漬在?韌氨諫系幕?累等；

2、對(duì)洗衣效率的關(guān)注，比如人多時(shí)有限的洗衣機(jī)怎樣清洗更多的衣物，衣物洗干凈后如何提醒學(xué)生及時(shí)取走等；

3、對(duì)洗衣過(guò)程便捷的關(guān)注，比如及時(shí)提前知道洗衣房中是否有空余的洗衣機(jī)，無(wú)需自己去把握放入洗衣液的量等。

通過(guò)對(duì)自助式洗衣機(jī)的事理研究，將結(jié)果進(jìn)行分析和整合，從中可以發(fā)現(xiàn)很多設(shè)計(jì)機(jī)遇，而每一個(gè)設(shè)計(jì)機(jī)遇都可以作為特定的設(shè)計(jì)主題進(jìn)行概念展開(kāi)發(fā)展，比如針對(duì)衛(wèi)生這個(gè)角度，可以考慮在?韌安牧現(xiàn)刑砑涌咕?添加劑，或在洗衣機(jī)中增加除菌設(shè)備，又或者可以考慮采用?韌翱剎鸚斗絞劍?能獨(dú)立清洗。由此可見(jiàn)，用設(shè)計(jì)事理學(xué)的方法考慮設(shè)計(jì)問(wèn)題始于從“事”中找到特定群體對(duì)產(chǎn)品的真實(shí)需求，事是問(wèn)題的來(lái)源，是設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，也是設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)參照。

總結(jié)

作為一名工業(yè)設(shè)計(jì)師，可以從不同的角度進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可以是針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改良設(shè)計(jì)，可以是針對(duì)未來(lái)需求的概念設(shè)計(jì)，無(wú)論采用哪種設(shè)計(jì)方法，都需要清晰的了解特定群體的需求，針對(duì)其需求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)事理學(xué)，作為一種研究用戶(hù)使用產(chǎn)品整個(gè)過(guò)程“事”的設(shè)計(jì)方法學(xué)，能沉浸到具體的情境當(dāng)中去挖掘用戶(hù)的需求，使得最終的設(shè)計(jì)更加合情合理。因此，設(shè)計(jì)事理學(xué)無(wú)論是對(duì)改良型產(chǎn)品設(shè)計(jì)或是概念型產(chǎn)品設(shè)計(jì)都能直擊用戶(hù)痛點(diǎn)，準(zhǔn)確把握用戶(hù)的根本需求，無(wú)論從理論上還是實(shí)踐上對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是有很大指導(dǎo)意義。

第三篇：逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中的運(yùn)用

逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐中的運(yùn)用

陳駿

張強(qiáng)

（沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系 110034）

wtrues@sina.com.cn

摘要

曲面形態(tài)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)在當(dāng)今的工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一大潮流。形態(tài)獨(dú)特而又具有優(yōu)美曲線(xiàn)的 產(chǎn)品也日益成為廣大消費(fèi)者的追求。基于此，在眾多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中融入了設(shè)計(jì)師無(wú)限的想 象和創(chuàng)造力，曲面造型的產(chǎn)品亦更多的以親和、人性化的一面呈現(xiàn)在人們面前。

在具有曲面特征的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程之中，前期對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的創(chuàng)意、構(gòu)思，是設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品本身造型特征的感性把握；而進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的后期，即工程、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，此時(shí)設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品造型特征曲線(xiàn)、曲面的思考就應(yīng)帶有理性的，定量的分析。逆向工程在設(shè)計(jì)流程中的介入無(wú)疑成為工業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行曲面造型的有力武器。

逆向工程是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中最常用的CAID手段之一，作為進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)教育的教學(xué)單位，亦是工業(yè)設(shè)計(jì)探索的科研單位，我系始終在教學(xué)領(lǐng)域活動(dòng)向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中不斷嘗試，均取得了良好效果，先后與營(yíng)口尹氏商貿(mào)有限公司合作進(jìn)行了帕薩特、中華、高爾夫轎車(chē)用擋泥板設(shè)計(jì)，以及沈飛日野新一代豪華大巴的前圍造型設(shè)計(jì)，在這兩大項(xiàng)目中，逆向工程的運(yùn)用使得設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期大大縮短，有效節(jié)約了人力、物力資源。關(guān)鍵詞

CAID、逆向工程、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、曲面

1． 向工程使產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程產(chǎn)生重大變革

在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，許多具有曲線(xiàn)曲面設(shè)計(jì)涉及到運(yùn)動(dòng)物體的外形，例如汽車(chē)、飛機(jī)、船舶的造型設(shè)計(jì)，這些交通工具的造型光滑與否直接影響到其運(yùn)動(dòng)性能，因此，一種曲線(xiàn)曲面的CAD/CAM造型方法被提出，由此發(fā)端也波及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。逆向工程正是其中一種最為常用的CAID手段之一。

作為一種新式的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)概念，逆向工程技術(shù)是一項(xiàng)綜合了三維測(cè)量、快速成型等高新技術(shù)，在沒(méi)有設(shè)計(jì)圖紙或者設(shè)計(jì)圖紙不完整以及沒(méi)有CAD模型的情況下，按照現(xiàn)有零件的模型（稱(chēng)為零件原形），利用各種數(shù)字化技術(shù)及CAD技術(shù)重新構(gòu)造原形CAD模型的過(guò)程。逆向工程是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的，并消化和吸收了一系列先進(jìn)分析方法和應(yīng)用技術(shù)，其主要目的是為了改善產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。世界各國(guó)在經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中，應(yīng)用逆向工程消化吸收先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，給人們有益的啟示。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各國(guó)百分之七十以上的技術(shù)源于國(guó)外，逆向工程作為掌握技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產(chǎn)率。因此 研究逆向工程技術(shù)，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，具有重大的意義。

逆向工程技術(shù)對(duì)整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)的意義是重大的。擁有此技術(shù)，設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖將被真實(shí)的再現(xiàn)。以轎車(chē)的設(shè)計(jì)為例，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)前期，設(shè)計(jì)師的意圖形成里草圖效果圖，膠帶圖，直至模型制作完成，設(shè)計(jì)師的意圖、理念體現(xiàn)闡述告一段落。如何將這些概念模型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品？接下來(lái)的事交給逆向工程技術(shù)。以三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x為源頭，對(duì)設(shè)計(jì)師的模型進(jìn)行精確的數(shù)字化掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，通常它將使大量的離散點(diǎn)云，結(jié)合專(zhuān)門(mén)的逆向工程軟件對(duì)其進(jìn)行曲面重建，生成實(shí)體，配合數(shù)字化加工中心，即可加工出模具，投放生產(chǎn)。

相同的設(shè)計(jì)流程如果針對(duì)一些小型產(chǎn)品，那么還可以通過(guò)快速成型機(jī)制造出樣品，甚至可以硅膠制模進(jìn)行小批量生產(chǎn)，快速地將產(chǎn)品投向市場(chǎng)，以驗(yàn)證市場(chǎng)，既可以為商家搶占商機(jī)，也為贏得市場(chǎng)節(jié)省大量寶貴時(shí)間，并且有效地減少了風(fēng)險(xiǎn)。

由此可見(jiàn)，可以說(shuō)現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)流程中，逆向工程已然成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)不可缺少的有力手段。

2． 工程在設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)中的運(yùn)用

沈陽(yáng)是聞名全國(guó)的裝備制造業(yè)基地，放眼全國(guó)，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)是激烈且殘酷的，南方一些地區(qū)之所以在改革開(kāi)放之后成為制造業(yè)的又

一生立軍，是因?yàn)榇罅扛咝录夹g(shù)、裝備的采用。而對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)而言，CAD/CAM技術(shù)的運(yùn)用無(wú)疑是設(shè)計(jì)向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的紐帶。

沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系作為我國(guó)東北地區(qū)較早開(kāi)設(shè)的工業(yè)設(shè)計(jì)系之一，借助我學(xué)院以工科為主的優(yōu)勢(shì)，除了進(jìn)行常規(guī)的教學(xué)，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的技術(shù)研究上也進(jìn)行了一些有益的嘗試。

以我系與遼寧省營(yíng)口尹氏商貿(mào)有限公司合作開(kāi)發(fā)轎車(chē)用擋泥板為例，這是一次典型的以

逆向工程為主要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)手段的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程（見(jiàn)圖）。首先，在設(shè)計(jì)輸入階段，客戶(hù)先確定希望開(kāi)發(fā)擋泥板的車(chē)型（以帕薩特車(chē)型為例），設(shè)計(jì)師在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，抓住此款車(chē)型的造型風(fēng)格要素：圓潤(rùn)飽滿(mǎn)的車(chē)體輪廓，車(chē)身造型中曲線(xiàn)曲面居多，卻又不失剛強(qiáng)。很快設(shè)計(jì)草圖、方案得到客戶(hù)的認(rèn)可，接下來(lái)就直接在實(shí)車(chē)上進(jìn)行等比例的油泥模型造型制作。這中間省略了尺寸線(xiàn)圖的制作步驟，因?yàn)閾跄喟逍螒B(tài)復(fù)雜，曲面較多，難于用圖紙表達(dá)，而且因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境的局限（車(chē)身下方），因此尺寸圖或者膠帶圖顯得毫無(wú)意義。依據(jù)效果圖，在實(shí)車(chē)的條件下，擋泥板的距地高度，寬度得到確定，造型也得到客戶(hù)的認(rèn)可，下一步就進(jìn)入后期的逆向工程階段。

通過(guò)激光測(cè)量?jī)x，油泥模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為離散點(diǎn)云形式的三維數(shù)據(jù)的形式，通常它是由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的空間點(diǎn)構(gòu)成的，將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入例如I-DEAS, Surfacer, UG等逆向工程軟件之中，進(jìn)行曲面的重新構(gòu)件。大致步驟是這樣的：①導(dǎo)入點(diǎn)云，移除雜點(diǎn)；②提取特征點(diǎn)云，用來(lái)構(gòu)建曲線(xiàn)；③以購(gòu)建完成的數(shù)條曲線(xiàn)構(gòu)建曲面；④將曲面物體經(jīng)過(guò)一定工序構(gòu)建為實(shí)體；⑤對(duì)此實(shí)體進(jìn)行其他相應(yīng)的操作，例如加筋板，開(kāi)安裝孔等。當(dāng)然這只是大概的步驟，曲面重建是一項(xiàng)辛苦的工作，點(diǎn)、線(xiàn)、面構(gòu)建時(shí)的質(zhì)量好壞，關(guān)系到實(shí)體構(gòu)建的好壞，也直接關(guān)系到快速成型的成敗。在實(shí)體CAD模型構(gòu)建完畢之后，即可進(jìn)行快速成型，制成試驗(yàn)件，裝配在實(shí)車(chē)上進(jìn)行驗(yàn)證，如不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)修改CAD數(shù)字模型直至符合要求，在進(jìn)行快速成型并驗(yàn)證，待完善之后便可以進(jìn)行數(shù)控模具加工。這樣擋泥板的設(shè)計(jì)就宣告完成。

同樣的逆向工程流程也用在了我系和沈

飛日野客車(chē)公司的新型豪華大巴設(shè)計(jì)中。這些造型包括車(chē)前臉、前部的大燈燈罩、兩側(cè)車(chē)體以及保險(xiǎn)杠等，這些構(gòu)件均是玻璃鋼件。在整個(gè)的設(shè)計(jì)流程之中，筆者參加了1：5和1:1比例的油泥模型的制作，直至后期的逆向工程。在這期間，我深深的感覺(jué)到模型對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性，可以說(shuō)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意，思想均是由模型完全的體現(xiàn)出來(lái)：實(shí)體模型造型塊面的起伏、轉(zhuǎn)折給人的感受是全方位的，不僅可以在各個(gè)事件進(jìn)行觀察評(píng)價(jià)，而且他的形體是實(shí)實(shí)在在的，可以觸摸的。所以要搞好后期的曲面重建，必須對(duì)模型本身的造型有較深層的了解，這樣在能忠實(shí)再現(xiàn)設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意。

在利用ATOS照相掃描系統(tǒng)測(cè)取了等比例車(chē)體模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后，同樣對(duì)其進(jìn)行了曲面的重新構(gòu)建，重新構(gòu)面是為了在這之后玻璃鋼車(chē)體的加工過(guò)程之中有尺寸參照的依據(jù)：客車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以在三維曲面車(chē)體上截取任意的截面線(xiàn)，用來(lái)制作裝配圖紙指導(dǎo)生產(chǎn)。

在曲面重建過(guò)程中，我們采用了處理大規(guī)模點(diǎn)云的專(zhuān)用軟件Surfacer，這個(gè)軟件的優(yōu)勢(shì)在于：可以將一整體點(diǎn)云視為一個(gè)物體，運(yùn)算進(jìn)程大大加快；針對(duì)點(diǎn)云的方便有效的功能大大加快了造型進(jìn)度。鑒于該點(diǎn)云數(shù)據(jù)量較大，根據(jù)原車(chē)造型，我們將其分為若干塊進(jìn)行構(gòu)建，如燈罩、保險(xiǎn)杠、前臉、側(cè)車(chē)體等，每個(gè)部件之間的裝配關(guān)系，以及相應(yīng)的必要尺寸應(yīng)事先由廠(chǎng)方提供，這些既定尺寸輕易不能更改，在建模中應(yīng)嚴(yán)格遵循。逆向建模工作是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)的工作，和前面所講述的方法一樣，由點(diǎn)到線(xiàn)，再進(jìn)行構(gòu)面，每一步都是需要耐心去調(diào)整的，因?yàn)槭浅醮紊婕斑@樣的工程，因此不是一蹴而就的，經(jīng)過(guò)和廠(chǎng)方結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的多次協(xié)調(diào)尺寸，最終才能通過(guò)。

3． 向工程對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的深遠(yuǎn)影響

作為教育單位，除了教書(shū)育人之外，將理論結(jié)合實(shí)踐，將設(shè)計(jì)付諸于生產(chǎn)是每個(gè)搞工業(yè)設(shè)計(jì)教育者的心聲。我系在教學(xué)之余（這些項(xiàng)目大都是在假期完成的）曾多次和廠(chǎng)家進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，將學(xué)院的科研優(yōu)勢(shì)付諸實(shí)踐，同時(shí)借此提高自身設(shè)計(jì)、科研水平，以提高教學(xué)質(zhì)量。

工業(yè)設(shè)計(jì)的活動(dòng)是與商業(yè)化、制造、市場(chǎng)緊密聯(lián)系的，而逆向工程正是順應(yīng)了制造業(yè)發(fā)展的需求而產(chǎn)生的，利用這項(xiàng)技術(shù)，商家可以快速搶占商機(jī)，贏得市場(chǎng)，有效規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)。

總而言之，逆向工程對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)本身而言只是一項(xiàng)先進(jìn)的工具手段，僅此而已，和設(shè)計(jì)師本身的理念、創(chuàng)意并沒(méi)有太大的關(guān)系，但掌握了這項(xiàng)先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段之后將對(duì)設(shè)計(jì)師理念的再現(xiàn)，創(chuàng)意的闡述將起到關(guān)鍵的作用。相信這項(xiàng)技術(shù)必將推動(dòng)工業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到新的高度。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉國(guó)玉，沈潔。《產(chǎn)品設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2001.5.[2] 陸凱，沈潔。《CAS在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的綜合運(yùn)

用》，設(shè)計(jì)之角，2002.3.

第四篇：TRIZ理論在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

TRIZ理論在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

通過(guò)對(duì)概念設(shè)計(jì)的分析研究，闡述了TRIZ的理論體系及其簡(jiǎn)化的“1141”體系，歸納了TRIZ的理論基礎(chǔ)和基本思想，介紹了基于TRIZ的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型，分析了TRIZ中技術(shù)沖突及物理沖突解決流程以及2種沖突解決原理之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。基于TRIZ概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型，將TRIZ中技術(shù)沖突解決原理及物理沖突解決原理應(yīng)用于新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)的概念設(shè)計(jì)中，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了TRIZ概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型的正確性及可行性。

產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的關(guān)鍵因素，而概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品創(chuàng)新的核心。概念設(shè)計(jì)決定產(chǎn)品的形狀、布局和工作原理等，其質(zhì)量直接決定產(chǎn)品的最終質(zhì)量。在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段快速產(chǎn)生1個(gè)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品創(chuàng)新方案，可以幫助企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求、提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。發(fā)明問(wèn)題解決理論TRIZ為概念設(shè)計(jì)提供了切實(shí)可行的方向，使概念設(shè)計(jì)過(guò)程變得有序可尋且富有可操作性和可預(yù)見(jiàn)性。將TRIZ理論應(yīng)用于產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段，可大大提高創(chuàng)新的質(zhì)量和效率。概念設(shè)計(jì)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程分為產(chǎn)品需求分析、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)等4個(gè)階段。目前的設(shè)計(jì)過(guò)程模型是我國(guó)正在推廣應(yīng)用的并行設(shè)計(jì)過(guò)程模型，如圖1所示。

圖1 并行設(shè)計(jì)模型

概念設(shè)計(jì)是構(gòu)思及選擇產(chǎn)品工作原理的階段，對(duì)于已有產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要是改進(jìn)部分工作原理；對(duì)于新設(shè)計(jì)，要構(gòu)思并選擇全新的原理。產(chǎn)品創(chuàng)新方案的形成主要在概念設(shè)計(jì)階段，概念設(shè)計(jì)過(guò)程所產(chǎn)生的新的原理解具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及實(shí)際實(shí)現(xiàn)的可能性。

概念設(shè)計(jì)可總結(jié)概括為：概念設(shè)計(jì)是由分析用戶(hù)需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，它表現(xiàn)為1個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過(guò)程。

概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵階段，其重要性主要體現(xiàn)在2方面：(1)概念設(shè)計(jì)階段在很大程度上決定著最終產(chǎn)品的性能、創(chuàng)造性、價(jià)格、市場(chǎng)響應(yīng)速度和效率等；(2)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段，由于對(duì)設(shè)計(jì)人員的約束相對(duì)較少，具有較大的創(chuàng)新空間。因此重視概念設(shè)計(jì)，為產(chǎn)品成功走向市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)，是增加產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的根本途徑。基于TRIZ的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型

2.1 發(fā)明問(wèn)題解決理論(TRIZ)

TRIZ是俄語(yǔ)“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的縮寫(xiě)。該理論是基于知識(shí)的、面向人的發(fā)明問(wèn)題解決系統(tǒng)化方法學(xué)。

(1)TRIZ的理論體系

TRIZ理論體系以辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識(shí)論為哲學(xué)指導(dǎo)，以自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和思維

科學(xué)的分析和研究成果為根基和支柱，以技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則為理論基礎(chǔ)和核心思想，包括了

解決工程矛盾問(wèn)題和復(fù)雜發(fā)明問(wèn)題所需的各種分析方法、解題工具和算法流程。圖2為T(mén)RIZ的理論體系。

圖2 TRIZ的理論體系

山東建筑大學(xué)TRIZ研究所張明勤教授則將TRIZ理論體系簡(jiǎn)化為“1141體系”，即I個(gè)

法則(技術(shù)進(jìn)化法則)，1種思想(最終理想解IFR)，4類(lèi)問(wèn)題(技術(shù)沖突與發(fā)明原理、物理沖

突與分離原理、物場(chǎng)分析與標(biāo)準(zhǔn)解、How to模型與知識(shí)庫(kù))，1種算法(發(fā)明問(wèn)題解決算法

ARIZ)。

(2)TRIZ的理論基礎(chǔ)和基本思想

G.S.Altshule:在研究了大量專(zhuān)利后發(fā)現(xiàn):產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化有規(guī)律可循;生產(chǎn)實(shí)踐中

遇到的工程沖突往復(fù)出現(xiàn);徹底解決工程沖突的創(chuàng)新原理容易掌握;其他領(lǐng)域的科學(xué)原理可

解決本領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題。

TRIZ的核心是消除沖突及技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理。G.S.Altshuler技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論指出技術(shù)

系統(tǒng)的進(jìn)化并非隨機(jī)的，而是遵循著一定的客觀進(jìn)化模式，所有系統(tǒng)都向“最終理想化”進(jìn)化，系統(tǒng)進(jìn)化的模式可以在過(guò)去的專(zhuān)利發(fā)明中發(fā)現(xiàn)，并可應(yīng)用于新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，從而避免盲目的嘗試和浪費(fèi)時(shí)間。G.S.Altshuler將工程沖突分為技術(shù)沖突和物理沖突，解決沖突的傳統(tǒng)辦法

是最優(yōu)化和折中法，結(jié)果沖突的雙方均未得到百分之百滿(mǎn)足，因此通常得到1個(gè)普通解決方

案，而TRIZ主張徹底解決沖突。G.S.Altshuler從各個(gè)不同工程領(lǐng)域的發(fā)明專(zhuān)利中尋找并總

結(jié)典型的工程沖突以及解決這些沖突的典型發(fā)明原理。

2.2 TRIZ概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型

TRIZ理論研究的沖突主要包括技術(shù)沖突和物理沖突。技術(shù)沖突是指1個(gè)作用同時(shí)導(dǎo)致

有用及有害2種結(jié)果，也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致出現(xiàn)1個(gè)及幾個(gè)子系統(tǒng)

或系統(tǒng)變壞。，物理沖突是指為了實(shí)現(xiàn)某種功能，1個(gè)子系統(tǒng)或元件應(yīng)具有1種特性。但同

時(shí)又出現(xiàn)了與此特性相反的特性”。創(chuàng)新的核心是發(fā)現(xiàn)沖突及解決沖突。發(fā)現(xiàn)沖突是通過(guò)對(duì)

已有系統(tǒng)或虛擬系統(tǒng)的分析得到的，沖突的解可通過(guò)解決技術(shù)沖突或物理沖突得到。因此，基于TRIZ的概念設(shè)計(jì)過(guò)程可圍繞問(wèn)題的分析與解決沖突來(lái)進(jìn)行。TRIZ概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型

見(jiàn)圖3。

圖3 TRIZ概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型

(1)分析

分是TRIZ工具之一，是解決問(wèn)題的重要階段。它主要包括產(chǎn)品的功能分析、理想解(IFR)的確定、可用資源分析和沖突區(qū)域的確定。

(2)沖突的解決

①技術(shù)沖突解決原理

G.S.Altshuler通過(guò)對(duì)大量專(zhuān)利文獻(xiàn)研究、分析后，為了更好地解決實(shí)際問(wèn)題，總結(jié)出39

個(gè)通用工程參數(shù)和40個(gè)發(fā)明原理。39個(gè)工程參數(shù)專(zhuān)門(mén)用于描述技術(shù)系統(tǒng)所發(fā)生問(wèn)題的參數(shù)

屬性，有利于實(shí)現(xiàn)具體問(wèn)題的一般化表達(dá)；40個(gè)發(fā)明原理是TRIZ中最重要、具有普遍用途的工具，它開(kāi)啟了l道解決發(fā)明問(wèn)題的天窗，使原來(lái)認(rèn)為不可能解決的問(wèn)題獲得突破性的進(jìn)

展，40個(gè)發(fā)明原理現(xiàn)已從傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域擴(kuò)展到微電子、醫(yī)學(xué)、管理、文化教育等當(dāng)今社

會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。39個(gè)通用工程參數(shù)和40個(gè)發(fā)明原理共同組成了沖突解決矩陣。

②物理沖突解決原理

TRIZ中解決物理矛盾有11種分離方法歸結(jié)為4大分離原理，即空間分離、時(shí)間分離、基于條件的分離以及系統(tǒng)級(jí)別分離。

TRIZ通過(guò)中間工具建立了問(wèn)題模型和解決方案模型之間的聯(lián)系，是1種程式化的創(chuàng)新

設(shè)計(jì)方法。TRIZ具有良好的學(xué)習(xí)性、繼承性和操作性。圖4為T(mén)RIZ程式化解決沖突的流

程。

圖4 TRIZ程式化解決沖突流程TRIZ理論在新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 問(wèn)題分析

近年來(lái)4s汽車(chē)專(zhuān)賣(mài)店在我國(guó)迅速發(fā)展，每個(gè)品牌的4S店基本上都超過(guò)100家，但是我國(guó)轎車(chē)銷(xiāo)售4S店除少數(shù)幾個(gè)中高檔品牌外，其余品牌的4S店現(xiàn)狀已不容樂(lè)觀。究其原因，除了國(guó)家宏觀調(diào)控及轎車(chē)市場(chǎng)回歸理性發(fā)展等因素外，成本太高也是不得不考慮的因素。據(jù)

調(diào)查，其場(chǎng)租每天在8～20元/㎡甚至更高，在目前汽車(chē)銷(xiāo)售利潤(rùn)很薄的情況下，大部分經(jīng)

銷(xiāo)商很難承受如此昂貴的場(chǎng)租。因此，實(shí)現(xiàn)在有限場(chǎng)地展示更多的汽車(chē)成為問(wèn)題解決的唯一

出路。

現(xiàn)有展車(chē)模式大部分是靜態(tài)展車(chē)，靜態(tài)展車(chē)模式致使在有限的汽車(chē)展示場(chǎng)地展示汽車(chē)數(shù)

量少，導(dǎo)致展示汽車(chē)品種少，滿(mǎn)足不了用戶(hù)多層次的需求。故可將此問(wèn)題中的沖突定義為：

沖突l——展車(chē)數(shù)量一展車(chē)臺(tái)尺寸；沖突2——展車(chē)面積希望大，這樣展車(chē)數(shù)量就比較多；

展車(chē)面積希望小，這樣汽車(chē)展示比較集中，便于顧客選擇。

3.2 系統(tǒng)中的沖突解決

(1)利用技術(shù)沖突解決沖突l(見(jiàn)表1)。

表1技術(shù)沖突解決表

縱觀40個(gè)發(fā)明原理，可選擇15動(dòng)態(tài)化原理來(lái)解決問(wèn)題。動(dòng)態(tài)化原理的具體描述為：使

物體或其環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)，以使其在每個(gè)動(dòng)作階段的性能達(dá)到最佳；把物體分成幾個(gè)部分，各

部分之間可相對(duì)改變位置；將不動(dòng)的物體改變?yōu)榭蓜?dòng)的，或具有自適應(yīng)性。

(2)將物理沖突轉(zhuǎn)化為技術(shù)沖突解決沖突2沖突2為典型的物理矛盾，物理矛盾比技術(shù)

矛盾更尖銳，可選擇4大分離原理來(lái)解決問(wèn)題。英國(guó)Bath大學(xué)的Mann通過(guò)研究提出，解

決物理矛盾的分離原理與解決技術(shù)矛盾的發(fā)明原理之間存在關(guān)系。表2為分離原理與發(fā)明原

理關(guān)系表。

表2分離原理與發(fā)明原理的關(guān)系

對(duì)于沖突2，可選擇分離原理中的空間分離原理來(lái)解決。將其轉(zhuǎn)化成技術(shù)矛盾，則可利

用表2中相應(yīng)的原理，即：1.分割原理；2.抽取原理；3.局部質(zhì)量原理；4.非對(duì)稱(chēng)原理；7.嵌套原理；13.反向作用原理；17.空間維數(shù)變化原理；24.借助中介物原理；26.復(fù)制原理；30.柔性殼體或薄膜原理。并通過(guò)比較分析以上原理，選定17.空間維數(shù)變化原理來(lái)解決該物理

矛盾。

空間維數(shù)變化原理的具體描述為：將物體從一維變到二維或三維空間；單層排列的物體，變?yōu)槎鄬优帕校粚⑽矬w傾斜或側(cè)向放置；利用照射到臨近表面或物體背面的光線(xiàn)。

3.3 最終理想解(IFR)

沖突1基于動(dòng)態(tài)化原理，打破傳統(tǒng)的靜態(tài)展車(chē)模式，大膽采用動(dòng)態(tài)化展車(chē)，將原來(lái)靜態(tài)的展車(chē)臺(tái)變?yōu)榭蛇\(yùn)動(dòng)的展車(chē)臺(tái)。沖突2基于空間維數(shù)變化原理，采用摩天輪式垂直旋轉(zhuǎn)方案，展車(chē)臺(tái)單體向空間發(fā)展，實(shí)現(xiàn)由二維到三維的轉(zhuǎn)變。

綜合沖突1、2的解決方案，可得到最終的設(shè)計(jì)方案——新型垂直旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)，采用整體結(jié)構(gòu)垂直旋轉(zhuǎn)，展車(chē)臺(tái)單體均布于空間同一圓上。新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5 新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)不意圖

1．展車(chē)臺(tái) 2．展車(chē)臺(tái)底座 3．毛肢 4.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 5．中間支撐 6．底座實(shí)驗(yàn)研究

基于該方案，對(duì)新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)物設(shè)計(jì)制造。通過(guò)模型制作與運(yùn)行調(diào)試，較為滿(mǎn)意地達(dá)到了預(yù)期的效果，充分證明該結(jié)構(gòu)形式的可行性、可制造性、可裝配性、可組裝性、可控性等。2008年6月山東建筑大學(xué)TRIZ研究所與青島東軫泊車(chē)公司聯(lián)合研制了3車(chē)位新型旋轉(zhuǎn)展車(chē)臺(tái)實(shí)物，該實(shí)物運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，證明了原理的正確性和可行性。結(jié)論

TRIZ理論可以讓設(shè)計(jì)者快速準(zhǔn)確的找到問(wèn)題的解決方案，將其引入產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，基于TRIZ的概念設(shè)計(jì)流程圖可使問(wèn)題的解決實(shí)現(xiàn)程式化，有規(guī)律可循。

第五篇：金屬材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用研究報(bào)告

金屬材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用研究報(bào)告

——鈦合金

一、相關(guān)定義

鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用。20世紀(jì)50～60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，70年代開(kāi)發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以來(lái)，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。α鈦合金

它是α相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下，均是α相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)。在500℃～600℃的溫度下，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性能，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高。β鈦合金

它是β相固溶體組成的單相合金，未熱處理即具有較高的強(qiáng)度，淬火、時(shí)效后合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可達(dá)1372～1666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。α+β鈦合金

它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%～100%；高溫強(qiáng)度高，可在400℃～500℃的溫度下長(zhǎng)期工作，其熱穩(wěn)定性次于α鈦合金。

三種鈦合金中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金；α鈦合金的切削加工性最好，α+β鈦合金次之，β鈦合金最差。α鈦合金代號(hào)為T(mén)A，β鈦合金代號(hào)為T(mén)B，α+β鈦合金代號(hào)為T(mén)C。

鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強(qiáng)合金、耐蝕合金（鈦-鉬，鈦-鈀合金等）、低溫合金以及特殊功能合金（鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金）等。典型合金的成分和性能見(jiàn)表。

熱處理鈦合金通過(guò)調(diào)整熱處理工藝可以獲得不同的相組成和組織。一般認(rèn)為細(xì)小等軸組織具有較好的塑性、熱穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度；針狀組織具有較高的持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性；等軸和針狀混合組織具有較好的綜合性能。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

鈦合金具有強(qiáng)度高而密度又小，機(jī)械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。鈦的工業(yè)化生產(chǎn)是1948年開(kāi)始的。航空工業(yè)發(fā)展的需要，使鈦工業(yè)以平均每年約 8%的增長(zhǎng)速度發(fā)展。目前世界鈦合金加工材年產(chǎn)量已達(dá)4萬(wàn)余噸,鈦合金牌號(hào)近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業(yè)純鈦（TA1、TA2和TA3）。

鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。

中國(guó)于1956年開(kāi)始鈦和鈦合金研究；60年代中期開(kāi)始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國(guó)首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。60年代開(kāi)始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加，達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20%～25%。70年代起，民用機(jī)開(kāi)始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上。馬赫數(shù)小于 2.5的飛機(jī)用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結(jié)構(gòu)重量。又如，美國(guó)SR-71 高空高速偵察機(jī)(飛行馬赫數(shù)為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93%，號(hào)稱(chēng)“全鈦”飛機(jī)。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300°C增加到500～600°C時(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤(pán)和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤(pán)和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī)也都使用鈦合金板材焊接件。高溫鈦合金

世界上第一個(gè)研制成功的高溫鈦合金是Ti-6Al-4V，使用溫度為300-350℃。隨后相繼研制出使用溫度達(dá)400℃的IMI550、BT3-1等合金，以及使用溫度為450~500℃的IMI679、IMI685、Ti-6246、Ti-6242等合金。目前已成功地應(yīng)用在軍用和民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的新型高溫鈦合金有.英國(guó)的IMI829、IMI834合金；美國(guó)的Ti-1100合金；俄羅斯的BT18Y、BT36合金等。表7為部分國(guó)家新型高溫鈦合金的最高使用溫度[26]。

近幾年國(guó)外把采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)、纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料研制鈦合金作為高溫鈦合金的發(fā)展方向，使鈦合金的使用溫度可提高到650℃以上[1,27,29,31]。美國(guó)麥道公司采用快速凝固/粉末冶金技術(shù)戚功地研制出一種高純度、高致密性鈦合金，在760℃下其強(qiáng)度相當(dāng)于目前室溫下使用的鈦合金強(qiáng)度[26]。

鈦鋁化合物為基的鈦合金

與一般鈦合金相比，鈦鋁化合物為基鈉Ti3Al（α2）和TiAl（γ）金屬間化合物的最大優(yōu)點(diǎn)是高溫性能好（最高使用溫度分別為816和982℃）、抗氧化能力強(qiáng)、抗蠕變性能好和重量輕（密度僅為鎳基高溫合金的1/2），這些優(yōu)點(diǎn)使其成為未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)結(jié)構(gòu)件最具競(jìng)爭(zhēng)力的材料[26]。

目前，已有兩個(gè)Ti3Al為基的鈦合金Ti-21Nb-14Al和Ti-24Al-14Nb-#v-0.5Mo在美國(guó)開(kāi)始批量生產(chǎn)。其他近年來(lái)發(fā)展的Ti3Al為基的鈦合金有Ti-24Al-11Nb、Ti25Al-17Nb-1Mo和Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo等[29]。TiAl（γ）為基的鈦合金受關(guān)注的成分范圍為T(mén)i-（46-52）Al-（1-10）M（at.%），此處M為v、Cr、Mn、Nb、Mn、Mo和W中的至少一種元素。最近，TiAl3為基的鈦合金開(kāi)始引起注意，如Ti-65Al-10Ni合金[1]。

高強(qiáng)高韌β型鈦合金

β型鈦合金最早是20世紀(jì)50年代中期由美國(guó)Crucible公司研制出的B120VCA合金（Ti-13v-11Cr-3Al）。β型鈦合金具有良好的冷熱加工性能，易鍛造，可軋制、焊接，可通過(guò)固溶-時(shí)效處理獲得較高的機(jī)械性能、良好的環(huán)境抗力及強(qiáng)度與斷裂韌性的很好配合。新型高強(qiáng)高韌β型鈦合金最具代表性的有以下幾種[26,30]：

Ti1023（Ti-10v-2Fe-#al），該合金與飛機(jī)結(jié)構(gòu)件中常用的30CrMnSiA高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼性能相當(dāng)，具有優(yōu)異的鍛造性能；

Ti153（Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn），該合金冷加工性能比工業(yè)純鈦還好，時(shí)效后的室溫抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上；

β21S（Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si），該合金是由美國(guó)鈦金屬公司Timet分部研制的一種新型抗氧化、超高強(qiáng)鈦合金，具有良好的抗氧化性能，冷熱加工性能優(yōu)良，可制成厚度為0.064mm的箔材；

日本鋼管公司（NKK）研制成功的SP-700（Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe）鈦合金，該合金強(qiáng)度高，超塑性延伸率高達(dá)2000%，且超塑成形溫度比Ti-6Al-4V低140℃，可取代Ti-6Al-4V合金用超塑成型-擴(kuò)散連接（SPF/DB）技術(shù)制造各種航空航天構(gòu)件；

俄羅斯研制出的BT-22（TI-5v-5Mo-1Cr-5Al），其抗拉強(qiáng)度可達(dá)1105MPA以上。

阻燃鈦合金

常規(guī)鈦合金在特定的條件下有燃烷的傾向，這在很大程度上限制了其應(yīng)用。針對(duì)這種情況，各國(guó)都展開(kāi)了對(duì)阻燃鈦合金的研究并取得一定突破。羌國(guó)研制出的Alloy c（也稱(chēng)為T(mén)i-1720），名義成分為50Ti-35v-15Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），是一種對(duì)持續(xù)燃燒不敏感的阻燃鈦合金，己用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)。BTT-1和BTT-3為俄羅斯研制的阻燃鈦合金，均為T(mén)i-Cu-Al系合金，具有相當(dāng)好的熱變形工藝性能，可用其制成復(fù)雜的零件[26]。

醫(yī)用鈦合金

鈦無(wú)毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性，是非常理想的醫(yī)用金屬材料，可用作植入人體的植入物等。目前，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的仍是Ti-6Al-4v ELI合金。但后者會(huì)析出極微量的釩和鋁離子，降低了其細(xì)胞適應(yīng)性且有可能對(duì)人體造成危害，這一問(wèn)題早已引起醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。美國(guó)早在20世紀(jì)80年代中期便開(kāi)始研制無(wú)鋁、無(wú)釩、具有生物相容性的鈦合金，將其用于矯形術(shù)。日本、英國(guó)等也在該方面做了大量的研究工作，并取得一些新的進(jìn)展。例如，日本已開(kāi)發(fā)出一系列具有優(yōu)良生物相容性的α+β鈦合金，包括Ti-15Zr-4Nb_4ta-0.2Pd、Ti-15Zr-4Nb-aTa-0.2Pd-0.20~0.05N、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd和Ti-15Sn-4nb-2Ta-0.2Pd-0.20，這些合金的腐蝕強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能均優(yōu)于Ti-6Al-4v ELI。與α+β鈦合金相比，β鈦合金具有更高的強(qiáng)度水乎，以及更好的切口性能和韌性，更適于作為植入物植入人體。在美國(guó)，已有5種β鈦合金被推薦至醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si）、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo。估計(jì)在不久的將來(lái)，此類(lèi)具有高強(qiáng)度、低彈性模量以及優(yōu)異成形性和抗腐蝕性能的廬鈦合金很有可能取代目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛使用的Ti-6Al-4V ELI合金[28,32]。

三、加工工藝

1、熱處理

常用的熱處理方法有退火、固溶和時(shí)效處理。退火是為了消除內(nèi)應(yīng)力、提高塑性和組織穩(wěn)定性，以獲得較好的綜合性能。通常α合金和（α+β）合金退火溫度選在（α+β）─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下120～200℃；固溶和時(shí)效處理是從高溫區(qū)快冷,以得到馬氏體α′相和亞穩(wěn)定的β相,然后在中溫區(qū)保溫使這些亞穩(wěn)定相分解，得到α相或化合物等細(xì)小彌散的第二相質(zhì)點(diǎn)，達(dá)到使合金強(qiáng)化的目的。通常(α+β)合金的淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下40～100℃進(jìn)行，亞穩(wěn)定β合金淬火在(α+β)─→β相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40～80℃進(jìn)行。時(shí)效處理溫度一般為450～550℃。

總結(jié)，鈦合金的熱處理工藝可以歸納為：

（1）消除應(yīng)力退火：目的是為消除或減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。防止在一些腐蝕環(huán)境中的化學(xué)侵蝕和減少變形。

（2）完全退火：目的是為了獲得好的韌性，改善加工性能，有利于再加工以及提高尺寸和組織的穩(wěn)定性。

（3）固溶處理和時(shí)效：目的是為了提高其強(qiáng)度，α鈦合金和穩(wěn)定的β鈦合金不能進(jìn)行強(qiáng)化熱處理，在生產(chǎn)中只進(jìn)行退火。α+β鈦合金和含有少量α相的亞穩(wěn)β鈦合金可以通過(guò)固溶處理和時(shí)效使合金進(jìn)一步強(qiáng)化。

此外，為了滿(mǎn)足工件的特殊要求，工業(yè)上還采用雙重退火、等溫退火、β熱處理、形變熱處理等金屬熱處理工藝。

2、切削 切削特點(diǎn)

鈦合金的硬度大于HB350時(shí)切削加工特別困難，小于HB300時(shí)則容易出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個(gè)方面，關(guān)鍵在于鈦合金本身化學(xué)、物理、力學(xué)性能間的綜合對(duì)其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點(diǎn)：

(1)變形系數(shù)小：這是鈦合金切削加工的顯著特點(diǎn)，變形系數(shù)小于或接近于1。切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程大大增大，加速刀具磨損。

(2)切削溫度高：由于鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)很小(只相當(dāng)于45號(hào)鋼的1/5～1/7)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高。在相同的切削條件下，切削溫度可比切削45號(hào)鋼時(shí)高出一倍以上。

(3)單位面積上的切削力大：主切削力比切鋼時(shí)約小20%，由于切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，單位接觸面積上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同時(shí)，由于鈦合金的彈性模量小，加工時(shí)在徑向力作用下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動(dòng)，加大刀具磨損并影響零件的精度。因此，要求工藝系統(tǒng)應(yīng)具有較好的剛性。

(4)冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時(shí)切削過(guò)程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化。冷硬現(xiàn)象不僅會(huì)降低零件的疲勞強(qiáng)度，而且能加劇刀具磨損，是切削鈦合金時(shí)的一個(gè)很重要特點(diǎn)。

(5)刀具易磨損：毛坯經(jīng)過(guò)沖壓、鍛造、熱軋等方法加工后，形成硬而脆的不均勻外皮，極易造成崩刃現(xiàn)象，使得切除硬皮成為鈦合金加工中最困難的工序。另外，由于鈦合金對(duì)刀具材料的化學(xué)親和性強(qiáng)，在切削溫度高和單位面積上切削力大的條件下，刀具很容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損。車(chē)削鈦合金時(shí)，有時(shí)前刀面的磨損甚至比后刀面更為嚴(yán)重；進(jìn)給量f<0.1 mm/r時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上；當(dāng)f>0.2 mm/r時(shí)，前刀面將出現(xiàn)磨損；用硬質(zhì)合金刀具精車(chē)和半精車(chē)時(shí)，后刀面的磨損以VBmax<0.4 mm較合適。

在銑削加工中，由于鈦合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)低，而且切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度極短，切削時(shí)產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削變形區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，加工時(shí)切削刃刃口處會(huì)產(chǎn)生極高的切削溫度，將大大縮短刀具壽命。對(duì)于鈦合金Ti6Al4V來(lái)說(shuō)，在刀具強(qiáng)度和機(jī)床功率允許的條件下，切削溫度的高低是影響刀具壽命的關(guān)鍵因素，而并非切削力的大小。

刀具材料

切削加工鈦合金應(yīng)從降低切削溫度和減少粘結(jié)兩方面出發(fā)，選用紅硬性好、抗彎強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能好、與鈦合金親和性差的刀具材料，YG類(lèi)硬質(zhì)合金比較合適。由于高速鋼的耐熱性差，因此應(yīng)盡量采用硬質(zhì)合金制作的刀具。常用的硬質(zhì)合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。

涂層刀片和YT類(lèi)硬質(zhì)合金會(huì)與鈦合金產(chǎn)生劇烈的親和作用，加劇刀具的粘結(jié)磨損，不宜用來(lái)切削鈦合金；對(duì)于復(fù)雜、多刃刀具，可選用高釩高速鋼(如W12Cr4V4Mo)、高鈷高速鋼(如W2Mo9Cr4VCo8)或鋁高速鋼(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，適于制作切削鈦合金的鉆頭、鉸刀、立銑刀、拉刀、絲錐等刀具。

采用金剛石和立方氮化硼作刀具切削鈦合金，可取得顯著效果。如用天然金剛石刀具在乳化液冷卻的條件下，切削速度可達(dá)200 m/min；若不用切削液，在同等磨損量時(shí)，允許的切削速度僅為100m/min。

注意事項(xiàng)

在切削鈦合金的過(guò)程中，應(yīng)注意的事項(xiàng)有：

(1)由于鈦合金的彈性模量小，工件在加工中的夾緊變形和受力變形大，會(huì)降低工件的加工精度；工件安裝時(shí)夾緊力不宜過(guò)大，必要時(shí)可增加輔助支承。

(2)如果使用含氫的切削液，切削過(guò)程中在高溫下將分解釋放出氫氣，被鈦吸收引起氫脆；也可能引起鈦合金高溫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

(3)切削液中的氯化物使用時(shí)還可能分解或揮發(fā)有毒氣體，使用時(shí)宜采取安全防護(hù)措施，否則不應(yīng)使用；切削后應(yīng)及時(shí)用不含氯的清洗劑徹底清洗零件，清除含氯殘留物。

(4)禁止使用鉛或鋅基合金制作的工、夾具與鈦合金接觸，銅、錫、鎘及其合金也同樣禁止使用。

(5)與鈦合金接觸的所有工、夾具或其他裝置都必須潔凈；經(jīng)清洗過(guò)的鈦合金零件，要防止油脂或指印污染，否則以后可能造成鹽(氯化鈉)的應(yīng)力腐蝕。

(6)一般情況下切削加工鈦合金時(shí)，沒(méi)有發(fā)火危險(xiǎn)，只有在微量切削時(shí)，切下的細(xì)小切屑才有發(fā)火燃燒現(xiàn)象。為了避免火災(zāi)，除大量澆注切削液之外，還應(yīng)防止切屑在機(jī)床上堆積，刀具用鈍后立即進(jìn)行更換，或降低切削速度，加大進(jìn)給量以加大切屑厚度。若一旦著火，應(yīng)采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等滅火器材進(jìn)行撲滅，嚴(yán)禁使用四氯化碳、二氧化碳滅火器，也不能澆水，因?yàn)樗芗铀偃紵踔翆?dǎo)致氫爆炸。

建筑與藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)1101班

尹曦墨