拉丝机毕业论文

拉丝机毕业论文

电缆制造厂的参观实习报告

一.实习目的和实习要求
实习目的:了解****电缆制造厂的一般运作过程,熟悉电缆制作的具体流程,学习电缆厂的日常管理工作。通过实习,了解生产企业的一般运作及管理机制,建立起对企业的感性认识,为将来进入社会工作打下基础、作好准备。
实习要求:
1.听从老师和企业工作人员的安排指导,有秩序,有礼貌,遵守工厂的相关规定。
2.认真听取工作人员的讲解介绍,有问题及时虚心提问,有意见建议要有礼貌地提出。
3.认真学习电缆厂的相关知识,包括电缆生产流程,销售过程,企业的管理工作等,总结出自己的收获和心得体会等,写一篇实习报告。
二.实习过程具体安排
1.通过上网查资料等方式事先了解**电缆厂及一般电缆生产制造的大概流程。
2.在老师的统一带领下到达**电缆厂。
3.集中听取企业工作人员对该电缆厂的简单介绍,了解它的产品,及参观过程的注意事项。
4.在工作人员的带领下,实地参观电缆制造过程,听取工作人员的介绍,更形象地了解电缆制作的具体过程,生产设备,制作要求,注意事项等。
5.集体回校,撰写实习报告。
实习报告正文:
学习的最终目的就是应用,只有将学习的理论知识与生活实践相联系,将学习的理论知识运用到社会实践中,学习才能达到最终目的。学院一直以来注重实践,提倡实践,也努力创造机会、提供机会给学生们参与到实践中去,因此,学院这次例行为我们组织了到企业参观实习。感谢学院的领导老师们的“精心安排”,让我们能够提早去了解企业,了解社会。
这次我们参观的是**电缆厂。
参观实习的这天,刚好下起了大雨,但这丝毫没有削减同学们期待的心情。为了将理论与实际相结合,为了对企业的生产与管理有更具体形象的了解,为了能够更深入地了解和认识社会,大家认真地完成了这天的实习。
很早就出发的我们,也就早早地到达了我们的目的地——**电缆厂。到达之后,我首先注意到的是该厂到处郁郁葱葱的树木。环境日益受到重视的今天,该厂的绿化无疑先给我留下了一个深刻印象。良好的工作环境是非常重要的,那时我就想,为工人们创造一个良好的工作环境应该也是该厂管理的一个重要方面,从而也就可见,该电缆厂有着以人为本的重要管理理念。
稍候片刻之后,厂里的一位热情的工作人员先为我们上了生动的一课。他精简却又生动地为我们先介绍了工厂的概况,告诉了我们该电缆厂的主要产品,电缆生产制造的主要过程和各项注意事项,产品的市场和销售情况,以及该工厂的一些管理工作和管理理念等。然后,他还提醒了我们在接下来的参观中应注意的各个方方面面。在这节别开生面的课上,在这节远离学校课本而融入社会企业的课上,确实让我获益匪浅。这节课,先让我对生产企业的生产过程,具体到电缆的生产流程,有了一个感性的认知,为我接下来的参观作了一个重要前提,同时,这节课也让我感受到了**电缆厂的严谨风格、力求创新的生产指导、以人为本的管理理念和追求高质量的服务态度。
但是,“眼见为实”,实践出真知,所以,深入到工厂车间参观才是更重要的方面,也是我们这次实习的主要内容。一节课过后,我们大家都迫不及待地要去参观生产车间的具体情况。于是接着,我们就被分为了几个小组,每个小组由企业的一个工作人员带领着,按产品生产步骤参观工厂车间,了解电缆制造过程。
在工作人员的带领下,我们终于来到了“真正的工厂”——车间。首先映入眼帘的,是一个大大的红幅上写着的“安全第一”。确实,无论什么情况,安全总是最重要的,尤其是电缆这种大设备大机器生产,安全问题更是不容忽视。“安全来自长期警惕,事故源于瞬间麻痹”,在车间的很多地方我都看到了这句文明标语。工作人员告诉我们,工厂总是本着以人为本的理念,高度重视安全问题,确保一切生产工作在安全环境下进行。在管理越来越受重视的今天,对人的管理技巧也倍受关注,企业对工人的安全的关心无疑为企业的生产等方面的管理奠定了重要的基础。每一个车间还都设有“绿色通道”,确保了我们参观的安全;我也注意到了在每个车间,每隔一段适当的距离就会有灭火器。
工厂的卫生也是值得一叹的。无论我走到哪里,都看不到有一点废纸、一点不该有的垃圾,也没有看到杂物堆放。虽然工厂因为历史较久,显得有点旧,但它干净的环境却让我感觉焕然一新。在这样一个环境下工作,我想,谁都愿多出几分力,谁都会觉得舒服,谁都会尽心尽力工作。
在参观的过程,我也感受到了该企业对工人的鼓励,对质量的高要求,对产品的不断改进的目标,这些,从到处贴着的文明精神标语就可看出。“提高自身竞争能力,树立顾客要求意识”,“质量在我手中,顾客在我心中”,“持续改进是一个永恒的目标”。不难看出,该电缆厂树立了很强的市场观念,力求以高质量的产品来提高市场竞争力,以不断改进生产工艺来扩大市场份额。工作人员也告诉我们,,把好质量关是企业生产的重要原则,不断改进、力求创新是企业发展的重要战略,赢得市场是他们的最终目的。
在参观过程获知,**电缆在1999年开发的110kV交联电缆通过了由国家机械工业局和国家电力公司联合组织的新产品新技术鉴定(即两部鉴定)和科学技术成果鉴定,得到专家的一致好评;同年110kV交联电缆列入了国家经贸委第二批《全国城农网建设与改造所需主要设备产品及生产企业推荐产品目录》,2000年110kV交联电缆获得了**省优秀新产品奖。公司开发的220kV交联电缆于2000年5月分别通过了国家电气设备检测中心和国家电线电缆检测中心进行的型式试验,产品主要性能指标高于国家标准和IEC标准要求。并于2003年11月顺利通过了在武汉高压试验研究所长达一年的预鉴定试验。220kV交联电缆预鉴定试验的通过,标志着**公司电缆生产技术水平已经跨上一个新的台阶。这不由得让我想起了一句话:产品质量是企业的生命。**电缆有限公司的成功不仅与其精良的设备、先进的技术有关,更离不开它一贯秉承的“以顾客为中心、树名牌意识、科学管理、创新改进”的质量管理方针。**电缆不仅引进投入了精良的设备,拥有了先进的技术,也很好地将设备与技术相结合,加上科学的管理,创新的改进,从而生产出了高质量的产品。
整个参观过程,工作人员都以一种积极的态度耐心详细地向我们介绍每一个生产步骤,对于同学们提出的问题耐心解答。从他的工作态度,我们也可以窥视到整个企业的工作作风,即积极向上、严谨认真。
这次实习,虽然看似只是简单的参观,但它对于一个人的认识却起到了很大的作用。它开阔了我们的视野,让我们对事物有了更加具体的认识。通过理论知识的学习,我们了解的往往只是一个模糊的概念,很难对事物本身有一个清晰的认识和具体的了解,而实践才能让我们看清事物本身。通过这次实习,我切实体会了企业生产的流程,认识到了如何将课本学到的理论知识应用于实践。看着车间的那些大机器,听着工作人员介绍它们的作用,才发觉理论与实际确实还是有很大差距,让我更加清楚实践的重要意义,从而注重实践。
在车间看到工人们严谨细微的工作,虽然辛苦却一直坚持着的精神,我感受到作为一个社会人应具备的基本素质。通过实习,我们才能更加明白学校与社会的不同,才能为以后进入社会作好一个心理准备。透过工人们辛苦的工作,我们可以看见,社会的竞争是激烈的,进入社会后的压力可能是在学校学习时无法估计,因此,实习也让我们树立起不断学习,努力学习的信念。并且,要寻找机会参与社会实践,在社会大学里将理论转化为实际行动,作一个社会接受容纳的人。通过实践,我们才能更好地培养自己吃苦耐劳的能力,才能更加懂得如何做人,提高交际能力,办事能力。
理论与实践都是发展的双翅,理论脱离不开实践,实践要靠理论指导。实习是教学的重要环节,是学生理论联系实际的重要课堂。学院组织这次实习,让我们以一种辩证的观点对待理论与实践。然而在收获的同时,也有些许遗憾,就是不能真正领会到企业管理经验的精髓,也不能与我们的会计专业很好地对口连接起来。希望在以后的实习中,能在专业人员的带领指导下,深入专业对口工厂进行参观、学习,联系实际进行专业范围、专业目标、专业思想的教育,为我们学习专业知识打下基础和创造条件,深入车间到一定的工序或岗位上进行见习实习,把所学理论知识同生产、设计、科研等实际活动结合起来,进一步加深、巩固和提高了所学的理论知识,获得从事生产、管理生产的知识和技能,提高了分析问题、解决问题的能力。通过参观实习,可以进一步巩固和加深所学的理论知识,弥补理论教学的不足,以提高教学质量,也为后续专业课学习和毕业设计打好基础。通过生产实习也让我们接触认识社会,提高社会交往能力,学习工人师傅和工程技术人员的优秀品质和敬业精神,培养学生的专业素质,明确自己的社会责任。这次实习给我们提供了一次了解工厂、企业、公司的机会,增强了我们的社会实践能力。
只注重理论知识,只懂得“纸上谈兵”,永远上不了真正的“战场”,即使真上了战场,也会不堪一击。当今社会,竞争越来越激烈,实践动手能力也受到越来越多的重视。因此,在学好专业知识的基础上,多参加实习,将所学的理论知识与实际活动联系起来,提高分析、解决实际问题的能力,才能为自己将来在社会中占有一席之地打下基础,才能为自己的进一步发展创造条件。总之,这次实习,让我认识到了实践的重要性,进一步巩固和加深了所学的理论知识,也让我树立起不断学习,不断实践,不断将理论与实际联系的目标,以后会把握每一次参加实习的机会,自己也会寻找实习的机会。
其他答案
根据毕业实习安排在四年级第二学期，一方面是对前三年专业基础知识的复习和巩固，另一方面是为随后的毕业设计做铺垫，让我们自动化专业有一个较全面的认识，因此这次实习相对于前面的认识实习、生产实习更有意义。

2007年3月15日，在杨晓洪、张长胜两位老师的带领下，我们一行十几人参观了昆明电缆股份有限公司（昆明电缆厂）。这次我们去昆明电缆厂实习，采用讲座及到工厂进行现场参观学习相结合的教学方法，克服了实习时间短，实习经费少的困难，圆满完成了本次实习任务。通过这次实习，我对自动化专业在工程实践中的工作对象、面临问题及解决办法有了一个较为全面的理解。巩固专业知识的同时也增加了行业责任感，实习的日子里也加深了同学友谊，锻炼了团队精神。现将实习的有关专业认识和个人感想分两部分总结报告如下：

一、昆明电缆厂简介

昆明电缆有限责任公司(昆明电缆厂)是中国第一家电线电缆生产企业，始建于1936年，　　1939年制造出中国第一根导线，素有“中国电线电缆工业摇篮”之美誉。公司现为国家大型企业，是中国电线电缆行业26家重点骨干企业和10家最大规模、最佳经济效益生产企业之一，同时也是行业首批获进出口自营权和行业军王产品定点生产企业之一，目前被列为云南省首批扶持的太企业(集团)之一。

图一：昆明电缆厂正门

昆缆占地45万平方米，有职工21OO人，拥有总资产3.88亿元，具备年产总导体3万多吨、各类电力电缆一万多公里、产值4.5亿元以上的生产能力，可按GB、IEC、BS及其他先进标准和用户要术设计生产不同类型、品种、规格、型号的电线电缆产品，具有产品品种多、配套能力强和生产大长度、大截面电缆的优势，昆缆1995年在云南首家通过IS09001国际质量体系认征，并于1998年顺利通过IS09001复查换证。

昆缆生产的“昆电工”牌产品，不仅应用于航天、航空等特殊领域，并被国内重点工程广泛采用。近年来依据国际通用标准和国外先进标准致力于耐高温、耐火、耐油、阻燃、阻水、低烟、低卤、防白蚁等电线电缆系列产品的研究和开发，不断推出新的成果和产品。

“昆电工”电线电缆产品有18个品次获省部优称号，1994年被中国质量检验协会推荐为“国产精品”，1995年被中国消费者基金会推荐为“消费者信得过产品”，1997年被确定为云南省首批名牌产品。

二、昆明电缆厂主要产品

1.铝绞线及钢芯绞线

2.交联聚乙烯绝缘电力电缆

3.聚氯乙烯绝缘电力电缆

4.绝缘架空缆

5.尼龙护套电线电缆

6.矿用电缆

7.煤矿用阻燃电缆

8.450/750及以下橡皮绝缘电线电缆

9.450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电线电缆

10.预制分支电缆

11.市内通信电缆

12.航空用聚四氯乙烯绝缘电线

13.航空用氯塑料－46绝缘电线

14.四氯薄膜绕包小截面安装电线

15.氯－46绝缘软电线

16.多芯氯－46绝缘氯塑料护套电缆

17.塑料绝缘控制电缆

18.电动潜油泵电缆

19.耐热硅橡胶绝缘电揽

20.野外用耐拖拽移动电缆

21.150度及以下电机绕组引接电线

三、昆明电缆厂裸线分厂的生产工艺流程

我们这次实习的重点是昆明电缆厂的生产工艺流程。昆明电缆厂裸线分厂的工程师首先给我们详细地讲解了裸线生产工艺流程的理论知识，然后带着我们到生产车间进行参观。

在下图中PLC外接0-10V的电压（模拟量输入），输入的模拟信号在PLC内部转换成数字信号，经过PLC处理后，与标准的设定数据进行相比较后，由PLC输出模拟控制信号，进而对各个直流电动机的速度进行调整。与控制拉丝机的直流电动机相连的直流调速器向PLC反馈模拟信号，具体来说就是一个PLC控制三个直流调速器，三个直流调速器控制三个直流电动机，直流调速器相当于变送器，直流调速器反馈电压信号回PLC。该生产线上用的PLC是欧姆龙和西门子的S7-200。

直流调速器通过改变励磁来改变电枢电压，从而控制电动机的转速。而由直流调速器控制的拉丝机将9mm铜杆拉成4-1.17mm的铜丝，供用户使用。

直流电动机的参数：功 率: 250KW

励磁电压：180V

额定电压: 440V

电枢电流：600A

额定转速：1500r/min

牵引机用旋转编码器测速，其控制参数：

功 率：75KW

励磁电压：180V

额定电压：440V

收线机是用变频器调节鼠笼机的转速。

下图中，左边的是欧姆龙的PLC，从左边开始第一个模块为电源，第二个为CPU，剩下的为I/O模块。

昆明电缆厂的核心控制就是张力控制，而张力控制就是要严格控制电动机的转速，使其既不能过快，也不能过慢，在控制电动机的转速时其所用的是欧陆590直流控制器。

四、欧陆590直流调速器

图二：昆明电缆厂所用欧陆590直流调速器

直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,上端和交流电源连接，下端和直流电动机连接，直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源，一路输入给直流电机砺磁（定子），一路输入给直流电机电枢（转子），直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流，调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况，必要时修正电枢电压输出，以此来再次调节电机的转速。590系列中所有的控制算法都由最新的高速16位微处理器（单片机）完成，控制软件的结构及微处理器的工作速度可保证所有控制回路的调节作用在主电路六个可控硅桥的转换时间之内完成，以保证电流环的的采样时间小于3.3ms（50Hz电源）或2.67ms（60HZ电源），速度环算法运算也可在此时间内完成，以获得优越的动态性能。

该直流调速器可应用于精密速度控制和张力控制，并广泛应用于机床、线缆、水泥、塑料、造纸、钢铁冶金、金属板材加工等行业，是高性价比的优质产品。

欧陆590直流控制器是全数字控制，直流控制稳定、可靠。

具有以下功能：

先进的PI调节
励磁调节器
通讯能力
再生式和非再生式模式
诊断功能：数字显示整机工作状态，锁存第一故障
内建功能模块：直径模块、锥度模块、转矩模块、速度模块等功能强大的功能模块。
图三：工程师向我们介绍欧陆590直流控制器

昆明电缆厂所用的核心部件除了欧陆590直流控制器以外，其所用的PLC编程器主要是德国的西门子（SIEMENS）公司生产的SIMATIC S7-200。

五、SIMATIC S7-200

德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的SIMATIC可编程序控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程序控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。

在1979年，微处理器技术被应用到可编程序控制器中，产生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。

最新的SIMATIC产品为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。

SIMATIC S7-200系统由硬件和工业软件两大部分构成，如下图所示：

SIMATIC S7-200系统CPU 22X系列PLC主机（CPU模块）的外形如下图所示：

SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。

u CPU 221具有6个输入点和4个输出点

u CPU 222具有8个输入点和6个输出点

u CPU 224具有14个输入点和10个输出点

u CPU 226具有24个输入点和16个输出点

CPU 221/222有4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。

CPU224/226有6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。

S7-200 CPU为每个主机数字量输入提供了脉冲捕捉功能，它可以使主机能够捕捉小于一个扫描周期的短脉冲，并将其保持到主机读到这个信号，但前提是只有通过滤波器后，脉冲捕捉才有效。此外，在一个给定的扫描周期内如果有不只一个脉冲，则只有第一个脉冲可以被捕捉到，几种情况下的脉冲捕捉波形如下图所示：

SIMATIC S7-200为自动化工程项目的所有阶段提供如下方便使用的功能：硬件和通信的规划、配置和参数的赋值；用户编程；文件编制；系统测试、起动、服务；过程控制；归档。 其的特点有：

Ø 采用多种标准

Ø 共享数据管理

Ø 工具系统集成化

Ø 开放化的系统

Ø 可重用的程序段

Ø 集成的诊断功能

图四：昆明电缆厂所用SIMATIC S7-200

图五：工程师正向我们详细介绍设备的构造

六、昆明电缆厂裸线分厂的控制回路和主回路的结构图

图六：昆明电缆厂串联机（连拉连挤）

采用欧陆，SIEMENS公司先进控制技术生产的各种功率容量的全数字直流传动装置，全数字交流变频装置，全数字交流串级调速装置，以上产品通过PC，PLC，DCS等控制方案和现场总线连接可以实现全自动化，智能化控制工程。产品和工程广泛应用在冶金轧钢，建材水泥，发电配，智能建筑，科研院校，造纸玻璃，通风供水,环境治理等众多领域。

七、结束语

通过这次实习活动，让我真正地领悟到了理论与实践相结合的重要性。

我是学自动化的，在书本上学过很多套经典理论，似乎通俗易懂，但从未付诸实践过，也许等到真正到一个公司的生产线上时，才会体会到难度有多大；我们在老师那里或书本上看到过很多精彩的自动化技术，似乎轻而易举，也许亲临其境或亲自上阵才能意识到自己能力的欠缺和知识的匮乏。实习期间，我拓宽了视野，增长了见识，体验到社会竞争的残酷，而更多的是希望自己在工作中积累各方面的经验，为将来自己做准备。毕业实习结束了，接下来是紧张的毕业设计。相信此次现场实习的经历将在毕业设计和我们以后的工作学习中产生巨大的作用！

机械设计毕业设计开题报告

　　相关范文：

　　超硬材料薄膜涂层研究进展及应用

　　摘要：CVD和PVD TiN，TiC，TiCN，TiAlN等硬质薄膜涂层材料已经在工具、模具、装饰等行业得到日益广泛的应用，但仍然不能满足许多难加工材料，如高硅铝合金，各种有色金属及其合金，工程塑料，非金属材料，陶瓷，复合材料(特别是金属基和陶瓷基复合材料)等加工要求。正是这种客观需求导致了诸如金刚石膜、立方氮化硼(c-BN)和碳氮膜(CNx)以及纳米复合膜等新型超硬薄膜材料的研究进展。本文对这些超硬材料薄膜的研究现状及工业化应用前景进行了简要的介绍和评述。
　　关键词：超硬材料薄膜；研究进展；工业化应用
　　1 超硬薄膜

　　超硬薄膜是指维氏硬度在40GPa以上的硬质薄膜。不久以前还只有金刚石膜和立方氮化硼(c-BN)薄膜能够达到这个标准，前者的硬度为50-100GPa(与晶体取向有关)，后者的硬度为50～80GPa。类金刚石膜(DLC)的硬度范围视制备方法和工艺不同可在10GPa～60GPa的宽广范围内变动。因此一些硬度很高的类金刚石膜(如采用真空磁过滤电弧离子镀技术制备的类金刚石膜(也叫Ta：C))也可归人超硬薄膜行列。近年来出现的碳氮膜(CNx)虽然没有像Cohen等预测的晶态β-C3N4那样超过金刚石的硬度，但已有的研究结果表明其硬度可达10GPa～50GPa，因此也归人超硬薄膜一类。上述几种超硬薄膜材料具有一个相同的特征，他们的禁带宽度都很大，都具有优秀的半导体性质，因此也叫做宽禁带半导体薄膜。SiC和GaN薄膜也是优秀的宽禁带半导体材料，但它们的硬度都低于40GPa，因此不属于超硬薄膜。

　　最近出现的一类超硬薄膜材料与上述宽禁带半导体薄膜完全不同，他们是由纳米厚度的普通的硬质薄膜组成的多层膜材料。尽管每一层薄膜的硬度都没有达到超硬的标准，但由它们组成的纳米复合多层膜却显示了超硬的特性。此外，由纳米晶粒复合的TiN／SiNx薄膜的硬度竟然高达105GPa，创纪录地达到了金刚石的硬度。

　　本文将就上述几种超硬薄膜材料一一进行简略介绍，并对其工业化应用前景进行评述。

　　2 金刚石膜

　　2．1金刚石膜的性质
　　金刚石膜从20世纪80年代初开始，一直受到世界各国的广泛重视，并曾于20世纪80年代中叶至90年代末形成了一个全球范围的研究热潮(Diamond fever)。这是因为金刚石除具有无与伦比的高硬度和高弹性模量之外，还具有极其优异的电学(电子学)、光学、热学、声学、电化学性能(见表1)和极佳的化学稳定性。大颗粒天然金刚石单晶(钻石)在自然界中十分稀少，价格极其昂贵。而采用高温高压方法人工合成的工业金刚石大都是粒度较小的粉末状的产品，只能用作磨料和工具(包括金刚石烧结体和聚晶金刚石(PCD)制品)。而采用化学气相沉积(CVD)方法制备的金刚石膜则提供了利用金刚石所有优异物理化学性能的可能性。经过20余年的努力，化学气相沉积金刚石膜已经在几乎所有的物理化学性质方面和最高质量的IIa型天然金刚石晶体(宝石级)相比美(见表1)。化学气相沉积金刚石膜的研究已经进人工业化应用阶段。

　　表 1 金刚石膜的性质
　　Table 1 Properties of chamond film

　　CVD 金刚石膜
　　天然金刚石

　　点阵常数 (Å)
　　3.567
　　3.567

　　密度 (g/cm3)
　　3.51
　　3.515

　　比热 Cp(J/mol,(at 300K))
　　6.195
　　6.195

　　弹性模量 (GPa)
　　910-1250
　　1220*

　　硬度 (GPa)
　　50-100
　　57-100*

　　纵波声速 (m/s)

　　18200

　　摩擦系数
　　0.05-0.15
　　0.05-0.15

　　热膨胀系数 (×10 -6 ℃ -1)
　　2.0
　　1.1***

　　热导率 (W/cm.k)
　　21
　　22*

　　禁带宽度 (eV)
　　5.45
　　5.45

　　电阻率 (Ω.cm)
　　1012-1016
　　1016

　　饱和电子速度 (×107cms-1)
　　2.7
　　2.7*

　　载流子迁移率 (cm2/Vs)

　　电子
　　1350-1500
　　2200**

　　空隙
　　480
　　1600*

　　击穿场强 (×105V/cm)

　　100

　　介电常数
　　5.6
　　5.5

　　光学吸收边 (□ m)

　　0.22

　　折射率 (10.6 □ m)
　　2.34-2.42
　　2.42

　　光学透过范围
　　从紫外直至远红外 ( 雷达波 )
　　从紫外直至远红外 ( 雷达波 )

　　微波介电损耗 (tan □)
　　＜ 0.0001

　　注:*在所有已知物质中占第一,**在所有物质中占第二,***与茵瓦(Invar)合金相当。

　　2．2金刚石膜的制备方法

　　化学气相沉积金刚石所依据的化学反应基于碳氢化合物(如甲烷)的裂解，如：
　　热高温、等离子体
　　CH4(g)一C(diamond)+2H2(g) (1)

　　实际的沉积过程非常复杂，至今尚未完全明了。但金刚石膜沉积至少需要两个必要的条件：(1)含碳气源的活化；(2)在沉积气氛中存在足够数量的原子氢。除甲烷外，还可采用大量其它含碳物质作为沉积金刚石膜的前驱体，如脂肪族和芳香族碳氢化合物，乙醇，酮，以及固态聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)，以及卤素等等。

　　常用的沉积方法有四种：(1)热丝CVD；(2)微波等离子体CVD；(3)直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)；(4)燃烧火焰沉积。在这几种沉积方法中，改进的热丝CVD(EACVD)设备和工艺比较简单，稳定性较好，易于放大，比较适合于金刚石自支撑膜的工业化生产。但由于易受灯丝污染和气体活化温度较低的原因，不适合于极高质量金刚石膜(如光学级金刚石膜)的制备。微波等离子体CVD是一种无电极放电的等离子体增强化学气相沉积工艺，等离子体与沉积腔体没有接触，放电非常稳定，因此特别适合于高质量金刚石薄膜(涂层)的制备。微波等离子体CVD的缺点是沉积速率较低，设备昂贵，制备成本较高。采用高功率微波等离子体CVD系统(目前国外设备最高功率为75千瓦，国内为5千瓦)，也可实现金刚石膜大面积、高质量、高速沉积。但高功率设备价格极其昂贵(超过100万美元)，即使在国外愿意出此天价购买这种设备的人也不多。直流电弧等离子体喷射(DC Arc P1asma Jet)是一种金刚石膜高速沉积方法。由于电弧等离子体能够达到非常高的温度(4000K-6000K)。因此可提供比其它任何沉积方法都要高的原子氢浓度，使其成为一种金刚石膜高质量高速沉积工艺。特殊设计的高功率JET可以实现大面积极高质量(光学级)金刚石自支撑膜的高速沉积。我国在863计划"75”和"95”重大关键技术项目的支持下已经建立具有我国特色和独立知识产权的高功率De Are Plasma Jet金刚石膜沉积系统，并于1997年底在大面积光学级金刚石膜的制备技术方面取得了突破性进展。目前已接近国外先进水平。

　　2．3金刚石膜研究现状和工业化应用
　　20余年来，CVD金刚石膜研究已经取得了非常大的进展。金刚石膜的内在质量已经全面达到最高质量的天然IIa型金刚石单晶的水平(见表1)。在金刚石膜工具应用和热学应用(热沉)方面已经实现了，产业化，一些新型的金刚石膜高技术企业已经在国内外开始出现。光学(主要是军事光学)应用已经接近产业化应用水平。金刚石膜场发射和真空微电子器件、声表面波器件(SAW)、抗辐射电子器件(如SOD器件)、一些基于金刚石膜的探侧器和传感器和金刚石膜的电化学应用等已经接近实用化。由于大面积单晶异质外延一直没有取得实质性进展，n一型掺杂也依然不够理想，金刚石膜的高温半导体器件的研发受到严重障碍。但是，近年来采用大尺寸高温高压合成金刚石单晶衬底的金刚石同质外延技术取得了显著进展，已经达到了研制芯片级尺寸衬底的要求。金刚石高温半导体芯片即将问世。

　　鉴于篇幅限制，及本文关于超硬薄膜介绍的宗旨，下面将仅对金刚石膜的工具(摩擦磨损)应用进行简要介绍。

　　2．4金刚石膜工具和摩擦磨损应用
　　金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度和良好化学稳定性的异性能组合(见表1)使其成为最理想的工具和工具涂层材料。
　　金刚石膜工具可分为金刚石厚膜工具和金刚石薄膜涂层工具。

　　2．4．1金刚石厚膜工具
　　金刚石厚膜工具采用无衬底金刚石白支撑膜(厚度一般为0．5mm～2mm)作为原材料。目前已经上市的产品有：金刚石厚膜焊接工具、金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜砂轮修整条、高精度金刚石膜轴承支架等等。

　　金刚石厚膜焊接工具的制作工艺为：金刚石自支撑膜沉积→激光切割→真空钎焊→高频焊接→精整。金刚石厚膜钎焊工具的使用性能远远优于PCD，可用于各种难加工材料，包括高硅铝合金和各种有色金属及合金、复合材料、陶瓷、工程塑料、玻璃和其它非金属材料等的高效、精密加工。采用金刚石厚膜工具车削加工的高硅铝合金表面光洁度可达V12以上，可代替昂贵的天然金刚石刀具进行“镜面加工"。金刚石膜拉丝模芯可用于拉制各种有色金属和不锈钢丝，由于金刚石膜是准各向同性的，因此在拉丝时模孔的磨损基本上是均匀的，不像天然金刚石拉丝模芯那样模孔的形状会由于非均匀磨损(各向异性所致)而发生畸变。金刚石膜修整条则广泛用于机械制造行业，用作精密磨削砂轮的修整，代替价格昂贵的天然金刚石修整条。这些产品已经在国内外市场上出现，但目前的规模还不大。其原因是：(1)还没有为广大用户所熟悉、了解；(2)面临其它产品(主要是PCD)的竞争；(3)虽然比天然金刚石产品便宜，但成本(包括金刚石自支撑膜的制备和加工成本)仍然较高，在和PCD竞争时的优势受到一定的限制。

　　高热导率(≥10W／em．K)金刚石自支撑膜可作为诸如高功率激光二极管阵列、高功率微波器件、MCMs(多芯片三维集成)技术的散热片(热沉)和功率半导体器件(Power ICs)的封装。在国外已有一定市场规模。

　　在国内，南京天地集团公司和北京人工晶体研究所合作在1997年前后率先成立了北京天地金刚石公司，生产和销售金刚石膜拉丝模芯、金刚石膜修整条和金刚石厚膜焊接工具及其它一些金刚石膜产品。该公司大约在2000年左右渡过了盈亏平衡点，但目前的规模仍然不很大。国内其它一些单位，如北京科技大学、河北省科学院(北京科技大学的合作者)、吉林大学、核工业部九院、浙江大学、湖南大学等都具有生产金刚石厚膜工具产品的能力，其中有些单位正在国内市场上小批量销售其产品。

　　2．4．2金刚石薄膜涂层工具
　　金刚石薄膜涂层工具一般采用硬质合金工具作为衬底，金刚石膜涂层的厚度一般小于30lxm。金刚石薄膜涂层硬质合金工具的加工材料范围和金刚石厚膜工具完全相同，在切削高硅铝合金时一般均比未涂层硬质合金工具寿命提高lO～20倍左右。在切削复合材料等极难加工材料时寿命提高幅度更大。金刚石薄膜涂层工具的性能与PCD相当或略高于PCD，但制备成本比PCD低得多，且金刚石薄膜可以在几乎任意形状的工具衬底上沉积，PCD则只能制作简单形状的工具。金刚石薄膜涂层工具的另一大优点是可以大批量生产，因此成本很低，具有非常好的市场竞争能力。

　　金刚石薄膜涂层硬质合金工具研发的一大技术障碍是金刚石膜与硬质合金的结合力太差。这主要是由于作为硬质合金粘接剂的Co所引起。碳在Co中有很高的溶解度，因此金刚石在Co上形核孕育期很长，同时Co对于石墨的形成有明显的促进作用，因此金刚石是在表面上形成的石墨层上面形核和生长，导致金刚石膜和硬质合金衬底的结合力极差。在20世纪80年代和90年代无数研究者曾为此尝试了几乎一切可以想到的办法，今天，金刚石膜与硬质合金工具衬底结合力差的问题已经基本解决。尽管仍有继续提高的余地，但已经可以满足工业化应用的要求。在20世纪后期，国外出现了可以用于金刚石薄膜涂层工具大批量工业化生产的设备，一次可以沉积数百只硬质合金钻头或刀片，拉开了金刚石薄膜涂层工具产业化的序幕。一些专门从事金刚石膜涂层工具生产的公司在国外相继出现。

　　目前，金刚石薄膜涂层工具主要上市产品包括：金刚石膜涂层硬质合金车刀、铣刀、麻花钻头、端铣刀等等。从目前国外市场的销售情况来看，销售量最大的是端铣刀、钻头和铣刀。大量用于加工复合材料和汽车工业中广泛应用的大型石墨模具，以及其它难加工材料的加工。可转位金刚石膜涂层车刀的销售情况目前并不理想。这是因为可转位金刚石膜涂层刀片的市场主要是现代化汽车工业的数控加工中心，用于高硅铝合金活塞和轮毂等的自动化加工。这些全自动化的数控加工中心对刀具性能重复性的要求十分严格，目前的金刚石膜涂层工具暂时还不能满足要求，需要进一步解决产品检验和生产过程质量监控的技术。

　　目前国外金刚石膜涂层工具市场规模大约在数亿美元左右，仅仅一家只有20多人的小公司(美国SP3公司)，去年的销售额就达2千多万美元。

　　国内目前尚无金刚石膜涂层产品上市。国内不少单位，如北京科技大学、上海交大、广东有色院、胜利油田东营迪孚公司、吉林大学、北京天地金刚石公司等都在进行金刚石膜涂层硬质合金工具的研发，目前已在金刚石膜的结合力方面取得实质性进展。北京科技大学采用渗硼预处理工艺(已申请专利)成功地解决了金刚石膜的结合力问题，所研制的金刚石膜涂层车刀和铣刀在加工Si-12％AI合金时寿命可稳定提高20-30倍。并已成功研发出“强电流直流扩展电弧等离子体CVD"金刚石膜涂层设备(已申请专利)。该设备将通常金刚石膜沉积设备的平面沉积方式改为立体(空间)沉积，沉积空间区域很大，可容许金刚石膜涂层工具的工业化生产。该设备可保证在工具轴向提供很大的金刚石膜均匀沉积范围，因此特别适合于麻花钻头、端铣刀之类细长且形状复杂工具的沉积。目前已经解决这类工具金刚石膜沉积技术问题，所制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头在加工碳化硅增强铝金属基复合材料时寿命提高20倍以上。目前能够制备的金刚石膜涂层硬质合金钻头最小直径为lmin。目前正在和国内知名设备制造厂商(北京长城钛金公司)合作研发工业化商品设备，生产能力为每次沉积硬质合金钻头(或刀片)300只以上，预计年内可投放国内外市场。
　　3 类金刚石膜(DLC)

　　类金刚石膜(DLC)是一大类在性质上和金刚石类似，具有8p2和sp3杂化的碳原子空间网络结构的非晶碳膜。依据制备方法和工艺的不同，DLC的性质可以在非常大的范围内变化，既有可能非常类似于金刚石，也有可能非常类似于石墨。其硬度、弹性模量、带隙宽度、光学透过特性、电阻率等等都可以依据需要进行“剪裁”。这一特性使DLC深受研究者和应用部门的欢迎。

　　DLC的制备方法很多，采用射频CVD、磁控溅射、激光淀积(PLD)、离子束溅射、真空磁过滤电弧离子镀、微波等离子体CVD、ECR(电子回旋共振)CVD等等都可以制备DLC。

　　DLC的类型也很多，通常意义上的DLC含有大量的氢，因此也叫a：C—H。但也可制备基本上不含氢的DLC，叫做a：c。采用高能激光束烧蚀石墨靶的方法获得的DLC具有很高的sp3含量，具有很高的硬度和较大的带隙宽度，曾被称为“非晶金刚石”(Amorphorie Diamond)膜。采用真空磁过滤电弧离子镀方法制备的DLC中sp3含量也很高，叫做Ta：C(Tetragonally Bonded Amorphous Carbon)。

　　DLC具有类似于金刚石的高硬度(10GPa-50GPa)、低摩擦系数(0．1一0．3)、可调的带隙宽度(1_2eV～3eV)、可调的电阻率和折射率、良好光学透过性(在厚度很小的情况下)、良好的化学惰性和生物相容性。且沉积温度很低(可在室温沉积)，可在许多金刚石膜难以沉积的衬底材料(包括钢铁)上沉积。因此应用范围相当广泛。典型的应用包括：高速钢、硬质合金等工具的硬质涂层、硬磁盘保护膜、磁头保护膜、高速精密零部件耐磨减摩涂层、红外光学元器件(透镜和窗口)的抗划伤、耐磨损保护膜、Ge透镜和窗口的增透膜、眼镜和手表表壳的抗擦伤、耐磨掼保护膜、人体植入材料的保护膜等等。

　　DLC在技术上已经成熟，在国外已经达到半工业化水平，形成具有一定规模的产业。深圳雷地公司在DLC的产业化应用方面走在国内前列。不少单位，如北京师范大学、中科院上海冶金所、北京科技大学、清华大学、广州有色院、四川大学等都正在进行或曾经进行过DLC的研究和应用开发工作。
　　DLC的主要缺点是：(1)内应力很大，因此厚度受到限制，一般只能达到lum～21um以下；(2)热稳定性较差，含氢的a：C-H薄膜中的氢在400℃左右就会逐渐逸出，sp2成分增加，sp3成分降低，在大约500℃以上就会转变为石墨。

　　5 碳氮膜

　　自从Cohen等人在20世纪90年代初预言在C-N体系中可能存在硬度可能超过金刚石的β-C>3N4相以后，立即就在全球范围内掀起了一股合成β-C3N4的研究狂潮。国内外的研究者争先恐后，企图第一个合成出纯相的β-C3N4晶体或晶态薄膜。但是，经过了十余年的努力，至今并无任何人达到上述目标。在绝大多数情况下，得到的都是一种非晶态的CNx薄膜，膜中N／C比与薄膜制备的方法和具体工艺有关。尽管没有得到Cohen等人所预测超过金刚石硬度的β-C3N4晶体，但已有的研究表明CNx薄膜的硬度可达15GPa-50GPa，可与DLC相比拟。同时CNx薄膜具有十分奇特的摩擦磨损特性。在空气中，cNx薄膜的摩擦因数为O.2-O.4，但在N2，CO2和真空中的摩擦因数为O.01-O.1。在N2气氛中的摩擦因数最小，为O．01，即使在大气环境中向实验区域吹氮气，也可将摩擦因数降至0.017。因此，CNx薄膜有望在摩擦磨损领域获得实际应用。除此之外。CNx薄膜在光学、热学和电子学方面也可能有很好的应用前景。

　　采用反应磁控溅射、离子束淀积、双离子束溅射、激光束淀积(PLD)、等离子体辅助CVD和离子注人等方法都可以制备出CNx薄膜。在绝大多数情况下，所制备薄膜都是非晶态的，N／C比最大为45％，也即CNx总是富碳的。与C-BN的情况类似，CNx薄膜的制备需要离子的轰击，薄膜中存在很大的内应力，需要进一步降低薄膜内应力，提高薄膜的结合力才能获得实际应用。至于是否真正能够获得硬度超过金刚石的B-C3N4，现在还不能作任何结论。

　　6 纳米复合膜和纳米复合多层膜

　　以纳米厚度薄膜交替沉积获得的纳米复合膜的硬度与每层薄膜的厚度(调制周期)有关，有可能高于每一种组成薄膜的硬度。例如，TiN的硬度为2l GPa，NbN的硬度仅为14GPa，但TiN／NbN纳米复合多层膜的硬度却为5lGPa。而TiYN／VN纳米复合多层膜的硬度竞高达78GPa，接近了金刚石的硬度。最近，纳米晶粒复合的TiN／SiNx薄膜材料的硬度达到了创记录的105GPa，可以说完全达到了金刚石的硬度。这一令人惊异的结果曾经过同一研究组的不同研究者和不同研究组的反复重复验证，证明无误。这可能是第一次获得硬度可与金刚石相比拟的超硬薄膜材料。其意义是显而易见的。

　　关于为何能够获得金刚石硬度的解释并无完全令人信服的定论。有人认为在纳米多层复合膜的情况下，纳米多层膜的界面有效地阻止了位错的滑移，使裂纹难以扩展，从而引起硬度的反常升高。而在纳米晶粒复合膜的情况下则可能是在TiN薄膜的纳米晶粒晶界和高度弥散分布的纳米共格SiNx粒子周围的应变场所引起的强化效应导致硬度的急剧升高。

　　无论上述的理论解释是否完全合理，这种纳米复合多层膜和纳米晶粒复合膜应用前景是十分明朗的。纳米复合多层膜不仅硬度很高，摩擦系数也较小，因此是理想的工具(模具)涂层材料。它们的出现向金刚石作为最硬的材料的地位提出了严峻的挑战。同时在经济性上也有十分明显的优势，因此具有非常好的市场前景。但是，由于还有一些技术问题没有得到解决，目前暂时还未在工业上得到广泛应用。

　　可以想见随着技术上的进一步成熟，这类材料可能迅速获得工业化应用。虽然钠米多层膜和钠米晶粒复合膜已经对金刚石硬度最高的地位提出了严峻的挑战，但就我所见，我认为它们不可能完全代替金刚石。金刚石膜是一种用途十分广泛的多功能材料，应用并不局限于超硬材料。且金刚石膜可以做成厚度很大(超过2mm)的自支撑膜，对于纳米复合多层膜和纳米复合膜来说，是无论如何也不可能的。

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工业产品造型设计感想论文

工业产品造型设计，是指对产品立体和平面的几何形状设计，产品外观的设计必须按照美学的原则符合人们对美的需求，并且要依据人机工程学对产品外观进行具体设计，以符合人们使用的视觉化形象。下文是我为大家整理的关于工业产品造型设计论文的内容，欢迎大家阅读参考!

浅谈工业产品造型设计技术

摘要：首先介绍工业产品造型设计技术的内涵、意义、地位和作用，即此设计是解决人造物与人之间的关系问题。本文对此设计技术的前沿和发展趋势进行论述。最后简述此技术具有可实现综合性产品开发软件环境和周期短、造型风格多等发展特点。

关键词：造型设计技术数字化技术高感情设计 文化 力

1.概述

1.1工业产品造型设计技术的内涵

所谓工业产品造型设计技术是工业设计技术的核心，其内涵和意义随工业设计技术而发展。从技术领域的角度看，工业产品造型设计是解决人造物与人之间的关系问题，例如汽车的安全性、舒适性、美观性和工作、生存环境与空间的合理性等。

工业产品造型设计是从人造物与人的关系出发，尤其是从人的需求、市场的需求，从人的生活和工作方式与质量的角度出发，全面提高产品的设计质量。而不向工程设计那样，主要是解决人造物中“物与物”之间的关系问题(如机械、设备、交通工具的结构设计，具体地说：如汽车的汽缸与活塞、机床的刀具与工件等之间的运动关系等)。

工业产品造型设计技术是指一个构思与表达的过程。设计构思是受 市场营销 学、普通心理学、消费心理学、人机工程学、技术美学和现代科学技术等因素的约束而形成的。表达设计即传达设计思想的 方法 为表现技法：可以从简单、传统手工绘制的效果图和外观模型到复杂的计算机辅助设计效果图、电子模型和以快速成型方式完成的精确效果模型。同时此技术是典型的多方案设计技术。技术应用的成效取决于设计技术和手段的完善以及设计师的设计创新能力和文化艺术修养等。

1.2意义、地位和作用

工业设计是我国一门新兴的、综合性的应用科学，是科学与艺术浑然一体的专业技术，在促进产品升级换代，提高国际国内市场占有率，树立产品形象、企业形象和创造知名品牌等方面起着不可替代的重要作用。对于当今我国建立与国际接轨的设计技术体系，创造中国自己的知名品牌和知名企业，树立中国产品形象的地位，发展具有中国文化特色的设计造型风格，参与国际国内市场竞争，有着特别重要的意义。

将工业产品造型设计技术最先应用于大规模制造业的，是美国的一些大型公司企业：如通用电器(GE)、柯达(KODAK)、福特(FORD)、波音(BOEING)等。到上世纪90年代，在一些工业发达国家，工业产品造型设计技术和工业设计 教育 已形成体系，并为工业制造业和跨国公司竞争提供了相关的技术和人才，为此受到各国政府和私人企业的重点资助。由于工业产品造型设计是解决人造物与人之间的关系问题，从其技术内涵来看，工业产品造型设计的工业产品不仅是工程技术的载体，而且是文化艺术的载体，因此，该设计不是一个可有可无的工作，而是与人类生存休戚相关的重要设计内容。

工业产品造型设计技术既有独特性又有与 其它 技术的相关性。因此该技术的应用和发展需要不断完善与相关技术的配套和协调，从而构成有效的设计体系。

2.工业产品造型设计技术前沿分析

2.1当前需要

影响现代工业产品造型设计技术的基本因素包括：现代技术条件、现代生产条件、现代经济和市场状况、现代文化艺术风格和现代社会价值标准等。因此当前对工业产品造型设计技术的需求将取决于我国现代化的进程。

现代世界经济的主要特征是市场调节与市场竞争，工业产品造型设计则是面向人和面向市场的技术。世界各大跨国公司以其雄厚的才力物力和世界知名品牌的优势，迫使我国务必要全面提高设计品质，以在全球竞争中得以生存和发展。为此工业产品造型设计技术起着不可替代的重要作用。

2.2发展趋势

工业产品造型设计发展特别注重设计方法及设计手段的现代化，现代工业产品造型设计方法和设计技术是建立在电脑技术、人机工程、价值工程、技术美学、设计方法学和设计管理等学科基础上的。特别是计算机辅助工业设计(CAID)将成为该设计不可缺少的工具。

CAID 的基础是对现代设计技术的深入研究。科学方法特别是数理统计(如多元分析)方法将大量应用于设计分析和市场分析，如大众审美模型、舒适性模型、色彩形象尺度模型和用户模型等。

工业产品造型设计方法的技术对象将从单个产品的造型设计发展为产品的研发(Research &Development)策划技术，使产品开发始终围绕市场和人的需求，特别注重企业无形资产的开发，如品牌、形象等。

3.工业产品造型设计技术的发展特点

第一，计算机辅助工业设计是工业产品造型设计领域的前沿，这不仅意味着设计手段的改变，同时改变了工业产品造型设计的 思维方式 。特别是国际上的一些软件公司推出一批操作简便，功能强大的 CAD 软件。这些软件大都能完成三维造型、上色、赋予材料质感、三维动画、工程制图、工程分析、CAD/CAM 转换等功能等，为工业产品造型设计提供了良好的软件平台。在这些工作平台上开发的应用软件，可进行各类机械产品的设计，实现从产品概念、零部件设计、结构设计、机构设计、装配、外观造型及动画演示直到工程制造全部过程计算机化。因此，在此类软件平台上实现 CAID/CAE/CAM 三位一体的综合性产品开发软件环境是工业产品造型设计技术发展的重要特点。

第二，工业产品造型设计技术发展的另一个特点是，设计周期越来越短，造型风格多样化。因此，对“市场的快速响应”要求更详细的市场定位，更大规模的数据库和更快速的信息传递。

参考文献：

[1]陈洁，刘垂玖，杨秀梅.虚拟技术在产品造型设计中的应用研究[J].重庆科技学院学报(自然科学版)，2005，(2).

[2]张荣强.产品造型设计特征建模技术分析[J].机械设计与制造，2005，(12).

[3]王琪，刘永贤，刘彪.协同设计环境下的产品造型技术[J].制造技术与机床，2006，(9).

[4]何风梅，赵灿.快速原型制造技术在工业产品造型设计及制造中的应用[J].机械设计与制造，2006，(11).

[5]王伟.基于产品工艺性的造型设计方法分析[J].机械研究与应用，2007，(3).

[6]郭琦，赵江洪.产品造型设计中理性与感性结合的设计方法研究[J].艺术与设计(理论)，2007，(5).

浅析产品造型设计三要素

工业产品造型设计，是指对产品立体和平面的几何形状设计，产品外观的设计必须按照美学的原则符合人们对美的需求和依据人机工程学对产品外观进行具体设计以符合人们使用的视觉化形象。影响产品外观的因素很多，例如产品的加工工艺、构造、材料、形态、色彩、结构等都可以决定产品的外观，所以对产品进行外观造型设计时必须综合考虑以上要素。

产品设计是形式与功能的统一，产品是功能的载体，产品失去功能就失去了它存在的意义，也就是形式必须依据功能而存在，在现代产品设计中，产品造型设计师必须掌握巧妙的将产品的功能与形式结合才能设计出完美的产品造型。

一般而言，产品的形式也可以理解为造型，产品造型设计师的主要职责是在现代技术的基础上结合运用美学原理给用户带来最佳的问题解决方案，产品造型设计正是在综合考虑设计材料、色彩及形态前提下，结合运用现代美学、人机工程学等学科，秉着以人为本的设计理念，旨在为客户提供最佳的问题解决方案。

一、设计材料

产品造型设计首要要素是与产品造型存在很大关系的设计材料，设计材料作为产品造型的基础和根本，一个合格的产品造型设计不是单单的产品形态上的设计，同样包括造型设计能不能达到设计的目的，材料的选择能不能满足产品的功能。例如，用于高温环境中的产品与用于常温环境中的产品在设计材料选择上就应该不同。作为一个合格的产品设计师在进行产品造型设计时就应该综合考虑如何选择设计材料，材料的加工工艺，成型技术的应用，这些要素会直接影响到产品的外观，在目前科技高速发展的背景下，设计材料也日新月异，材料的特性及材料的加工方式越来越多，这就要求产品设计师要掌握各种不同材质的特性及加工方式。

同时，材料自身的质感对产品设计的造型装饰起决定性的作用，很多产品造型设计往往就是运用设计材料的自身材质特性达到实用和美观的设计目的。例如，时下流行的很多设计为不锈钢设计，不锈钢材质本身强烈的明暗对比，突显产品的豪华，使得它成为了造型设计的第一设计材料，同时，对不锈钢材料的加工制作相对而言比较简单。如对需要加工的不锈钢板可采用冲孔、弯曲、铆接、冲压、腐蚀、激光 雕刻 、切割、表面处理(氧化、喷砂、抛光、涂饰、拉丝)等手段加工工艺，就会使产品的表面形成不同的产品形象的视觉效果。

在产品造型设计过程中，设计师惯用的手法是采用材质本身的质感完成功能与美观结合，例如，材质的冷暖(不锈钢与木材的结合)、材质的软硬(皮革与金属的结合)、材质的光滑与粗糙(橡胶与玻璃的结合)等，这样的设计在我们现实生活中时常可以发现。

作为优秀的设计师必须掌握设计材料的选择原则：一、从产品的功能和性能方面出发，有的产品造型对设计材料要求比较高，有的产品造型对设计材料要求比较低，这些要求设计师从材料的寿命、物化性能、加工工艺等方面综合考虑选择合适的材料;二、从产品的视觉表现因素而定，如对产品形态要求，有的材料加工成型简单，有的材料加工不容易成型。例如，金属加工相对而言难以曲面成型，所以我们很少看到运用金属加工成多曲面的成品，而塑料作为产品造型设计的主要设计材料，它加工相对简单通过模具能出复杂的曲面，故目前看到的复杂曲面产品几乎全是塑料制品，这就是为什么塑料成为了工业造型设计的第一设计材料。

忽略产品的功能和性能，单纯从产品的视觉效果来看，同一产品可以选用不同的材质，然后通过后期的处理可以达到相同效果。这就是产品造型设计的要素二色彩的美观作用。

二、色彩

色彩在产品形象设计中起到非常重要的作用，在视觉传达中它更快速、更感性和更直接，它通过消费者的感官直接将设计师的设计信息传达给消费者，对消费者是否想占有产品起到根本的作用。

色彩在产品造型设计中主要通过使用涂料来获得，包含在产品成型加工过程中添加颜料和后期的涂装。

色彩在产品造型设计中发挥的作用主要有保护材料和对产品造型的装饰，在工业造型中，很多产品的造型采用金属和塑料，金属材料在外界环境中的作用下，很容易被氧化、侵蚀和腐蚀，塑料材料长期受到阳光的照射而老化、变脆、很容易被破坏，因此，作为造型设计的主要设计材料，金属和塑料都要通过涂料来保护，以到达延长产品使用寿命的目的。工业产品造型的美观程度除了产品造型形态外，色彩的运用对产品造型美观程度起到很大的作用，色彩在现代产品造型设计中已经成为人类情感的需求，它美化产品，美化人类心理，所以在产品造型设计过程中，要很好的利用色彩，灵活多样的色彩组合设计，使得一款产品对消费者而言有了更多的选择，从而，增加了产品的竞争力。

色彩的手法主要有刷涂、擦涂、喷涂、浸涂、淋涂、电泳涂、粉末涂等，不同的涂装方法在产品形象设计中形成和产生不同的视觉，例如：刷涂工艺，工效较低，涂装效果较差，表面色彩附着力弱，容易剥落;喷涂工艺，产品的表面色彩着色比较均匀细腻，色彩附着力弱，容易剥落;浸涂工艺使产品表面色彩光滑，但由于加工工艺的原因，涂料上色不均匀，有波纹状;淋涂工艺能使产品表面色彩质感厚重;电泳涂装工艺可以使产品的涂装色彩产生较强的附着力，获得细致、精密、光亮的表层外观;粉末涂工艺可以使产品的色彩具有与电泳涂装工艺相同的具有较强的附着力，还可以出一些其他涂装工艺达不到的效果，例如，增加产品表面的粗糙度等。

产品造型设计中的色彩选择原则：满足产品功能的需求，例如校车为了强调安全，选用黄色作为主色调，黄色鲜明，在很远处就能引起人的注意;满足人机工程学，色彩设计应使操作者心情愉快、有安全感，我们就要从人机出发，考虑使用者在使用过程中的心情，如色彩搭配不当，很容易造成较差的效果。

例如，医疗设备，很多场合是要为病人提供相对平静的心态所以很多医疗器械是白色或蓝色，如果采用红色会造成病人心情紧张反而不利于治疗;满足产品使用环境的要求，产品是在一定的环境中使用的，从产品系统设计角度出发，我们的设计就必须与环境相协调，但不是一味的不考虑产品的实际使用环境，单独对产品进行设计，毕竟产品要被使用才能实现设计的价值;

色彩的选择要符合美学的原则，设计过程中要讲色彩的对比与协调、稳定与均衡、节奏与韵律等原则有效的运用;符合大众时代的审美要求，一个产品从很多方面反映产品设计时代的信息，我们可以从众多方面了解产品的时代审美观念，作为产品造型设计师要紧跟时代特征，将时代信息融入到设计过程中，包含于产品造型中，把色彩作为产品造型反映时代信息的主要因素，时代变化导致人们对色彩的审美标准也随之变化，没有绝对的时代色，只有变化的时代主色;色彩的选择要与色彩工艺加工成本相联系，现代的产品造型设计一般只有一到二种色彩(不考虑 儿童 产品的造型设计)，主要原因与工艺和成本有关，例如，注塑成型的产品，一个色彩就需要一套模具，一套模具的成本就很高，所以从制造商角度出发，节约制作成本也就是尽可能使用一种或者两种色彩来完成产品，这是受制约于加工工艺的原因。

通过采用以上这些原则使得产品色彩的搭配能满足大众的心理需求，符合绝大部分消费者的喜爱，降低产品设计研发的成本，从而有效的提高产品竞争力。

三、形态

产品造型设计的核心是产品的形态美设计，它是在设计师系统地对市场调研材料分析的前提下，对产品造型设计精确定位的基础上开展的设计，虽然对设计而言，设计手段多种多样，但它遵循美学特点和规律，例如：

稳定性，产品设计的一个重要原则就是稳定性，一个产品如果从视觉上存在头重脚轻的感觉，给顾客的第一反应自然是产品不可靠，通常在进行产品设计时，我们通常通过加大、加宽、加重底盘的方式来降低产品的物理中心和视觉中心，从而让产品更稳定、更可靠;

独创性，旨在强调在进行产品造型设计时不是一味的去模仿复制，而是在科学、合理的基础上使得产品给人独特新颖的感觉，它通常在形态、材料、结构等方面反应;秩序性，在统一中寻找变化，在变化中追求统一，在开展工业造型设计从产品形态变化的要素中找到统一，它强调是一种整体美，我们常见的有组合化设计;

体量感，产品造型设计的出发点是人机工程学，它强调产品必须符合使用者的要求，让使用者使用更方便，更舒适，很多产品的设计受到体量感的限制，譬如，一个手握式的操作方式的产品操作部位就不超过手的活动范围，一旦超过范围使用者就不能舒适的使用;动感性，产品形态的设计往往被设计师赋予很强的动感，目前很多产品采用流线型设计，小到鼠标大到飞机，流线型设计越来越广泛很大一部分原因是出于动感，这里不排除其他要素，例如，飞机的流线型出于空气动力的需求。

产品造型形态设计可采用基本的造型规律：分割、聚集(组合)，分割是以基本几何体为母体，对立体表面的分割产生新的形态，而聚集(组合)是通过将各种基本体进行集聚以产生新的几何状物体，它可以使用相同或相似的基本体，也可以使用完全不同的基本体进行集聚。

结语

工业产品造型设计不再是简单的脱离实际的纯艺术、纯美术，它是运用与工业生产对产品的设计和加工提供一个可行、可靠的技术方案，也就是“能设计出就能生产出”，毕竟产品造型设计源于生产，高于生产，如果产品造型脱离以上要素，它将不再是纯粹意义上的工业造型设计，而是纯美术，对实际的工业生产和加工不提供有效的信息，也就失去了它存在的意义。

参考文献：

[1]桂元龙,徐向荣.工业设计材料与加工工艺[M].北京理工大学出版社,2007.

[2]刘国余,沈杰.产品基础形态设计[M].中国轻工业出版社,2000.

[3]李瑞姣.产品外观设计三要素[J].时代内刊,2010(2).

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