資源簡介

(共85張PPT)
地質版《技術與設計1》
第四節 原型與模型的制作
第四章 展示設計成果
第四章 展示設計成果
第四節 模型或原型的制作
由NordriDesign提供
www.nordridesign.com
學習目標
1、認識模型或原型的制作是設計過程的重要環節。
2、能根據設計需要和現實條件作出合理的制作決策。
3、能按照自己的決策和設計方案制作出原型（或模型）
4、培養科學態度和認真細致的作風。
:設計的一般過程
1.發現與明確問題　　
2.制定設計方案　　
3.制作模型或原型　　
4.測試、評估及優化　　
5.產品的使用和維護
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原型的概念
通常是第一個能全面反映產品功能的形體，它廣泛應用于新產品的開發中，有時原型就是最終產品。
原型的作用
（1）有利于對設計方案的實現效果進行評估。
（2）有利于實現對于大規模生產的生產技術與成本的估算。
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既然原型具有許多作用和優點，那么是不是所有的產品都是直接制備原型的呢？
模型
什么叫模型？
　　模型（model）是根據實物、設計圖樣或構思，按比例、生態或其他特征制成的與實物相
　似的一種物體。
　　“神州三號”中的模擬人有什么特征？
想不想自己親自動手制作模型？
同學們都知道哪些模型呢？
　　“大東方號”首航失敗的原因是什么？　　　事后設計師吸取到了什么教訓？
案例分析
世界七大工業奇跡之“大東方號”
模型具有什么功能？
模型可幫助分析設計的可能性
——降低風險，減少損失
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巨輪——大東方號
案例分析：“大東方號”輪船
1851年，燃煤蒸汽機帆船客輪“大東方號”，在倫敦開始建造。由于“大東方號”的船長為當時一般船的六倍，沒有縱深那么長的船臺來建造，所以采用側面下水的橫向船臺建造。當1857年11月7日下水典禮那天，“大東方號”只側滑行了3尺距離，再也不肯滑下水。 “大東方號”集中了當時世界上最先進的各種動力設備，邀請了著名的造船專家。雖然集中了當時造船技術的精華，但還是造成了動力設備與龐大船體的動力需要不匹配，造成了首航失敗。
案例分析：“大東方號”輪船
“ 大東方號”首航失敗說明了什么
“ 大東方號”首航失敗說明了什么
模型制作 技術試驗
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大東方號之悲劇：
“大東方號”集中了當時世界上最先進的各種動力設備，邀請了著名的造船專家，想制造一艘世界上最大、航速最快的遠洋輪船，但最后失敗了。其根本原因是一次的完成圖紙設計后就直接施工制造的《大東方號》輪船，雖然集中了當時造船技術的精華，但還是造成了動力設備與龐大船體的動力需要不匹配。
啟 發
從“大東方號”事件我們不難看出有時直接制作原型是不行的。在很多情況下，模型是很好的替代品。接下來我們就來學習有關模型的知識。
為什么要進行“模擬人”試驗？
案例分析
神州五號
“神州三號”中的模擬人
模型可幫助分析設計的可能性
——降低風險，減少損失
案例分析：“神州三號”飛船中的模擬人
神舟三號飛船是我國首次完全模擬載人狀態進行的飛行試驗。神舟三號是無人飛船，可船艙里卻安坐了一名矮小結實的“小伙子”，這是飛船上新添的模擬人設備。雖說是假人，可“他”卻會“呼吸”、能“排汗”，皮膚很軟就像真人。
問題討論
宋朝的喻皓于公元989 年在京城汴梁（現在的開封）建造8 角13 層的開寶寺木塔時，也是事先制造了一個小模型，進行研究、修改，然后才動工興建。
案例分析
模型可幫助分析設計的可能性
——降低風險，減少損失
模型可使設計對象具體化
——可視、可觸、可控制
模型可使設計對象具體化
——可視、可觸、可控制
馬上行動
舉例說明你知道的模型還有哪些？
"神舟飛船"模型
張衡設計的天體運行模型:渾天儀
2008北京奧運會主會場模型
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合適的結構、相應的加工工藝和三維實體表現的方法，來表現產品的設計構思和模擬產品的形態結構。模型制作既是一種設計表達方式，又是設計過程中不可缺少的分析、評價、評論手段，甚至某些工藝環節只有通過模型制作，才能確定其設計變為產品的可能性。
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產品設計方案通過平面表達將意圖表達出來，同時用透視、光影與色彩形象化地表現圖形，預示未來的發展，為方案的討論交流以及進一步發展設計提供了一定的信息和技術依據。模型制作則是在此基礎上，運用三維形態，真實地反映三維空間中物體的尺度、比例、細節、材料、技術、表面處理等合理性，提供了產品設計評估所需要的、更全面的信息和技術數據。
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模型制作不但能夠將美好的創意變為具體的、生動的形體，而且在模型制作中，通過不斷研究、分析整體形態的各個角度，各個方面，各種線條，各種連接構造原理，各種材料以及它們之間的關系等，能直觀地檢驗自己的設計意圖，并在對模型的修改中，使其設計方便、快速地得到信息。
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多功能學習用品盒（架）模型：
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（一）制作模型的基本知識：
1.制作模型的一般步驟：
1）選擇合適的材料。
2）根據本地的條件，準備適當的工具和加工設備。
3）按設計圖樣劃線。
4）對材料進行鋸割、切削等加工。5）裝配。
6）對模型進行表面處理。
7）對產品的外觀造型和色彩進行評議；對產品的結構、功能進行檢測和試驗，檢驗是否符合設計要求。
8）對設計方案進行修改，做成模型。
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2. 多功能學習用品盒（架）模型過程中的應注意的事項：
1）選擇廢、舊材料來做，這樣可節省制作成本。如各種飲料瓶等。
2）選擇易加工的材料來做，這樣可節省制作時間，提高制作的成功率。如各種沐浴露的塑料瓶等。
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3）選擇特型材料來做，這樣不但可以節省成本，還可使作品有個漂亮的外觀。如各種玩具的塑料外殼等。
4）強調在制作多功能學習用品盒（架）的過程中應遵守的安全操作規程。
（1）刀、鋸、錘、鉗、鉆等利器的安全操作要領。
（2）安全用電的基本常識。
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3.制作多功能學習用品盒（架）模型：
在制作模型之前，首先欣賞一組同學的多功能學習用品盒（架）的制作過程，或許對你們的制作有所幫助和啟迪。
（一）看圖備料：
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根據圖樣作形體分析，多功能學習用品盒由一塊底板，前、后、左、右四塊圍板和中間一塊隔板組成，外加一個現成的筆筒。筆筒用一個合適的廣口玻璃瓶代替。板材選用中密度纖維板（也可選用松木、梓木等軟質或軟硬適中的木料），聯接方式采用釘聯接，筆筒用膠粘在底板上。各構件的形狀、尺寸如下：
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編號 名稱 成料尺寸 毛料尺寸 數量 備注
1 底板 340×220 350×220 1 中密度纖維板，厚10
2 前圍板 340×100 350×110 1 中密度纖維板，厚10
3 后圍板 340×100 350×110 1 中密度纖維板，厚10
4 左圍板 210×50 220×60 1 中密度纖維板，厚10
5 隔板 190×100 200×110 1 中密度纖維板，厚10
6 右圍板 210×100 220×110 1 中密度纖維板，厚10
7 筆筒 約Φ70×100 1 用廣口玻璃瓶代用
8 元釘 適量 規格15~20
9 白乳膠 適量
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（二）下料：
⒈ 畫線
按照毛料尺寸，在板材上畫線。畫線時要利用角尺以一條平直的邊為基準，將垂直線、平行線畫準確。（圖4-49）
⒉ 鋸割
根據畫線，將各構件依次鋸下來。（可用中、小齒的木工據，也可用粗齒鋼鋸代替。）
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鋸割時應注意的要領是：
⑴ 注意姿勢正確（模仿老師的正確姿勢，包括握鋸、身姿、腳姿）。
⑵ 工件必須把持牢靠，可利用左手和左腳壓踩，如用夾壓工具更好。
⑶ 起鋸時，左手大拇指靠著鋸片以定位，右手持鋸輕輕拉推幾下（先拉后推），開出鋸路，再進行正常推鋸。
⑷ 鋸割時用力要均勻，動作要流暢，眼睛要注意看劃線，時刻保持鋸片沿著畫線走。將要鋸完時，左手要抓住鋸下的部分，右手力度減小，輕輕將料鋸下。
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（三）構件制作：
⒈ 確定聯接方式
在構件制作前，先要想好構件的聯接方式，以便確定構件的具體形狀尺寸。
現確定聯接方式為：
四圍板的四個角聯接處，采用邊搭榫加釘和膠的方法聯接。先把四塊圍板聯接成框，然后將底板釘在框上，再將隔板插入框中、加釘即可，最后將筆筒膠合在底板上。
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邊搭榫聯接的制作方法是將對接的兩塊圍板端部，一塊上半邊留榫下半邊去掉，另一塊下半邊留榫上半邊去掉，然后合起來加膠釘牢（圖4-50）。
⒉ 刨削
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如果是用自然板材制作，先要將板材的兩個平面刨至規定厚度并刨光。現用人造板來做，就不需要刨削平面，只需要將側邊刨光刨直即可。
因為制作程序是先將圍板聯接成框，所以先將四塊隔板的兩個側邊刨光，并刨至成品尺寸寬。底板可以在釘上去以后再處理。
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刨削時，刨刀要磨利。纖維板的邊角處容易崩壞，刨削時應特別小心。如果工件較小，可以將其夾持在扳鉗中固定，也可以左手把持工件立放在工作凳端，右手持刨進行刨削（圖4-51）。
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⒊ 榫頭畫線
畫線要按成的尺寸畫，毛料長出的部分待做好之后再去掉。示意如下（圖4-52）。
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將四塊圍板都畫好，注意每塊圍板哪半邊去掉，哪半邊做榫留下，要分清楚，不能弄錯。
⒋ 做榫頭
按照畫好的榫頭線，用細齒據將榫頭鋸出。然后再用鑿修平整。注意在鋸的時候，下要鋸掉多了，宜稍微留一點鑿削余量。
將四塊圍板的榫頭做好，再將隔板刨成成品尺寸，構件就做好了。
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（四）組裝
⑴ 將四塊圍板釘成框（圖4-53）。釘前先要把元釘的釘帽錘扁，然后在釘釘處用鉆子鉆個小孔（不必鉆穿），在接合處涂上乳白膠。釘子釘人后，用釘沖將釘了沖人木料內。
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⑵ 將底板釘在框上。同樣要將釘帽錘扁，并用鉆子先引小孔。
⑶ 將隔板插人框中，加釘固定。
⑷ 將四角和底板多出來的余料鋸掉并刨平，然后用砂紙打磨光潔。
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⑸ 應在油漆之后再安放筆筒，這里省略掉油漆工序。將玻璃瓶底部涂以乳白膠，安放在柜角。瓶口上用卵石等重物壓住，不要動，次日便可粘牢（如用快干膠，也可當即粘牢）。
至此，原型制作完畢。省略掉的表面涂飾工序，建議以后將作品集中請專業人員做噴漆處理，也可自學油漆工藝自己處理（圖4-54）。
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制作模型的一般步驟僅供參考。因各人的設計不同，制作步驟會有所不同。學生在制作的過程中會有自己的制作步驟，不一定要形成書面的制作步驟。
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同學們根據自己的設計要求，可以根據本章介紹的有關知識，選擇其他的材料、工具和工藝來制作你們的作品。如果牽涉到其他材料工藝問題可通過自學或求助他人解決。
模型制作的拓展：
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補充材料
（一） 模型的功能
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節，模型具有以下兩個功能：
模型的功能
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節，模型具有以下兩個功能：
（1）使設計對象具體化
模型的功能
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節，模型具有以下兩個功能：
（1）使設計對象具體化
模型可視、可觸、可控制，可以形象地表達所設計的產品的比例、尺度、線型、色彩、材質以及每一個構成面。它是一種實體技術語言，為設計的表達和交流提供了一條有效途徑，使設計委托者、生產單位和設計人員之間能夠直接溝通，全面認識設計方案。
模型的功能
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節，模型具有以下兩個功能：
（1）使設計對象具體化
模型可視、可觸、可控制，可以形象地表達所設計的產品的比例、尺度、線型、色彩、材質以及每一個構成面。它是一種實體技術語言，為設計的表達和交流提供了一條有效途徑，使設計委托者、生產單位和設計人員之間能夠直接溝通，全面認識設計方案。
（2）幫助分析設計的可能性
模型的功能
模型制作是產品設計過程中不可缺少的環節，模型
具有以下兩個功能：
（1）使設計對象具體化
模型可視、可觸、可控制，可以形象地表達所設計的產品的比例、尺度、線型、色彩、材質以及每一個構成面。它是一種實體技術語言，為設計的表達和交流提供了一條有效途徑，使設計委托者、生產單位和設計人員之間能夠直接溝通，全面認識設計方案。
（2）幫助分析設計的可能性
由于現代工業產品大部分是在大規模、自動化和巨額資金投入下生產出來的，因此．僅憑圖紙提供設計意圖，很難把握設計的可靠性。如果設計一旦失敗，損失將十分巨大，所以，設計一件較復雜的產品，必須通過模型制作，才能投人生產。
（二）、模型在不同階段的作用
（二）、模型在不同階段的作用
模型制作是技術設計中的一個必要環節，在設計過程的不同階段往往需要制作不同的模型。
（二）、模型在不同階段的作用
模型制作是技術設計中的一個必要環節，在設計過程的不同階段往往需要制作不同的模型。
下面我們以柑橘榨汁機模型為例，了解設計過程不同階段的模型及其作用。
1、草模
在設計初期階段草模可以把設計構思用立體模型簡單的表示出來，供設計人員深入探討時使用。
2、概念模型
在設計構思初步完成之后，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排，以及產品與人、環境的關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
2、概念模型
在草模的基礎上，用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排、人機關系等，從整體上表現產品造型的整體概念。
日產Pivo概念車
無人偵查機概念模型
概念車主要是向人們展示設計人員新穎、獨特、超前的構思而已，還處在創意、試驗階段，很可能永遠不投產。它可以更多地擺脫生產制造水平方面的束縛，盡情地甚至夸張地層示自己的獨特魅力。
3、結構模型
用于研究產品造型與結構的關系，清晰表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗等。
3、 結構模型
為了研究產品造型與結構的關系，清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并進行結構強度試驗而制作的模型。
汽車的底盤結構模型
鳥巢模型
4、功能模型
4、功能模型
主要用于研究產品的各種性能以及人機關系，同時也用于分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系，并在一定條件下用于試驗。
4、 功能模型
汽車的配氣系統模型
5、展示模型
用準確的尺寸，做成與實際產品幾乎一致的模型或按一定比例縮放的模型，作為產品的樣品進行展示，以便提供實體形象。另外通過展示模型可以直接向設計委托方征求意見，為審核方案提供實物依據。
多層住宅模型
5、展示模型
采用真實材料，按照準確的尺寸，做成的與實際產品幾乎一致的模型。
作為產品的樣品，展示模型為研究人機關系、結構、制造工藝、外觀、市場宣傳等提供實體形象，并可以直接向委托方征求意見，為審核方案提供實物依據。
柑橘榨汁機的設計過程中經歷了：
柑橘榨汁機的設計過程中經歷了：草模 概念模型 結構模型 功能模型
展示模型，這五個模型制作的過程。
柑橘榨汁機的設計過程中經歷了：草模 概念 模型 結構模型 功能模型
展示模型，這五個模型制作的過程。
注意：但并不是產品設計的過程都必須要經歷了這五個模型制作的過程。
在設計的不同階段、根據不同的需求制作不同的模型
草模
概念模型
結構模型
功能模型
展示模型
幫助分析設計的可能性
使設計對象具體化
功能
身份
原型的替代品
實體技術語言
用途
設計交流
技術試驗
模型
模型在不同階段的作用
①
②
③
④
⑤
以下都是哪一階段模型？有何作用？
小結
一、模型及其功能
1、模型
2、模型的功能
（1）使設計對象具體化
（2）幫助分析設計的可能性
二、模型在不同階段的作用
柑橘榨汁機在設計過程中經歷了五個制作模型：草模 概念模型 結構模型 功能模型
展示模型
練習
1、用硬紙板、塑料吸管、細竹棒(或木棒)和螺釘等材料，設計制作一個海豹頂球的模型裝置，使凸輪每轉一圈，海豹就自動地把球頂起來，然后球又回落到原處。
2．下面四個題共用四個選項，請把正確選項選出。
（1）需要研究產品的各種性能以及人機關系，最重要的是進行技術試驗。那么這個階段的模型應該是（ ）。
（2）張曉紅構思了一個嬰兒搖籃，現想進一步分析產品的結構和連接方法，他應制作出（ ）。
（3）能清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法，并用于進行結構強度試驗的模型屬于（ ）。
（4）在造型設計的初期階段，采用-----模型將設計構思簡單的表達出來，供設計人員深入探討時使用。( )
A．草模 B.概念模型 C.結構模型 D.功能模型
A
C
D
B
活著千年不死；死后千年不倒；倒下千年不腐
永久
永久的模型

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