目 錄

第1章產品設計材料與工藝概述1

1.1工業產品      1

1.2產品設計      1

1.3產品材料      1

1.3.1材料分類   2

1.3.2材料的選擇原則       3

1.4產品工藝      5

1.4.1工藝   5

1.4.2產品工藝特性   5

1.4.3產品工藝選擇原則   6

1.5產品設計材料與工藝   7

第２章金屬材料及其加工工藝8

2.1金屬材料概述      8

2.2金屬材料的特性   8

2.2.1物理性能   9

2.2.2化學性能   9

2.2.3使用與工藝性能       9

2.3金屬材料的種類   12

2.3.1黑色金屬   12

2.3.2有色金屬及其合金   17

2.4金屬加工工藝      24

2.4.1鑄造   24

2.4.2切削加工   28

2.4.3壓力加工   29

2.4.4金屬表面加工   31

2.5金屬材料在設計中的地位   34

2.5.1色彩   35

2.5.2光澤   35

2.5.3肌理   36

2.5.4質地   36

2.6典型金屬產品案例賞析      37

第3章塑料、橡膠材料及其加工工藝45

3.1塑料、橡膠材料概述   45

3.1.1塑料材料概述   45

3.1.2橡膠材料概述   46

3.2塑料、橡膠材料分類   47

3.2.1塑料材料分類   47

3.2.2橡膠材料分類   48

3.3塑料、橡膠的基本特性      48

3.3.1塑料材料的基本特性       48

3.3.2橡膠材料的基本特性       51

3.4常見塑料材料      51

3.4.1通用塑料   51

3.4.2工程塑料   54

3.4.3特種塑料   58

3.5常用橡膠材料      61

3.5.1天然橡膠   61

3.5.2合成橡膠   61

3.6塑料、橡膠材料加工工藝   65

3.6.1塑料材料加工工藝   65

3.6.2橡膠的成型工藝       67

3.7典型塑料、橡膠產品案例賞析   68

3.7.1典型塑料產品案例賞析   68

3.7.2典型橡膠產品案例賞析   72

第4章木材及其加工工藝77

4.1木材概述      77

4.1.1木材的構造       77

4.1.2木材的一般特性       78

4.1.3木材的特殊感覺特性       80

4.1.4樹種分類   82

4.2常用木材分類      87

4.2.1原木   87

4.2.2人造板材   88

4.3木材的接合結構   91

4.3.1榫卯接合結構   91

4.3.2板式結構   93

4.3.3膠結合結構       95

4.3.4螺釘與圓釘結合結構       95

4.3.5板材拼接常用的結合結構       96

4.4木材的加工工藝   96

4.4.1手工實木木材工藝過程   96

4.4.2木材彎曲成型工藝   100

4.5木材塗飾工藝      102

4.5.1木材塗飾的要求和目的   102

4.5.2中國的漆文化   103

4.5.3現代木材塗料分類   103

4.5.4木材塗料工藝   103

4.6典型木制品案例賞析   105

第5章陶瓷材料及其加工工藝109

5.1陶瓷概述      109

5.2陶瓷在中國的產生和發展   109

5.3陶器與瓷器   112

5.4陶瓷的分類   113

5.4.1普通陶瓷原料   113

5.4.2陶瓷材料的種類       113

5.5陶瓷材料特性      116

5.5.1陶瓷一般特性   116

5.5.2陶瓷力學性能   117

5.5.3陶瓷電性能和熱性能       117

5.5.4陶瓷化學性能   117

5.5.5氣孔率和吸水率       118

5.5.6陶瓷其他特性   118

5.6陶瓷的加工工藝   121

5.6.1制粉階段   122

5.6.2成型階段   122

5.6.3表面裝飾階段   127

5.7典型陶瓷制品案例賞析      130

第6章玻璃材料及其加工工藝134

6.1玻璃概述      134

6.1.1玻璃的原料成分       135

6.1.2玻璃材料的特性       137

6.2常見玻璃的分類   139

6.2.1通用玻璃材料   139

6.2.2特種玻璃材料   141

6.3玻璃的加工工藝   145

6.3.1玻璃的成型工藝       145

6.3.2玻璃的熱處理   149

6.3.3玻璃的二次加工       149

6.4典型玻璃產品案例賞析      153

第7章新材料162

7.1新材料概述   162

7.2新材料定義   162

7.3新材料技術的發展趨勢      163

7.4新材料分類   163

7.4.1電子信息材料   163

7.4.2新能源材料       164

7.4.3汽車新材料       165

7.4.4超導材料   165

7.4.5智能材料   166

7.4.6稀土材料   169

7.4.7生態環境材料   170

7.4.8工業制造材料   170

7.4.9環境工程材料   170

7.5新材料介紹   172

7.5.1碳纖維復合材料       172

7.5.2納米材料   173

7.63D打印材料 176

7.6.13D打印概述     176

7.6.23D打印材料分類     177

7.6.33D打印常用材料     178

參考文獻       182

前言

產品設計是工業產品的功能技術設計與美學設計的結合與統一，集現代科學技術與社會文化、經濟與藝術於一體。產品設計綜合運用科技成果和社會、經濟、文化、美學等知識，對產品的功能、結構、形態及包裝等進行整合優化的集成創新活動，實際上是將原料的初始形態通過某些加工工藝改變為更有價值的形態的過程。對於產品設計來說，產品使用者直接所見、所觸及的唯有材料，因此材料是產品功能與形態的物質載體。產品設計通過材料得以實現，而材料通過產品設計提高了其自身價值。材料以其自身的特性影響著產品設計，材料通過自身的物理、化學、力學、光學等性能，保證了產品功能與形態的可實現性。

材料、能源和信息作為現代社會發展的三大技術支柱，而材料排在之首。這是因為能源和信息必須依托材料而存在。翻開人類的歷史，我們不難發現，人類的造物活動伴隨著整個人類社會發展的始終，也是一部不斷發現材料、開發材料、應用材料的歷史。人類在造物活動中所創造的器物，不僅創造了新材料及利用材料的新方法，而且改變了人類的生活條件。隨著科學技術的發展，各種現代新材料、新工藝的不斷出現，給產品設計提供新的條件，給設計的飛躍式發展帶來新的可能，產生新的設計風格、新的產品結構和新的功能。而新的設計構思對材料和工藝也提出了更新和更高的要求，也就促進了材料科學和新工藝技術的發展，為人類的造物活動創造了更加廣闊的天地。

產品設計的過程，實際上就是對材料的理解、認識和組織的過程。任何產品設計都是在選用特定材料的基礎上進行的，都必須使材料的性能、加工工藝與功能、使用要求相一致。

因此，產品設計師與工程技術人員需要熟悉各種材料的物理、化學、力學等性能和加工工藝、表面處理工藝及各種成型技術的特性，理解產品功能、形態與材料、工藝之間的關繫與人、環境之間的關繫，學會運用材料思考，並且能作為一種設計的方法。通過學習，在材料的應用方面，不僅是對已有傳統材料的應用，更重要的是要去創造傳統材料和工藝的新應用。對於產品設計師來說是一門必修課，有利於產品設計師更好地把握新材料和應用新材料，從而設計出更多的、滿足人們需求的實用又美觀的新產品。

為了適應社會新形勢，產品設計專業對設計材料及加工工藝有了新的知識要求，我們在總結了多年的教學經驗、實踐經驗的基礎上編寫了《產品設計材料與工藝》。全書共分7 章。第1 章為概述，第2 ～ 6 章分別以不同材料為主體，對金屬、塑料、橡膠、木材、陶瓷及玻璃等材料的相應性能、分類、組成、應用範圍及成型工藝的特點等進行詳細講解，並結合經典或設計案例展開進一步說明，第7 章介紹了一些新材料的特點及其加工工藝。案例的分析可以引導讀者思考如何去使用材料，運用材料進行創新設計。

《產品設計材料與工藝》作為產品設計專業的教材及專業設計師的輔助學習資料，力求文字簡潔，通俗易懂，不過多地涉及材料的物理、化學、力學等方面的專業理論。書中配有大量的設計案例和圖片，使讀者一目了然，便於融會貫通，從而讓讀者能夠更直觀地領悟到材料與加工工藝在產品設計中的應用所產生的設計魅力。

《產品設計材料與工藝》由李津編著，畢紅紅、宋汶師、彭雪瑤、王楠、蘭玉琪、汪海溟、白薇、楊旸、潘弢等也參與了《產品設計材料與工藝》的編寫工作。由於作者水平所限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請廣大讀者批評、指正。