無法落地實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)概念，如同空中樓閣，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)的落地性至關(guān)重要。由于材料在設(shè)計(jì)中發(fā)揮著無可替代的作用，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，充分考慮材料的性能、成型工藝，能夠大大提高產(chǎn)品的可實(shí)現(xiàn)性。本教材主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)材料的相關(guān)概念、設(shè)計(jì)材料的性能與特性、設(shè)計(jì)材料的選擇等；設(shè)計(jì)材料的感性認(rèn)識(shí)，包括材料的質(zhì)感、材料的美學(xué)規(guī)律研究；常用設(shè)計(jì)材料（金屬、塑料、陶瓷、玻璃、木材）的性能、成型工藝及其在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用；最新材料技術(shù)的相關(guān)介紹。本書可作為本科高等教育工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)用書，也可供工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)一線從業(yè)人員參考使用。
陳炳發(fā)，1985年南京航空學(xué)院飛機(jī)制造工程專業(yè)學(xué)士本科畢業(yè)，1988年南京航空學(xué)院航空宇航制造工程專業(yè)碩士研究生畢業(yè)。南京航空航天大學(xué)教授，國家級(jí)一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)負(fù)責(zé)人，首批國家級(jí)一流課程國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，工業(yè)和信息化部工業(yè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)專業(yè)負(fù)責(zé)人，江蘇省工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)（南航）中心、江蘇省工業(yè)設(shè)計(jì)（南航）中心負(fù)責(zé)人。
目 錄
第1章
產(chǎn)品設(shè)計(jì)材料與工藝概述… ……… 001
1.1 材料工藝與設(shè)計(jì)… ………………… 001
■■ 1.1.1 材料的定義……………………… 001
■■ 1.1.2 材料與設(shè)計(jì)……………………… 002
■■ 1.1.3 設(shè)計(jì)中的工藝因素……………… 005
1.2 設(shè)計(jì)材料的發(fā)展… ………………… 008
1.3 設(shè)計(jì)材料的分類… ………………… 011
■■ 1.3.1 歷史分類法……………………… 012
■■ 1.3.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)分類法………………… 012
■■ 1.3.3 材料加工度分類法……………… 012
■■ 1.3.4 材料形態(tài)分類法………………… 015
1.4 設(shè)計(jì)材料的性能與特性… ………… 015
■■ 1.4.1 材料的一般性質(zhì)………………… 016
■■ 1.4.2 設(shè)計(jì)材料的工藝特性…………… 021
1.5 設(shè)計(jì)材料的選擇… ………………… 022
■■ 1.5.1 材料的性能因素………………… 023
■■ 1.5.2 材料的市場(chǎng)性因素……………… 023
■■ 1.5.3 材料的環(huán)境性因素……………… 024
1.6 設(shè)計(jì)材料的質(zhì)感… ………………… 025
■■ 1.6.1 質(zhì)感概述………………………… 025
■■ 1.6.2 材料的質(zhì)感分類………………… 026
■■ 1.6.3 影響材料質(zhì)感的因素…………… 028
1.7 設(shè)計(jì)材料的美感… ………………… 030
■■ 1.7.1 材料的色彩美…………………… 031
■■ 1.7.2 材料的肌理美…………………… 032
■■ 1.7.3 材料的光澤美…………………… 034
■■ 1.7.4 材料的質(zhì)地美…………………… 035
本章習(xí)題………………………………… 036
第2章
金屬及其加工工藝… ……………… 037
2.1 金屬材料概述… …………………… 037
■■ 2.1.1 金屬材料的定義與發(fā)展歷史…… 037
■■ 2.1.2 金屬材料的性能………………… 040
2.2 常用金屬材料及其應(yīng)用… ………… 041
■■ 2.2.1 常用黑色金屬…………………… 041
■■ 2.2.2 常用有色金屬及其合金………… 043
2.3 金屬材料的成型加工工藝… ……… 048
■■ 2.3.1 鑄造……………………………… 048
■■ 2.3.2 塑性成型………………………… 051
■■ 2.3.3 切削加工………………………… 054
■■ 2.3.4 粉末冶金成型…………………… 057
2.4 金屬材料的連接工藝… …………… 058
■■ 2.4.1 連接工藝的概念與分類………… 058
■■ 2.4.2 螺栓連接………………………… 058
■■ 2.4.3 焊接……………………………… 058
■■ 2.4.4 鉚接……………………………… 063
■■ 2.4.5 粘接……………………………… 063
■■ 2.4.6 連接新工藝……………………… 063
2.5 金屬表面處理與裝飾技術(shù)… ……… 065
■■ 2.5.1 材料表面處理的功效…………… 065
■■ 2.5.2 表面處理與裝飾技術(shù)的分類…… 065
■■ 2.5.3 金屬材料常用表面處理和裝飾
技術(shù)…………………………… 066
2.6 “學(xué)以致用”——金屬產(chǎn)品設(shè)計(jì)
案例分析………………………… 069
本章習(xí)題………………………………… 072
第3章
塑料及其加工工藝… ……………… 073
3.1 塑料概述… ………………………… 073
■■ 3.1.1 塑料的發(fā)展歷史………………… 073
■■ 3.1.2 塑料的組成……………………… 074
■■ 3.1.3 塑料的分類 … ………………… 076
■■ 3.1.4 塑料的性能……………………… 078
3.2 常用塑料的特性與應(yīng)用… ………… 080
■■ 3.2.1 通用塑料………………………… 080
■■ 3.2.2 工程塑料………………………… 085
■■ 3.2.3 特種塑料………………………… 088
■■ 3.2.4 常用的塑料代號(hào)、代碼匯總…… 089
3.3 塑料的成型方法… ………………… 091
■■ 3.3.1 成型方法概述…………………… 091
■■ 3.3.2 注塑成型 … …………………… 091
■■ 3.3.3 擠出成型………………………… 093
■■ 3.3.4 壓制成型 … …………………… 094
■■ 3.3.5 吹塑成型………………………… 095
■■ 3.3.6 熱成型 … ……………………… 096
■■ 3.3.7 滾塑成型………………………… 097
■■ 3.3.8 延壓成型………………………… 097
■■ 3.3.9 發(fā)泡成型………………………… 098
3.4 塑料的二次加工… ………………… 098
■■ 3.4.1 塑料的機(jī)械加工………………… 099
■■ 3.4.2 連接……………………………… 099
■■ 3.4.3 表面裝飾處理…………………… 103
3.5 塑料制備技術(shù)處理原則… ………… 106
■■ 3.5.1 壁厚 … ………………………… 107
■■ 3.5.2 脫模斜度………………………… 107
■■ 3.5.3 圓角的布置……………………… 108
■■ 3.5.4 加強(qiáng)筋…………………………… 109
■■ 3.5.5 支撐面…………………………… 109
■■ 3.5.6 嵌件……………………………… 110
■■ 3.5.7 分模線 ………………………… 111
■■ 3.5.8 側(cè)向凹凸………………………… 111
■■ 3.5.9 孔的設(shè)計(jì)………………………… 112
■■ 3.5.10 模具痕跡… …………………… 112
3.6 塑料材質(zhì)的鑒別及選用… ………… 113
■■ 3.6.1 塑料的鑒別方法………………… 113
■■ 3.6.2 塑料的選用原則………………… 115
3.7 “學(xué)以致用”——塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)
案例分析………………………… 118
■■ 3.7.1 普通塑料產(chǎn)品拆解分析——
Jonsered 鼓風(fēng)機(jī)造型材料與
結(jié)構(gòu)工藝分析………………… 118
■■ 3.7.2 新型塑料產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例
分析…………………………… 125
本章習(xí)題………………………………… 128
第4章
陶瓷及其加工工藝… ……………… 129
4.1 陶瓷概述… ………………………… 129
■■ 4.1.1 陶瓷的概念……………………… 129
4.1.2 陶瓷的發(fā)展歷史………………… 131
■■ 4.1.3 陶瓷分類………………………… 140
4.2 設(shè)計(jì)常用的陶瓷材料… …………… 140
■■ 4.2.1 普通陶瓷………………………… 141
■■ 4.2.2 特種陶瓷………………………… 142
4.3 陶瓷的性質(zhì)… ……………………… 145
4.4 陶瓷的加工工藝… ………………… 148
■■ 4.4.1 原料配制………………………… 148
■■ 4.4.2 坯料成型………………………… 148
■■ 4.4.3 坯體干燥………………………… 151
■■ 4.4.4 坯體裝飾………………………… 151
■■ 4.4.5 上釉……………………………… 153
■■ 4.4.6 窯爐燒結(jié)………………………… 155
4.5 “學(xué)以致用”——陶瓷產(chǎn)品設(shè)計(jì)
案例分析………………………… 155
本章習(xí)題………………………………… 157
第5章
玻璃及其加工工藝… ……………… 158
5.1 玻璃概述… ………………………… 158
5.2 玻璃的組成… ……………………… 161
■■ 5.2.1 玻璃的主料……………………… 162
■■ 5.2.2 玻璃的輔料……………………… 162
5.3 玻璃的基本性能… ………………… 163
5.4 玻璃的分類… ……………………… 167
■■ 5.4.1 按主要成分分類………………… 167
■■ 5.4.2 按功能分類……………………… 169
■■ 5.4.3 按制造方式分類………………… 171
5.5 玻璃的成型工藝… ………………… 171
■■ 5.5.1 壓制法…………………………… 172
■■ 5.5.2 吹制法…………………………… 173
■■ 5.5.3 拉制法…………………………… 174
■■ 5.5.4 延壓法…………………………… 174
■■ 5.5.5 澆鑄法…………………………… 175
■■ 5.5.6 浮法成型法……………………… 175
5.6 玻璃的二次加工… ………………… 176
5.7 玻璃的表面工藝… ………………… 178
5.8 “學(xué)以致用”——玻璃產(chǎn)品設(shè)計(jì)
案例分析………………………… 179
本章習(xí)題………………………………… 184
第6章
木材及其加工工藝… ……………… 185
6.1 木材概述… ………………………… 185
■■ 6.1.1 木材介紹………………………… 185
■■ 6.1.2 木材的分類……………………… 187
6.2 木材的結(jié)構(gòu)… ……………………… 188
■■ 6.2.1 木材的基本構(gòu)造………………… 188
■■ 6.2.2 木材的三切面…………………… 189
6.3 木材的特性… ……………………… 190
6.4 木材的成型工藝… ………………… 194
■■ 6.4.1 木材的加工流程………………… 194
■■ 6.4.2 木材的加工方法………………… 195
■■ 6.4.3 木材的軟化處理與彎曲技術(shù)…… 199
6.5 木材的二次加工… ………………… 201
■■ 6.5.1 木材的連接……………………… 201
■■ 6.5.2 木材的表面處理………………… 206
6.6 新型木材… ………………………… 209
■■ 6.6.1 新型木材概述…………………… 209
■■ 6.6.2 常見木質(zhì)材料…………………… 215
6.7 “學(xué)以致用”——木材在設(shè)計(jì)
中的應(yīng)用分析……………………… 218
本章習(xí)題………………………………… 221
第7章
增材制造… ………………………… 222
7.1 增材制造概述… …………………… 222
■■ 7.1.1 增材制造的概念及基本原理…… 222
■■ 7.1.2 增材制造與傳統(tǒng)制造的區(qū)別…… 224
■■ 7.1.3 增材制造的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)…………… 224
■■ 7.1.4 增材制造的工藝分類…………… 226
7.2 增材制造材料… …………………… 227
■■ 7.2.1 增材制造常用材料狀態(tài)分類…… 227
■■ 7.2.2 常見的增材制造材料…………… 228
7.3 增材制造的一般工藝流程… ……… 230
■■ 7.3.1 三維建模………………………… 231
■■ 7.3.2 數(shù)據(jù)處理………………………… 232
■■ 7.3.3 參數(shù)設(shè)置………………………… 233
■■ 7.3.4 加工……………………………… 233
■■ 7.3.5 后處理…………………………… 233
7.4 增材制造常見工藝介紹… ………… 235
■■ 7.4.1 熔融沉積成型（FDM）… …… 235
■■ 7.4.2 三維打印成型（3DP）………… 236
■■ 7.4.3 分層實(shí)體制造（LOM）… …… 237
■■ 7.4.4 立體光固化成型（SLA）……… 238
■■ 7.4.5 選擇性激光燒結(jié)（SLS）… …… 238
■■ 7.4.6 選擇性激光熔融（SLM）……… 239
■■ 7.4.7 電子束選區(qū)熔化（EBSM）…… 240
■■ 7.4.8 激光立體成型（LSF）… ……… 241
■■ 7.4.9 電子束熔絲沉積（EBFF）… … 242
■■ 7.4.10 電弧增材制造（WAAM）…… 242
7.5 “學(xué)以致用”——增材制造應(yīng)用
案例分析………………………… 244
本章習(xí)題………………………………… 246
第8章
仿生輕質(zhì)功能材料概述 … ………… 248
8.1 仿生設(shè)計(jì)概述 … …………………… 248
8.2 仿生設(shè)計(jì)藝術(shù)形態(tài)基礎(chǔ)… ………… 250
8.3 仿生結(jié)構(gòu)力學(xué)… …………………… 253
■■ 8.3.1 仿生結(jié)構(gòu)色……………………… 253
■■ 8.3.2 仿生輕質(zhì)結(jié)構(gòu)…………………… 256
■■ 8.3.3 仿生超強(qiáng)韌纖維………………… 258
8.4 仿生表面界面技術(shù)… ……………… 260
■■ 8.4.1 仿生黏附表面與界面…………… 260
■■ 8.4.2 仿生表面特殊浸潤性能………… 263
8.5 “學(xué)以致用”——仿生爬壁機(jī)器人
案例分析……………………… 265
本章習(xí)題………………………………… 269
第9章
新材料… …………………………… 270
9.1 新材料概述… ……………………… 270
■■ 9.1.1 新材料的概念…………………… 270
■■ 9.1.2 新材料的研發(fā)趨勢(shì)……………… 271
9.2 新材料與產(chǎn)品設(shè)計(jì)… ……………… 272
■■ 9.2.1 新材料對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響……… 272
■■ 9.2.2 新材料的應(yīng)用…………………… 273
9.3 新材料介紹… ……………………… 273
■■ 9.3.1 信息材料………………………… 273
■■ 9.3.2 新能源材料……………………… 278
■■ 9.3.3 先進(jìn)復(fù)合材料…………………… 282
■■ 9.3.4 納米材料………………………… 286
■■ 9.3.5 生態(tài)環(huán)境材料…………………… 288
■■ 9.3.6 生物醫(yī)用材料…………………… 290
■■ 9.3.7 智能材料………………………… 292
■■ 9.3.8 超導(dǎo)材料………………………… 295
9.4 “學(xué)以致用”——碳纖維復(fù)合
材料在自行車中的運(yùn)用………… 298
本章習(xí)題………………………………… 299
參考文獻(xiàn)… ………………………… 301
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