《产品设计材料与工艺》全面系统地讲述了常用产品设计材料的基本种类、特性和常用加工工艺，并且结合大量的案例，分析了材 料的特点及应用方法，力求理论结合实际，其中多数案例为较典型产品和目前较流行的加工工艺。 全书分为7 章，第1 章为概述，第2 ～ 6 章分别以不同材料为主体，对金属、塑料、橡胶、木材、陶瓷以及玻 璃等材料的相应性能、分类、组成、应用范围及成型工艺的特点等进行详细讲解，并结合经典或*设计案例展开 进一步说明，第7 章介绍了一些新型材料或对未来产品设计产生重要影响的前沿新型科技材料及其特点。本书力求 文字简洁，通俗易懂，不过多地涉及材料的物理、化学、力学等方面的专业理论。书中配有大量的设计案例和图片， 使读者一目了然，便于融会贯通。 《产品设计材料与工艺》结构合理，内容丰富，不仅可以作为高等院校工业设计和产品设计专业的教材使用，而且可供其他相关专 业及广大从事工业产品设计的人员阅读参考。

产品设计师与工程技术人员需要熟悉各种材料的物理、化学、力学等性能和加工工艺、表面处理工艺及各种成型技术的特性，理解产品功能、形态与材料、工艺之间的关系与人、环境之间的关系，学会运用材料思考，并且能作为一种设计的方法。通过学习，在材料的应用方面，不仅是对已有传统材料的应用，更重要的是要去创造传统材料和工艺的新应用。对于产品设计师来说是一门必修课，有利于产品设计师更好地把握新材料和应用新材料，从而设计出更多的、满足人们需求的实用又美观的新产品。《产品设计材料与工艺》作为产品设计专业的教材及专业设计师的辅助学习资料，力求文字简洁，通俗易懂，不过多地涉及材料的物理、化学、力学等方面的专业理论。书中配有大量的设计案例和图片，使读者一目了然， 便于融会贯通，从而让读者能够更直观地领悟到材料与加工工艺在产品设计中的应用所产生的设计魅力。

前言

产品设计是工业产品的功能技术设计与美学设计的结合与统一，集现代科学技术与社会文化、经济与艺术于一体。产品设计综合运用科技成果和社会、经济、文化、美学等知识，对产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化的集成创新活动，实际上是将原料的初始形态通过某些加工工艺改变为更有价值的形态的过程。对于产品设计来说，产品使用者直接所见、所触及的唯有材料，因此材料是产品功能与形态的物质载体。产品设计通过材料得以实现，而材料通过产品设计提高了其自身价值。材料以其自身的特性影响着产品设计，材料通过自身的物理、化学、力学、光学等性能，保证了产品功能与形态的可实现性。

材料、能源和信息作为现代社会发展的三大技术支柱，而材料排在之首。这是因为能源和信息必须依托材料而存在。翻开人类的历史，我们不难发现，人类的造物活动伴随着整个人类社会发展的始终，也是一部不断发现材料、开发材料、应用材料的历史。人类在造物活动中所创造的器物，不仅创造了新材料及利用材料的新方法，而且改变了人类的生活条件。随着科学技术的发展，各种现代新材料、新工艺的不断出现，给产品设计提供新的条件，给设计的飞跃式发展带来新的可能，产生新的设计风格、新的产品结构和新的功能。而新的设计构思对材料和工艺也提出了更新和更高的要求，也就促进了材料科学和新工艺技术的发展，为人类的造物活动创造了更加广阔的天地。

产品设计的过程，实际上就是对材料的理解、认识和组织的过程。任何产品设计都是在选用特定材料的基础上进行的，都必须使材料的性能、加工工艺与功能、使用要求相一致。

因此，产品设计师与工程技术人员需要熟悉各种材料的物理、化学、力学等性能和加工工艺、表面处理工艺及各种成型技术的特性，理解产品功能、形态与材料、工艺之间的关系与人、环境之间的关系，学会运用材料思考，并且能作为一种设计的方法。通过学习，在材料的应用方面，不仅是对已有传统材料的应用，更重要的是要去创造传统材料和工艺的新应用。对于产品设计师来说是一门必修课，有利于产品设计师更好地把握新材料和应用新材料，从而设计出更多的、满足人们需求的实用又美观的新产品。

为了适应社会新形势，产品设计专业对设计材料及加工工艺有了新的知识要求，我们在总结了多年的教学经验、实践经验的基础上编写了《产品设计材料与工艺》。全书共分7 章。第1 章为概述，第2 ～ 6 章分别以不同材料为主体，对金属、塑料、橡胶、木材、陶瓷及玻璃等材料的相应性能、分类、组成、应用范围及成型工艺的特点等进行详细讲解，并结合经典或最新设计案例展开进一步说明，第7 章介绍了一些新材料的特点及其加工工艺。案例的分析可以引导读者思考如何去使用材料，运用材料进行创新设计。

《产品设计材料与工艺》作为产品设计专业的教材及专业设计师的辅助学习资料，力求文字简洁，通俗易懂，不过多地涉及材料的物理、化学、力学等方面的专业理论。书中配有大量的设计案例和图片，使读者一目了然，便于融会贯通，从而让读者能够更直观地领悟到材料与加工工艺在产品设计中的应用所产生的设计魅力。

《产品设计材料与工艺》由李津编著，毕红红、宋汶师、彭雪瑶、王楠、兰玉琪、汪海溟、寇开元、白薇、杨旸、潘弢等也参与了《产品设计材料与工艺》的编写工作。由于作者水平所限，书中难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者批评、指正。

目 录

第1章　产品设计材料与工艺概述1

1.1　工业产品 1

1.2　产品设计 1

1.3　产品材料 1

1.3.1　材料分类 2

1.3.2　材料的选择原则 3

1.4　产品工艺 5

1.4.1　工艺 5

1.4.2　产品工艺特性 5

1.4.3　产品工艺选择原则 6

1.5　产品设计材料与工艺 7

第２章　金属材料及其加工工艺8

2.1　金属材料概述 8

2.2　金属材料的特性 8

2.2.1　物理性能 9

2.2.2　化学性能 9

2.2.3　使用与工艺性能 9

2.3　金属材料的种类 12

2.3.1　黑色金属 12

2.3.2　有色金属及其合金 17

2.4　金属加工工艺 24

2.4.1　铸造 24

2.4.2　切削加工 28

2.4.3　压力加工 29

2.4.4　金属表面加工 31

2.5　金属材料在设计中的地位 34

2.5.1　色彩 35

2.5.2　光泽 35

2.5.3　肌理 36

2.5.4　质地 36

2.6　典型金属产品案例赏析 37

第3章　塑料、橡胶材料及其加工工艺45

3.1　塑料、橡胶材料概述 45

3.1.1　塑料材料概述 45

3.1.2　橡胶材料概述 46

3.2　塑料、橡胶材料分类 47

3.2.1　塑料材料分类 47

3.2.2　橡胶材料分类 48

3.3　塑料、橡胶的基本特性 48

3.3.1　塑料材料的基本特性 48

3.3.2　橡胶材料的基本特性 51

3.4　常见塑料材料 51

3.4.1　通用塑料 51

3.4.2　工程塑料 54

3.4.3　特种塑料 58

3.5　常用橡胶材料 61

3.5.1　天然橡胶 61

3.5.2　合成橡胶 61

3.6　塑料、橡胶材料加工工艺 65

3.6.1　塑料材料加工工艺 65

3.6.2　橡胶的成型工艺 67

3.7　典型塑料、橡胶产品案例赏析 68

3.7.1　典型塑料产品案例赏析 68

3.7.2　典型橡胶产品案例赏析 72

第4章　木材及其加工工艺77

4.1　木材概述 77

4.1.1　木材的构造 77

4.1.2　木材的一般特性 78

4.1.3　木材的特殊感觉特性 80

4.1.4　树种分类 82

4.2　常用木材分类 87

4.2.1　原木 87

4.2.2　人造板材 88

4.3　木材的接合结构 91

4.3.1　榫卯接合结构 91

4.3.2　板式结构 93

4.3.3　胶结合结构 95

4.3.4　螺钉与圆钉结合结构 95

4.3.5　板材拼接常用的结合结构 96

4.4　木材的加工工艺 96

4.4.1　手工实木木材工艺过程 96

4.4.2　木材弯曲成型工艺 100

4.5　木材涂饰工艺 102

4.5.1　木材涂饰的要求和目的 102

4.5.2　中国的漆文化 103

4.5.3　现代木材涂料分类 103

4.5.4　木材涂料工艺 103

4.6　典型木制品案例赏析 105

第5章　陶瓷材料及其加工工艺109

5.1　陶瓷概述 109

5.2　陶瓷在中国的产生和发展 109

5.3　陶器与瓷器 112

5.4　陶瓷的分类 113

5.4.1　普通陶瓷原料 113

5.4.2　陶瓷材料的种类 113

5.5　陶瓷材料特性 116

5.5.1　陶瓷一般特性 116

5.5.2　陶瓷力学性能 117

5.5.3　陶瓷电性能和热性能 117

5.5.4　陶瓷化学性能 117

5.5.5　气孔率和吸水率 118

5.5.6　陶瓷其他特性 118

5.6　陶瓷的加工工艺 121

5.6.1　制粉阶段 122

5.6.2　成型阶段 122

5.6.3　表面装饰阶段 127

5.7　典型陶瓷制品案例赏析 130

第6章　玻璃材料及其加工工艺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　常见玻璃的分类 139

6.2.1　通用玻璃材料 139

6.2.2　特种玻璃材料 141

6.3　玻璃的加工工艺 145

6.3.1　玻璃的成型工艺 145

6.3.2　玻璃的热处理 149

6.3.3　玻璃的二次加工 149

6.4　典型玻璃产品案例赏析 153

第7章　新材料162

7.1　新材料概述 162

7.2　新材料定义 162

7.3　新材料技术的发展趋势 163

7.4　新材料分类 163

7.4.1　电子信息材料 163

7.4.2　新能源材料 164

7.4.3　汽车新材料 165

7.4.4　超导材料 165

7.4.5　智能材料 166

7.4.6　稀土材料 169

7.4.7　生态环境材料 170

7.4.8　工业制造材料 170

7.4.9　环境工程材料 170

7.5　新材料介绍 172

7.5.1　碳纤维复合材料 172

7.5.2　纳米材料 173

7.6　3D打印材料 176

7.6.1　3D打印概述 176

7.6.2　3D打印材料分类 177

7.6.3　3D打印常用材料 178

参考文献 182