工业产品材料与构造

材料是制造业发展的基础，没有各种材料，制造业无从谈起。如今，品类众多，传统的金属材料、塑料、橡胶、陶瓷等传统材料，以及各种半导体材料、新材料被广泛应用。作为产品的设计人员，需要了解材料的性能与特征，同时对于常见的结构与力学特征有一个简单了解，这才能设计出具备使用性能的产品。本书就是为了解决上述问题所编写的。

材料是制造业发展的基石，以硅基材料、高强合金、碳纤维等高性能纤维、石墨烯为代表的纳米材料等新材料近年来发展迅速，在越来越多的行业内得到广泛应用。《工业产品材料与构造》是高等教育工业设计领域的一门专业必修课程的配套教材，结合艺术、结构、材料与成型工艺等多方面知识，配合实例，介绍常见工业产品的设计思路与方法。 本书适于工业设计相关专业的本科生使用，也可供工业设计的设计人员参考。

陈峰，男，博士，台州学院产品设计系副主任，主要研究方向：生物质复合材料、家具设计与结构创新、产品设计。承担国家自然基金项目1项，浙江省虚拟仿真教学实验项目1项，国家家具设计与制造专业教学资源库子项目1项，发表论文20余篇，编写教材8部。

第1章绪论1 1.1设计与材料概述1 1.2设计材料分类4 1.2.1设计材料的分类方法4 1.2.2设计材料的工艺分类10 1.3设计材料的感觉特性11 1.3.1材料的质感11 1.3.2质感设计的形式美法则18 1.3.3质感设计的作用24 1.4设计选材的适应性26 1.5设计选材的适应性原则26 1.5.1内部因素26 1.5.2外部因素32 习题33 第2章金属材料34 2.1金属材料概述34 2.1.1金属材料应用的发展史与现状34 2.1.2产品设计与金属材料37 2.1.3金属材料分类39 2.2金属材料的性能40 2.2.1金属的特性40 2.2.2金属材料的力学性能43 2.2.3金属材料的加工性能43 2.3常用金属材料45 2.3.1产品设计中常用的黑色金属45 2.3.2产品设计中常用的有色金属49 2.4金属成型加工工艺67 2.4.1铸造成型67 2.4.2塑性成型77 2.5金属切削和表面处理80 2.5.1金属切削加工80 2.5.2焊接加工工艺80 2.5.3表面处理工艺81 习题87 第3章木材与构造88 3.1木材概述88 3.1.1木材的形成与分类88 3.1.2木材的宏观特征91 3.1.3木材的物理性能96 3.2木材产品结构100 3.3木材的表面处理与装饰106 3.4常用木材在设计中的应用110 3.4.1常用木材110 3.4.2人造板材114 3.5木制品加工工艺117 3.5.1实木的加工方法117 3.5.2人造板产品的加工方法119 3.6木材在设计中的应用125 习题130 第4章塑料131 4.1塑料概述131 4.1.1高分子材料的分类131 4.1.2塑料定义132 4.1.3塑料的起源与发展132 4.1.4塑料分类135 4.1.5塑料组成138 4.1.6塑料的基本性能140 4.2塑料产品加工工艺142 4.2.1塑料产品加工要考虑的关键因素142 4.2.2塑料成型工艺143 4.2.3塑料的二次加工153 4.3常用的塑料材料及其在设计中的应用160 4.3.1聚乙烯塑料(PE)161 4.3.2聚丙烯塑料(PP)162 4.3.3聚苯乙烯塑料(PS)163 4.3.4聚氯乙烯塑料(PVC)165 4.3.5聚甲基丙烯酸甲酯塑料(PMMA)166 4.3.6酚醛塑料(PF)166 4.3.7ABS塑料167 4.3.8聚碳酸酯(PC)169 4.3.9聚酰胺(PA)171 4.3.10聚氨酯(PU)172 4.3.11聚甲醛塑料(POM)172 4.3.12聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)173 4.3.13泡沫塑料174 习题175 第5章无机非金属材料176 5.1陶瓷176 5.1.1陶瓷概述176 5.1.2陶瓷的性能179 5.1.3陶瓷的加工工艺180 5.1.4陶瓷的应用189 5.2玻璃191 5.2.1玻璃概述191 5.2.2玻璃的加工工艺193 5.2.3常用玻璃品种200 5.2.4玻璃在设计中的应用208 5.3石材210 5.3.1石材概述210 5.3.2天然石材的常用品种211 5.3.3天然石材在设计中的应用212 5.3.4人造石材214 习题215 第6章产品构造216 6.1物理力学216 6.1.1结构设计目的216 6.1.2结构受外力的五种形态216 6.1.3拉力和压力的应力、应变216 6.1.4弯曲的应力、应变217 6.1.5剪力的应力、应变220 6.1.6扭转力的应力、应变220 6.1.7组合力221 6.2日常产品的结构特点221 6.3静态结构形式223 6.3.1折叠结构223 6.3.2契合结构225 6.3.3连接结构226 6.3.4壳体结构229 6.3.5弹力结构229 6.3.6气囊结构229 6.4动态结构形式230 6.4.1构件组成230 6.4.2常用机构及其设计231 习题234 参考文献235