工业设计材料与加工工艺 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:理工大学

作者:桂元龙

出品人:

页数:137

译者:

出版时间:2007-9

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787564011208

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《精工妙艺：材料的塑形与结构的智慧》 在现代工业的澎湃浪潮中，材料与加工工艺宛如驱动创新的双引擎，共同塑造着我们触手可及的世界。本书并非对枯燥的学术理论进行堆砌，而是深入探索那些能够赋予产品生命、体现设计精神的物质本质与转化之道。它是一扇窗，带领读者穿梭于不同材质的奇妙世界，理解它们独特的物理、化学属性，以及如何通过精巧的工艺技术，将原始的材料升华为兼具功能性与美学价值的工业产品。 第一章：物质的语言——材料的深度解析 我们将从最基础的层面出发，探究构成我们身边一切事物的基石——材料。不同于简单的分类罗列，本章致力于挖掘材料的“语言”。我们将深入理解金属的晶体结构如何影响其强度与延展性，高分子材料的多样化链式结构如何赋予其轻便、绝缘或柔韧的特性，陶瓷材料的坚硬与耐高温源自何处，以及复合材料如何通过巧妙的组合，超越单一材料的局限。 金属的灵魂： 从钢铁的碳含量差异到铝合金的强化机制，从钛的轻盈与生物相容性到铜的导电特性，我们将逐一剖析常见金属及其合金的微观结构与宏观性能的内在联系。了解不同金属的加工性能，如延展性、塑性变形能力，对于选择合适的成型方法至关重要。 聚合物的万象： 塑料、橡胶、纤维等高分子材料的世界琳琅满目。本章将阐述热塑性与热固性聚合物的结构区别，以及这如何决定了它们的加工温度、可回收性与最终的力学表现。我们将探索各种添加剂（如增塑剂、稳定剂、着色剂）如何微调聚合物的性能，使其满足从汽车零部件到医疗器械的严苛要求。 陶瓷的骨骼： 无论是用于餐具的釉面陶瓷，还是用于电子器件的特种陶瓷，其坚硬、耐磨、绝缘的特性都源于其离子或共价键的结合。本章将解析陶瓷的制备工艺，从粉体制备到烧结过程，探讨如何控制晶粒尺寸和孔隙率，以获得期望的机械性能和热学性能。 复合材料的协奏曲： 纤维增强复合材料（如碳纤维增强聚合物）以其优异的比强度和比刚度，正在重塑航空航天、汽车制造等领域。本章将介绍不同增强体（如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维）与基体材料（如环氧树脂、聚酯树脂）的结合方式，以及层压、缠绕等成型工艺如何发挥其协同效应。 第二章：形塑的艺术——加工工艺的精妙运用 材料的潜能需要通过精湛的加工工艺来释放。本章将带领读者走进工厂车间，感受从粗加工到精加工，从冷成型到热加工的各种工艺手段。我们不仅要了解“怎么做”，更要理解“为什么这么做”，以及不同的工艺选择对产品性能、成本和外观的影响。 切削的精准： 车削、铣削、钻削、磨削……这些基本的切削加工方式，如何通过刀具的几何参数、切削参数的调整，实现对工件的精确尺寸控制和表面光洁度要求。我们将探讨数控（CNC）技术的普及如何将切削加工推向新的高度，实现复杂曲面的高精度制造。 塑形的魔力： 锻压、冲压、挤压、铸造……这些赋予材料内在结构以改变的工艺，是如何在力的作用下将材料塑造成所需的形状。本章将详细介绍不同塑性成型工艺的原理，如热锻与冷锻的区别，砂型铸造与压铸的适用范围，以及它们对材料性能和产品复杂度的影响。 连接的纽带： 焊接、铆接、粘接……这些将不同零件可靠结合的工艺，是组装复杂产品的关键。我们将审视不同焊接方法（如电弧焊、激光焊、电阻焊）的原理与优缺点，以及选择合适的连接方式对于保证产品整体强度和可靠性的重要性。 表面之美与功能： 抛光、喷涂、电镀、阳极氧化……这些对产品表面进行处理的工艺，不仅关乎产品的外观质感，更可能赋予其耐腐蚀、耐磨损、绝缘等特殊功能。本章将探讨各种表面处理技术的原理、工艺流程及其对产品价值的提升作用。 增材制造的新纪元： 3D打印（增材制造）作为一项颠覆性的技术，正以前所未有的方式改变着设计与制造的范式。本章将介绍不同3D打印技术（如FDM、SLA、SLS）的工作原理，它们如何能够快速制造原型、个性化定制产品，甚至直接制造功能性零部件，以及它对传统加工方式带来的挑战与机遇。 第三章：工艺的哲学——材料与工艺的协同智慧 材料与加工工艺并非孤立存在，它们之间存在着深刻的互动与制约。本章将聚焦于如何在这两者之间找到最佳的平衡点，实现设计的最大化价值。 设计驱动的材料选择： 优秀的设计始于对材料特性的深刻理解，以及对加工可行性的预判。本章将探讨设计师如何根据产品的预期功能、成本预算、生产批量以及环保要求，进行科学的材料选择。 工艺塑造的形态美学： 某种加工工艺往往会留下其独特的“印记”，形成独特的美学风格。例如，冷轧钢板的冲压纹理，或是CNC加工留下的细微刀痕，都能成为产品设计语言的一部分。我们将分析工艺如何影响产品的表面质感、细节处理以及整体的视觉呈现。 性能与成本的权衡： 在实际工业生产中，我们常常需要在材料性能、加工难度、生产成本之间做出取舍。本章将提供一些决策框架和案例分析，帮助读者理解如何进行有效的成本控制，同时又不牺牲产品的核心性能和设计理念。 可持续发展的路径： 随着环保意识的日益增强，选择环保材料、优化加工过程以减少能耗和废弃物，已成为工业设计的重要课题。本章将探讨可回收材料的应用、绿色加工工艺的开发，以及全生命周期设计理念在材料与工艺选择中的重要性。 《精工妙艺：材料的塑形与结构的智慧》 旨在为读者提供一个全面而深入的视角，去理解和欣赏工业设计背后那些默默无闻却又至关重要的物质基础与技术支撑。它是一本献给所有对产品创造充满好奇，渴望将想法转化为现实的工程师、设计师、制造商以及爱好者的指南。通过本书，您将不仅仅是了解材料和工艺，更能领略其中蕴含的科学原理、技术智慧和创新魅力，从而在自己的设计实践中，发出独属于您的精工妙艺之光。

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拿到这本教材时，我最大的期待是它能系统地梳理**人机工程学在复杂机械结构设计中的原理**。我是一名机械工程专业的学生，在学习传统机械原理时，往往忽略了最终用户的使用体验。这本书在这方面确实没有让我失望。它用大量的剖面图和运动学分析图，详细阐述了如何根据人体骨骼和肌肉的运动范围来设计操作杆、按钮和显示屏的位置。例如，关于“疲劳度阈值”的章节，书中通过生物力学模型计算了连续操作30分钟后，不同握持角度对手部肌腱的压力变化，并给出了最优化的设计参数范围。这种严谨的量化分析，远超出了我以往接触到的任何设计手册。然而，我发现书中对**适应不同文化背景和使用习惯**的人体工程学差异探讨不足。比如，亚洲用户和欧美用户的平均身高、臂展差异，以及在不同工作环境下（如戴手套操作、光照条件差）的设计调整，书中的案例大多是基于北美或欧洲的标准化人体模型，如果能加入更多全球化的案例研究，这本书的实用价值会更高。总而言之，它为理解“设计为人服务”提供了坚实的科学基础。

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这本书的排版风格非常具有学院派的特点，大开本，大量的黑白线条图，几乎没有花哨的插图，让人感觉像是在阅读一本早期的技术百科全书。我购买它的主要目的是想了解**增材制造（3D打印）在快速原型迭代中的工艺限制与材料科学**的结合点。这本书对金属粉末烧结（SLM）和高精度光固化（SLA）技术的材料收缩率、支撑结构移除难度、以及后处理对部件最终强度的影响，做了非常详尽的对比分析。特别是关于“缺陷检测与控制”的部分，它详细列举了由于打印参数设置不当导致的内部孔隙率增加和表面粗糙度超标的X射线成像对比图，这对于我优化实验参数非常有帮助。但非常遗憾的是，书中对**新型生物材料和复合材料在增材制造中的应用**的篇幅实在太少了。如今轻量化和功能集成是行业热点，像碳纤维增强聚合物（CFRP）的连续纤维3D打印技术发展迅速，但这本书对这些前沿领域的介绍显得有些滞后，内容停留在主流的塑料和基础金属打印阶段，未能充分展现材料科学的最新进展。

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这本书的阅读体验是一种对细节的反复打磨，它似乎更像是一本**面向工具和模具设计师的参考手册**，而非面向概念设计师的启发读物。我特地寻找的是关于**复杂曲面（Class A Surface）的逆向工程与数控（CNC）加工路径优化**的知识。书中对分模线设计、拔模斜度计算以及如何通过多轴铣削来保证曲面连续性和光顺度的讨论，堪称教科书级别。特别是关于“刀具路径的效率与表面质量的权衡”那一节，它用大量的二维示意图解释了插补误差与进给速率之间的复杂关系，对于提高复杂模具的加工精度非常有指导意义。然而，这本书在**面向制造的设计（DFM）**的讨论中，对**增材制造与减材制造的成本效益交叉点分析**探讨得不够深入。它将两种制造方式的优缺点并列，但缺乏一个清晰的决策矩阵，即在何种精度、何种批量、何种材料要求下，应该毫不犹豫地选择CNC而非打印，反之亦然。这种关键决策点的量化比较缺失，使得这本书在指导项目初期选型时略显单薄。

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这本书的语言风格极其凝练，充满了专业术语和逻辑严密的论述，读起来需要极高的专注度，几乎没有闲聊或背景介绍，直奔主题。我最关注的是其中关于**工业产品生命周期评估（LCA）和可持续性设计原则**的章节。作者非常细致地拆解了产品从原材料开采到报废处理的每一个环节的能源消耗和环境负荷。书中提供了一个清晰的评估框架，教导设计师如何量化选择不同材料和制造工艺（比如压铸与冲压）对碳足迹的影响。比如，它对比了铝合金和高强度钢在特定汽车部件上的全生命周期排放差异，计算结果相当惊人。不过，在实际操作层面，这本书似乎更偏向理论构建，对于**如何将LCA软件工具（如GaBi或SimaPro）的输出结果直接反馈到CAD建模流程**的具体工作流指导较少。理论上讲得透彻，但在实际的工程软件集成和数据流管理方面，建议读者需要结合其他软件教程进行学习，这本书更像是一个哲学指导而非一套操作手册。

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这本书的装帧设计非常朴实，封面用了哑光的深灰色纸张，配上简洁的白色和橙色字体，给人一种专业、严谨的感觉。我是在一家老牌的工业设计书店里偶然翻到的，当时被它厚重的质感吸引了。内容上，我主要关注的是它对**色彩心理学在产品设计中的应用**这部分。我原本以为它会侧重于物理颜料和材料的搭配，但深入阅读后发现，作者花了大量篇幅去探讨不同色调如何影响用户的情绪感知，比如冷色调如何暗示科技感和效率，而暖色调又如何营造亲和力。书中引用了大量的案例，从家居用品到电子设备的外壳设计，都做了细致的图文对比分析。尤其让我印象深刻的是关于“视觉重量”的章节，它讲解了如何通过色彩的饱和度和明度来调整一个产品在空间中的存在感，这对优化用户体验中的“存在感”非常有启发。不过，书中对于**数字化色彩管理流程**的介绍略显不足，似乎更偏向传统印刷和实体材料的色彩匹配，对于最新的HDR显示技术下的色彩表现力讨论不够深入，这或许是受限于早期版本或作者的侧重方向，但对于今天的数字产品设计师来说，这是一个小小的遗憾。整体来说，这本书在基础色彩理论的深度和广度上做得非常到位，是案头常备的工具书。

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