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本书以产品设计工程建模软件的应用方法为基础，将产品设计实现方面的知识与之相结合，系统地阐述了产品造型、结构、材料与加工工艺之间的联系，构建了一个“一体化”的关于产品设计实现的方法。本书分为五章，内容包括产品造型、结构与工艺的设计解读，数字模型构建思维与工程软件的基本操作，经典产品造型设计解析与数模重构，塑料产品成型工艺与结构设计的基本方法，钣金产品成型工艺与结构设计的基本方法。通过本书的阅读，读者可以较为系统地了解产品设计与工程实现之间的关系，掌握产品设计工程建模的方法，形成“一体化”的产品设计思维。本书可供工业设计或机械设计专业技术人员参考，也可作为应用型本科院校的教学用书。

第1章　产品造型、结构与工艺的
设计解读	（1）
1.1  产品造型解读	（2）
1.1.1  对于产品造型设计的
理解	（2）
1.1.2　产品造型设计的过程中
应当重点把握的几个
问题	（12）
1.2　产品结构解读	（15）
1.2.1  产品结构与材料关系的
 理解	（15）
1.2.2  与产品造型相关的结构
 基本形式	（15）
1.2.3  产品结构设计的基本
 原则	（23）
1.3  产品展现的主要形式	（23）
1.3.1  造型主导型产品	（23）
1.3.2  结构主导型产品	（26）
1.3.3  造型与结构一体型产品	（27）
1.4  产品设计常用材料特性与
应用	（28）
1.4.1  塑料	（28）
1.4.2  金属	（29）
1.4.3  陶瓷	（30）
1.4.4  玻璃	（31）
1.4.5  木材	（31）
1.5  产品工业设计的主要对象	（32）
1.5.1  生活办公用品类产品	（32）
1.5.2  商业服务类产品	（33）
1.5.3  工业和机械设备类产品	（33）
1.5.4  交通运输工具类产品	（35）
1.5.5  专业型仪器设备类产品	（36）
1.5.6  文体娱乐类产品	（36）
第2章  数字模型构建思维与工程
软件的基本操作	（38）
2.1  UG NX 10.0基本介绍	（39）
2.2  UG NX的基本操作界面	（39）
2.3  UG NX建模重要的基本
 概念	（49）
2.3.1  坐标系	（49）
2.3.2  特征	（49）
2.3.3  草图	（50）
2.3.4  约束	（51）
2.3.5  对象	（51）
2.4  产品数字模型的构建思维与
 基本操作	（51）
2.4.1  草图的绘制	（52）
2.4.2  基本几何体的构建	（57）
2.4.3  基本曲面的构建	（68）
2.4.4  数模的修改	（81）
第3章　经典产品造型设计解析与
数模重构	（85）
3.1  鼠标造型正向建模	（86）
3.1.1  鼠标的历史与造型设计
分析	（86）
3.1.2　鼠标基础形态的构建	（87）
3.1.3  鼠标基本形态的构建	（95）
3.1.4　鼠标造型细节的构建	（99）
3.2　电热水壶造型建模	（104）
3.2.1　电热水壶的发展与造型
设计分析	（104）
3.2.2　电热水壶基础形态的
构建	（105）
3.2.3　电热水壶主要形态的
构建	（112）

3.2.4　电热水壶造型细节的
构建	（117）
第4章  塑料产品成型工艺与结构
设计的基本方法	（125）
4.1  产品设计常用塑料	（125）
4.1.1  通用塑料	（125）
4.1.2  工程塑料	（127）
4.1.3  特种塑料	（128）
4.2  塑料加工工艺	（129）
4.2.1  注塑成型	（129）
4.2.2  吹塑成型	（130）
4.2.3  吸塑成型	（131）
4.2.4  挤塑成型	（131）
4.2.5  滚塑成型	（131）
4.2.6  塑料表面处理工艺	（132）
4.3  塑料产品结构设计的一般
 要点	（136）
4.3.1  塑料件壁厚	（137）
4.3.2  塑料件的脱模斜度	（137）
4.3.3  塑料件的加强筋设计	（138）
4.3.4  塑料件的支柱设计	（139）
4.3.5  塑料件的圆角设计	（139）
4.3.6  滑块与抽芯	（140）
4.3.7  塑料件的开孔	（140）
4.3.8  塑料产品支撑面设计	（141）
4.3.9  塑料产品的嵌件	（142）
4.3.10  塑料产品上的纹理和
符号	（143）
4.4  路由器的造型与结构设计	（144）
4.4.1  路由器的造型与结构
设计分析	（144）
4.4.2  路由器基础形态的
构建	（145）
4.4.3  路由器基本结构与造型
 细节的构建	（148）

4.4.4  路由器的装配	（181）
4.5  塑料产品造型与结构的发展
趋势	（185）
第5章　钣金产品成型工艺与结构
设计的基本方法	（188）
5.1　工业设计领域常用的金属
加工工艺	（189）
5.1.1　铸造加工工艺	（189）
5.1.2　压力加工工艺	（189）
5.1.3　切削加工工艺	（192）
5.2　钣金加工工艺	（194）
5.2.1　下料	（194）
5.2.2　打磨	（196）
5.2.3　折弯	（196）
5.2.4　压铆与铆接	（197）
5.2.5　焊接	（199）
5.2.6　再次打磨	（200）
5.2.7　表面处理	（200）
5.3　钣金工艺设计的基本原则	（204）
5.4　UG钣金建模环境与钣金
基础建模	（205）
5.5　汽车充电桩的造型与结构
设计	（219）
5.5.1　汽车充电桩的造型与
结构设计分析	（219）
5.5.2　汽车立柱式交流充电桩
基础形态的构建	（220）
5.5.3　充电桩结构细节的构建	（224）
5.6  钣金产品造型与结构的发展
 趋势	（240）
5.6.1  围绕工艺展开产品造型的设计
 模式长期存在	（240）
5.6.2  与其他材料工艺搭配进行设计
创新 	（241）

前    言
笔者从事工业设计方面的教学工作多年，主要教授“产品设计”、“产品结构设计”、“产品设计材料与加工工艺”、“计算机辅助产品设计”等专业课程。根据多年的产品设计实践和教学经验，笔者认为这四门课程在工业设计专业的体系内有着非常紧密的联系，具体表现为：产品外观设计离不开结构设计的支撑，产品结构的实现需要根据产品功能与外观的要求选择合适的材料与加工工艺并且采用合理的结构设计方案，同时现代产品设计大多是依靠计算机实现数字模型的创建然后交付加工流程的。这四门课程最终目的都是解决产品设计实现的问题，而在一般的教学过程中，这四门课程通常分散在不同的学期和阶段，课程间割裂的情况比较严重，学生很难形成关于产品设计实现的完整的知识体系，无法有效地累积设计经验，在某种程度上影响了学生毕业时应具备的专业能力。在笔者看来，无论是概念设计还是创新设计，如果没有实现的可能，那么反映出的决不是设计者想象力的丰富，恰恰是设计者对产品实现系统知识的匮乏。通过长期的教学与实践，笔者发现借助于计算机辅助教学的契机，可以系统地将产品造型设计、产品材料与加工工艺、产品结构设计方面的知识串联起来，利用计算机辅助设计课程通常开设在其他专业课程之前的时间优势，让学生初步建立一个比较完整的产品设计实现的知识体系，而后通过后继的专业课程对知识点不断深入地学习、熟练运用，为将来的就业和深造打下坚实的产品设计工程基础。
本书想要表达的是一种一体化的、缜密的产品设计思维和方法，不追求工程软件应用上的技巧，强调产品造型设计、结构设计的合理性，能够对不同的加工材料和工艺制定相应的数字模型构建策略。本书适合已经进入产品设计专业课程学习的学生阅读，也适合对工业设计感兴趣的工程技术人员阅读。读者应该对产品设计的概念有初步的认识与了解，在此基础上本书通过计算机工程软件的教学，提供了一个整合产品设计知识的平台，教导学生通过工程软件的学习，初步掌握产品设计实现的知识体系，建立比较完整的产品设计的概念。本书尽可能采用案例说明的方式对知识点进行解释，并且由点及面充分发散，让读者能够广泛接触与产品设计相关的知识，相信对启发学习兴趣、增强学习的主动性很有帮助。
工业设计具有艺术性与技术性的双重特征，是一门综合性强、知识面广的复合型学科，又是一门与时俱进、不断变化发展的学科。作为一名工业设计师和设计教育工作者，笔者通过不断学习、实践、教学，总结出一些经验与心得，本书的撰写就是在此基础上完成的。“产品设计”是一个极具内涵的概念，影响设计结果的因素很多，包括文化、历史、管理、策划、市场、用户、成本、工艺等，最终的产品设计实物只是一个结果，采用正确的学习方法，构建完善的产品设计实现方法体系，培养一体化的设计思维才是本书撰写的根本目的。由于作者水平有限，本书存在一些不足之处，恳请广大师生和专家、读者不吝赐教。

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计算机辅助产品造型与结构设计