面向制造及装配的产品设计

前言

第2版前言

第1版前言

作者简介

术语表

第1章绪论

1.1什么是面向制造和装配的设计

1.2发展沿革

1.3面向装配的设计的执行

1.4面向制造的设计

1.5生产能力准则

1.6DFMA如何运作

1.7不使用DFMA的错误理由

1.7.1没有时间

1.7.2并非此处发明

1.7.3丑陋儿童综合征

1.7.4低装配成本

1.7.5小批量生产

1.7.6我们已做这项工作多年

1.7.7这仅是价值分析

1.7.8DFMA只是多种手段之一

1.7.9DFMA带来更加难以服务的产品

1.7.10我更喜欢设计规则

1.7.11我拒绝使用DFMA

1.8产品设计中应用DFMA的优点

1.9DFMA对美国工业的总体影响

1.10结论

习题

参考文献

第2章材料和工艺的选择

2.1引言

2.2早期材料和工艺选择的一般要求

2.3制造工艺的选择

2.4工艺能力

2.4.1一般形状属性

2.4.2DFA的可兼容性

2.5材料的选择

2.5.1将材料按工艺兼容的类别分组

2.5.2采用隶属函数选择材料

2.5.3采用量纲一排序的材料选择

2.6初级工艺/材料的选择

2.7工艺和材料的系统选择

2.7.1基于计算机的主要流程/材料的选择

2.7.2专家处理顺序选择器

2.7.3工艺的经济性排序

习题

参考文献

第3章面向手工装配的设计

3.1概述

3.2一般手工装配设计指南

3.2.1面向零件搬移的设计准则

3.2.2面向插入和紧固的设计准则

3.3面向装配方法系统设计的发展

3.4装配效率

3.5分类系统

3.6零件对称性对搬移时间的影响

3.7零件厚度和尺寸对搬移时间的影响

3.8重量对搬移时间的影响

3.9双手操作零件

3.10综合因素的影响

3.11严重套接或缠结并要求用镊子抓取和操作的零件对称性的影响

3.12倒角设计对插入操作的影响

3.13插入时间估计

3.14装配过程中避免阻塞

3.15减少圆盘装配问题

3.16阻塞通道和视线受阻对插入螺纹紧固件的各种设计的影响

3.17阻塞通道和视线受阻对空心铆接操作的影响

3.18握持影响

3.19手工装配数据库和实际数据表

3.20DFA方法的应用

3.21更多的设计准则

3.22大型装配件

3.23手工装配方法的类型

3.24装配布局对抓取时间的影响

3.25装配质量

3.26将学习曲线应用到DFA中

习题

参考文献

第4章电气连接和线束组装

4.1概述

4.2导线或线束组装

4.3电气连接的类型

4.3.1锡焊连接

4.3.2低压连接

4.3.3高压连接

4.4电线和电缆的类型

4.5制备和组装时间

4.5.1制备

4.5.2组装与安装

4.5.3固定

4.5.4连接

4.6分析方法

4.6.1步骤

4.6.2案例研究

习题

参考文献

第5章面向高速自动装配和机器人装配的设计

5.1简介

5.2面向高速进给和定向的零件设计

5.3示例

5.4其他进给困难

5.5高速自动插入

5.6示例

5.7组件分析

5.8适于自动化的产品设计准则

5.9输送和定向的零件设计

5.10面向高速自动装配设计的准则概要

5.10.1产品设计准则

5.10.2零件设计准则

5.11面向机器人装配的产品设计

习题

参考文献

第6章面向制造和装配的印制电路板设计

6.1概述

6.2印制电路板的设计顺序

6.3印制电路板的类型

6.3.1面数

6.3.2层数

6.3.3板材

6.3.4设备类型

6.3.5铜的重量

6.4裸板制造

6.4.1基本裸板成本

6.4.2每个面板的板数

6.4.3钻孔

6.4.4可选的裸板工艺

6.4.5裸板测试

6.5术语

6.6印制电路板的装配

6.6.1通孔印制电路板的装配操作

6.6.2表面装配元器件的装配

6.6.3焊接

6.6.4其他组装过程

6.6.5印制电路板的装配顺序

6.7印制电路板的装配成本估计

6.7.1元器件插入成本

6.7.2印制电路板装配成本的工作表

6.7.3实例分析

6.8印制电路板装配的案例研究

6.8.1仪器连接板的测量

6.8.2电源

6.9术语词汇表

习题

参考文献

第7章面向制造的设计

7.1引言

7.2使用单刃刀具加工

7.3使用多刃刀具加工

7.4使用砂轮加工

7.5标准化

7.6工件材料的选择

7.7工件材料的形状

7.8加工基本零件形状

7.8.1盘形回转件（L/D≤0.5）

7.8.2短圆柱零件（0.5＜L/D＜3）

7.8.3长圆柱回转体零件（L/D≥3）

7.8.4非回转体零件（A/B≤3，A/B≥4）

7.8.5长非回转体零件（A/B＞3）

7.8.6非回转的立方零件（A/B＜3，A/C＜4）

7.9零件的装配

7.10精度和表面粗糙度

7.11设计准则小结

7.12对于加工零件的成本估算

7.12.1材料成本

7.12.2机器的装卸

7.12.3其他非生产性成本

7.12.4机器之间搬移

7.12.5材料类型

7.12.6加工成本

7.12.7换刀成本

7.12.8加工数据

7.12.9粗磨

7.12.10精磨

7.12.11砂轮磨损余量

7.12.12无火花磨削余量

7.12.13加工成本估算工作表

7.12.14加工零件的近似成本模型

习题

参考文献

第8章面向注射成型的设计

8.1概述

8.2注射成型材料

8.3成型周期

8.3.1注射或填充阶段

8.3.2冷却阶段

8.3.3脱模和复位阶段

8.4注射成型系统

8.4.1注射装置

8.4.2夹紧装置

8.5注射模具

8.5.1模具结构和操作

8.5.2模具类型

8.5.3浇道、流道和浇口

8.6注射成型机尺寸

8.7注射循环周期

8.7.1注射时间

8.7.2冷却时间

8.7.3模具复位

8.8模具成本估算

8.8.1模座成本

8.8.2型腔和型芯的制造成本

8.9模具成本点系统

8.10最佳型腔数量的估计

8.11设计实例

8.12嵌件成型

8.13设计指南

8.14装配技术

习题

参考文献

第9章面向钣金加工的设计

9.1概述

9.2专用模具和压力加工

9.2.1用于外形剪切的单工序

模具

9.2.2单工序剪切模的成本

9.2.3单工序冲孔模

9.2.4单工序弯曲模

9.2.5单工序深拉深模

9.2.6其他特征

9.2.7级进模

9.3压力机的选择

9.4回转头压力加工

9.5折弯操作

9.6设计准则

习题

参考文献

第10章压铸模设计

10.1概述

10.2压铸合金

10.3压铸周期

10.4压铸机

10.4.1模具安装和夹紧系统

10.4.2金属压射系统

10.4.3热压室压铸机

10.4.4冷压室压铸机

10.5压铸模和修剪模

10.6精整

10.7自动化辅助设备

10.8最优型腔数量的确定

10.9适当机器尺寸的确定

10.9.1机床夹紧力的要求

10.9.2每个零件的注射体积和材料成本

10.9.3机械尺寸约束

10.10压力铸造循环周期估计

10.10.1熔融金属的浇注

10.10.2金属压射

10.10.3金属冷却

10.10.4零件取出和模具润滑

10.10.5修剪循环时间

10.11模具成本估计

10.11.1模具成本

10.11.2型腔和型芯成本

10.11.3修剪模成本

10.12装配技术

10.13设计原则

习题

参考文献

第11章面向粉末冶金加工的设计

11.1引言

11.2粉末冶金工艺的基本阶段

11.2.1混合

11.2.2压缩

11.2.3烧结

11.3次级加工阶段

11.3.1复压复烧

11.3.2精整和整形

11.3.3熔渗

11.3.4浸渍

11.3.5树脂浸渍

11.3.6热处理

11.3.7机械加工

11.3.8滚筒抛光和去毛刺

11.3.9电镀和其他表面处理

11.3.10蒸汽处理

11.3.11装配过程

11.4粉末的压制特性

11.4.1粉末压制机理

11.4.2金属粉末的压缩特性

11.4.3粉末压缩比

11.5粉末压制工具

11.5.1压制模

11.5.2压制凸模

11.5.3通孔芯棒

11.5.4模具配件

11.6粉末冶金压力机

11.6.1选择合适压力机的因素

11.6.2用于整形、精整和复压的压力机

11.7粉末冶金零件的形状

11.8烧结设备的特点

11.9粉末金属加工用材料

11.10基本粉末冶金制造成本的组成

11.10.1材料成本

11.10.2压制成本

11.10.3压制工具成本

11.10.4工具配件成本

11.10.5工具更换成本

11.10.6工具成本估算程序的验证

11.10.7烧结成本

11.10.8复压、整形和精整

11.11渗透材料的修改

11.11.1材料成本

11.11.2压制成本

11.11.3烧结成本

11.12浸透、热处理、抛光、蒸汽处理和其他表面处理

11.12.1加工成本

11.12.2附加材料成本

11.13粉末冶金零件的设计指南

11.14粉末注射成型

11.14.1原料制备和造粒

11.14.2成型

11.14.3脱脂

11.14.4烧结

11.14.5次级加工

11.14.6原料特性

11.14.7材料成本

11.14.8模具型腔几何尺寸

11.14.9成型成本

习题

参考文献

第12章砂型铸造设计

12.1概述

12.2砂型铸造合金

12.3基本特点和模具制备

12.3.1型砂制备

12.3.2浇注系统

12.3.3模具冒口和冷铁

12.3.4模样类型

12.3.5型砂压实方式

12.4砂芯

12.5金属的熔炼与浇注

12.6铸件清理

12.7成本估计

12.7.1金属成本

12.7.2型砂成本

12.7.3工具成本

12.7.4加工成本

12.8砂型铸造的设计规则

12.8.1避免尖角和多截面连接

12.8.2均匀厚度的截面设计

12.8.3合适的内壁厚度

12.8.4设计时考虑金属收缩

12.8.5使用简单的分型面

12.8.6确定适当的加工余量

12.8.7使用经济公差

12.9计算实例

习题

参考文献

第13章面向熔模铸造的设计

13.1引言

13.2工艺概述

13.3模样材料

13.4模样注射机

13.5模样模具

13.6模样和模组的组装

13.7陶瓷型壳

13.8陶瓷型芯

13.9模样熔出

13.10模样烧尽和模具烧制

13.11脱模和清理

13.12切断和精整

13.13模样和型芯材料成本

13.14蜡模注射成本

13.15填充时间

13.16冷却时间

13.17脱模和复位时间

13.18每个模样或型芯的工艺成本

13.19型芯注射成本估计

13.20模样和芯模成本

13.21芯模成本

13.22模样和模组组装成本

13.23每个模组的零件数量

13.24模样件成本

13.25清洗和蚀刻

13.26壳模材料成本

13.27蜡模组的成本

13.28模样的熔出

13.29烧尽、烧结和预热

13.30壳模总成本

13.31熔化金属的成本

13.32基础原材料成本

13.33准备浇注的液态金属成本

13.34浇注成本

13.35最终材料成本

13.36脱模

13.37清理

13.38切除

13.39设计指南

习题

参考文献

第14章面向热锻的设计

14.1概述

14.2锻造工艺的特点

14.3锻造中飞边的作用

14.3.1飞边桥几何形状的确定

14.3.2飞边数量

14.3.3锻件腹板

14.4锻造余量

14.5锻造中的预成型

14.6飞边去除

14.7锻件的分类

14.8锻造设备

14.8.1重力锤

14.8.2双动式动力锤

14.8.3立式对击锤

14.8.4水平对击锤

14.8.5机械压力机

14.8.6螺旋压力机

14.8.7液压机

14.8.8锻造机类型的选择

14.8.9锻压设备的比较

14.9材料分类

14.10锻造成本

14.10.1材料成本

14.10.2设备运行成本

14.10.3设备选择的例子

14.10.4锻造加工成本

14.10.5锻压机设置成本

14.11锻模成本

14.11.1初始模具成本

14.11.2多模腔锻模的成本估算

14.12模具寿命和工具替换成本

14.13去除飞边成本

14.13.1去除飞边加工成本

14.13.2去除飞边的工具成本

14.14其他锻造成本

14.14.1坯锭制备

14.14.2坯锭加热成本

习题

参考文献

《面向制造及装配的产品设计》一书在绪论部分，我们已经更新了面向制造和装配的产品设计技术在制造业中应用的最新研究实例，同时也说明了DFMA对美国制造业的总体影响。在第3章和第5章，加入了产品特征分类体系的有关内容，这部分内容对手工装配、高速自动化装配和机器人装配的搬移和插入难易程度有影响。还将实际的学生作业加入到这些章节中。有关印制电路板装配的第6章也已经更新，能够反映从上个版本以来在制造业所发生的变化，特别是强调了表面安装器件的使用。
　　余下的有关基本制造工艺的章节也更新了大量的最新数据，并且把思考题和作业添加到了每一章。随着粉末注射成型技术越来越广泛地在工业上运用，我们在有关金属粉末加工的第11章中，添加了粉末注射成型技术的讨论内容。
　　《面向制造及装配的产品设计》一书每章都包括了有关材料、人工和机器操作的成本信息，这个信息是书籍出版时的有代表性的典型成本数据，或许并不能够作为目前的成本应用的真实数据。成本在一段时期内会明显波动。这些数据里显示的相对成本可能适合于产品设计和生产方法之间的合理比较。

适读人群 ：机械工程技术人员参考，也可作为大专院校相关专业师生的教材或参考书

　　《面向制造及装配的产品设计》一书是杰弗里·布斯罗伊德教授结合多年科研教学经验撰写而成，本书全面介绍产品设计方法，大量更新数据，每章都添加思考题，助力产品设计！
　　《面向制造及装配的产品设计》一书全面介绍了面向制造和装配的产品设计方法，书中针对面向制造和装配的产品设计、材料和工艺的选择、面向手工装配的设计、电气连接和线束总成、面向高速自动装配和机器人装配的设计、面向制造和装配的印制电路板设计、面向制造的设计、面向注射成型的设计、面向钣金加工的设计、压铸模设计、面向粉末冶金加工的设计、砂型铸造设计、面向熔模铸造的设计和面向热锻的设计等作了详细的介绍，具有很高的参考应用价值。
　　本书可供机械工程技术人员参考，也可作为大专院校相关专业师生的教材或参考书。