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第1章 绪论 1

1.1 什么是面向制造和装配的设计 1

1.2 发展沿革 1

1.3 面向装配的设计的执行 4

1.4 面向制造的设计 5

1.5 生产能力准则 5

1.6 DFMA如何运作 9

1.7 不使用DFMA的错误理由 14

1.7.1 没有时间 14

1.7.2 并非此处发明 15

1.7.3 丑陋儿童综合征 15

1.7.4 低装配成本 15

1.7.5 小批量生产 15

1.7.6 我们已做这项工作多年 15

1.7.7 这仅是价值分析 17

1.7.8 DFMA只是多种手段之一 17

1.7.9 DFMA带来更加难以服务的产品 17

1.7.10 我更喜欢设计规则 18

1.7.11 我拒绝使用DFMA 18

1.8 产品设计中应用DFMA的优点 18

1.9 DFMA对美国工业的总体影响 21

1.10 结论 23

习题 24

参考文献 25

第2章 材料和工艺的选择 27

2.1 引言 27

2.2 早期材料和工艺选择的一般要求 27

2.3 制造工艺的选择 29

2.4 工艺能力 31

2.4.1 一般形状属性 31

2.4.2 DFA的可兼容性 41

2.5 材料的选择 41

2.5.1 将材料按工艺兼容的类别分组 42

2.5.2 采用隶属函数选择材料 42

2.5.3 采用量纲一排序的材料选择 43

2.6 初级工艺／材料的选择 51

2.7 工艺和材料的系统选择 55

2.7.1 基于计算机的主要流程／材料的选择 56

2.7.2 专家处理顺序选择器 56

2.7.3 工艺的经济性排序 60

习题 65

参考文献 67

第3章 面向手工装配的设计 69

3.1 概述 69

3.2 一般手工装配设计指南 70

3.2.1 面向零件搬移的设计准则 70

3.2.2 面向插入和紧固的设计准则 70

3.3 面向装配方法系统设计的发展 74

3.4 装配效率 75

3.5 分类系统 76

3.6 零件对称性对搬移时间的影响 81

3.7 零件厚度和尺寸对搬移时间的影响 82

3.8 重量对搬移时间的影响 84

3.9 双手操作零件 84

3.10 综合因素的影响 84

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 85

3.12 倒角设计对插入操作的影响 86

3.13 插入时间估计 88

3.14 装配过程中避免阻塞 89

3.15 减少圆盘装配问题 90

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 91

3.17 阻塞通道和视线受阻对空心铆接操作的影响 93

3.18 握持影响 94

3.19 手工装配数据库和实际数据表 95

3.20 DFA方法的应用 96

3.21 更多的设计准则 101

3.22 大型装配件 103

3.23 手工装配方法的类型 104

3.24 装配布局对抓取时间的影响 108

3.25 装配质量 111

3.26 将学习曲线应用到DFA中 113

习题 115

参考文献 120

第4章 电气连接和线束组装 122

4.1 概述 122

4.2 导线或线束组装 124

4.3 电气连接的类型 127

4.3.1 锡焊连接 127

4.3.2 低压连接 128

4.3.3 高压连接 129

4.4 电线和电缆的类型 130

4.5 制备和组装时间 131

4.5.1 制备 132

4.5.2 组装与安装 137

4.5.3 固定 141

4.5.4 连接 146

4.6 分析方法 149

4.6.1 步骤 150

4.6.2 案例研究 162

习题 165

参考文献 165

第5章 面向高速自动装配和机器人装配的设计 167

5.1 简介 167

5.2 面向高速进给和定向的零件设计 168

5.3 示例 175

5.4 其他进给困难 176

5.5 高速自动插入 179

5.6 示例 182

5.7 组件分析 182

5.8 适于自动化的产品设计准则 184

5.9 输送和定向的零件设计 187

5.10 面向高速自动装配设计的准则概要 188

5.10.1 产品设计准则 189

5.10.2 零件设计准则 189

5.11 面向机器人装配的产品设计 189

习题 199

参考文献 202

第6章 面向制造和装配的印制电路板设计 203

6.1 概述 203

6.2 印制电路板的设计顺序 203

6.3 印制电路板的类型 204

6.3.1 面数 204

6.3.2 层数 204

6.3.3 板材 204

6.3.4 设备类型 205

6.3.5 铜的重量 205

6.4 裸板制造 206

6.4.1 基本裸板成本 206

6.4.2 每个面板的板数 208

6.4.3 钻孔 209

6.4.4 可选的裸板工艺 209

6.4.5 裸板测试 210

6.5 术语 210

6.6 印制电路板的装配 211

6.6.1 通孔印制电路板的装配操作 212

6.6.2 表面装配元器件的装配 218

6.6.3 焊接 219

6.6.4 其他组装过程 221

6.6.5 印制电路板的装配顺序 221

6.7 印制电路板的装配成本估计 224

6.7.1 元器件插入成本 225

6.7.2 印制电路板装配成本的工作表 229

6.7.3 实例分析 230

6.8 印制电路板装配的案例研究 233

6.8.1 仪器连接板的测量 233

6.8.2 电源 235

6.9 术语词汇表 236

习题 239

参考文献 241

第7章 面向制造的设计 243

7.1 引言 243

7.2 使用单刃刀具加工 243

7.3 使用多刃刀具加工 248

7.4 使用砂轮加工 255

7.5 标准化 261

7.6 工件材料的选择 262

7.7 工件材料的形状 263

7.8 加工基本零件形状 264

7.8.1 盘形回转件（L/D≤0.5 ） 264

7.8.2 短圆柱零件（0.5 <L/D<3） 266

7.8.3 长圆柱回转体零件（L/D≥3） 266

7.8.4 非回转体零件（A/B≤3，A/B≥4） 268

7.8.5 长非回转体零件（A/B>3） 271

7.8.6 非回转的立方零件（A/B<3，A/C<4） 271

7.9 零件的装配 274

7.10 精度和表面粗糙度 275

7.11 设计准则小结 277

7.12 对于加工零件的成本估算 279

7.12.1 材料成本 279

7.12.2 机器的装卸 280

7.12.3 其他非生产性成本 281

7.12.4 机器之间搬移 281

7.12.5 材料类型 282

7.12.6 加工成本 282

7.12.7 换刀成本 283

7.12.8 加工数据 284

7.12.9 粗磨 287

7.12.10 精磨 288

7.12.11 砂轮磨损余量 288

7.12.12 无火花磨削余量 290

7.12.13 加工成本估算工作表 292

7.12.14 加工零件的近似成本模型 296

习题 299

参考文献 303

第8章 面向注射成型的设计 304

8.1 概述 304

8.2 注射成型材料 304

8.3 成型周期 306

8.3.1 注射或填充阶段 306

8.3.2 冷却阶段 306

8.3.3 脱模和复位阶段 308

8.4 注射成型系统 308

8.4.1 注射装置 308

8.4.2 夹紧装置 309

8.5 注射模具 309

8.5.1 模具结构和操作 310

8.5.2 模具类型 311

8.5.3 浇道、流道和浇口 313

8.6 注射成型机尺寸 313

8.7 注射循环周期 315

8.7.1 注射时间 316

8.7.2 冷却时间 316

8.7.3 模具复位 319

8.8 模具成本估算 320

8.8.1 模座成本 321

8.8.2 型腔和型芯的制造成本 322

8.9 模具成本点系统 327

8.10 最佳型腔数量的估计 330

8.11 设计实例 333

8.12 嵌件成型 334

8.13 设计指南 334

8.14 装配技术 335

习题 337

参考文献 340

第9章 面向钣金加工的设计 342

9.1 概述 342

9.2 专用模具和压力加工 344

9.2.1 用于外形剪切的单工序模具 344

9.2.2 单工序剪切模的成本 348

9.2.3 单工序冲孔模 353

9.2.4 单工序弯曲模 354

9.2.5 单工序深拉深模 357

9.2.6 其他特征 361

9.2.7 级进模 362

9.3 压力机的选择 363

9.4 回转头压力加工 368

9.5 折弯操作 371

9.6 设计准则 373

习题 377

参考文献 379

第10章 压铸模设计 381

10.1 概述 381

10.2 压铸合金 381

10.3 压铸周期 383

10.4 压铸机 383

10.4.1 模具安装和夹紧系统 383

10.4.2 金属压射系统 383

10.4.3 热压室压铸机 384

10.4.4 冷压室压铸机 385

10.5 压铸模和修剪模 386

10.6 精整 387

10.7 自动化辅助设备 388

10.8 最优型腔数量的确定 388

10.9 适当机器尺寸的确定 392

10.9.1 机床夹紧力的要求 392

10.9.2 每个零件的注射体积和材料成本 394

10.9.3 机械尺寸约束 395

10.10 压力铸造循环周期估计 396

10.10.1 熔融金属的浇注 396

10.10.2 金属压射 397

10.10.3 金属冷却 397

10.10.4 零件取出和模具润滑 400

10.10.5 修剪循环时间 402

10.11 模具成本估计 403

10.11.1 模具成本 403

10.11.2 型腔和型芯成本 404

10.11.3 修剪模成本 405

10.12 装配技术 407

10.13 设计原则 408

习题 409

参考文献 410

第11章 面向粉末冶金加工的设计 412

11.1 引言 412

11.2 粉末冶金工艺的基本阶段 413

11.2.1 混合 413

11.2.2 压缩 414

11.2.3 烧结 414

11.3 次级加工阶段 415

11.3.1 复压复烧 415

11.3.2 精整和整形 416

11.3.3 熔渗 416

11.3.4 浸渍 416

11.3.5 树脂浸渍 416

11.3.6 热处理 416

11.3.7 机械加工 416

11.3.8 滚筒抛光和去毛刺 417

11.3.9 电镀和其他表面处理 417

11.3.10 蒸汽处理 417

11.3.11 装配过程 417

11.4 粉末的压制特性 417

11.4.1 粉末压制机理 418

11.4.2 金属粉末的压缩特性 419

11.4.3 粉末压缩比 422

11.5 粉末压制工具 423

11.5.1 压制模 424

11.5.2 压制凸模 425

11.5.3 通孔芯棒 425

11.5.4 模具配件 425

11.6 粉末冶金压力机 425

11.6.1 选择合适压力机的因素 425

11.6.2 用于整形、精整和复压的压力机 427

11.7 粉末冶金零件的形状 428

11.8 烧结设备的特点 430

11.9 粉末金属加工用材料 434

11.10 基本粉末冶金制造成本的组成 439

11.10.1 材料成本 439

11.10.2 压制成本 440

11.10.3 压制工具成本 442

11.10.4 工具配件成本 448

11.10.5 工具更换成本 449

11.10.6 工具成本估算程序的验证 450

11.10.7 烧结成本 450

11.10.8 复压、整形和精整 452

11.11 渗透材料的修改 453

11.11.1 材料成本 453

11.11.2 压制成本 454

11.11.3 烧结成本 454

11.12 浸透、热处理、抛光、蒸汽处理和其他表面处理 454

11.12.1 加工成本 454

11.12.2 附加材料成本 455

11.13 粉末冶金零件的设计指南 455

11.14 粉末注射成型 457

11.14.1 原料制备和造粒 458

11.14.2 成型 458

11.14.3 脱脂 459

11.14.4 烧结 460

11.14.5 次级加工 461

11.14.6 原料特性 461

11.14.7 材料成本 465

11.14.8 模具型腔几何尺寸 466

11.14.9 成型成本 467

习题 468

参考文献 470

第12章 砂型铸造设计 471

12.1 概述 471

12.2 砂型铸造合金 472

12.3 基本特点和模具制备 473

12.3.1 型砂制备 473

12.3.2 浇注系统 473

12.3.3 模具冒口和冷铁 474

12.3.4 模样类型 475

12.3.5 型砂压实方式 476

12.4 砂芯 477

12.5 金属的熔炼与浇注 477

12.6 铸件清理 478

12.7 成本估计 479

12.7.1 金属成本 479

12.7.2 型砂成本 481

12.7.3 工具成本 482

12.7.4 加工成本 484

12.8 砂型铸造的设计规则 486

12.8.1 避免尖角和多截面连接 486

12.8.2 均匀厚度的截面设计 487

12.8.3 合适的内壁厚度 488

12.8.4 设计时考虑金属收缩 489

12.8.5 使用简单的分型面 489

12.8.6 确定适当的加工余量 489

12.8.7 使用经济公差 489

12.9 计算实例 491

习题 494

参考文献 495

第13章 面向熔模铸造的设计 497

13.1 引言 497

13.2 工艺概述 497

13.3 模样材料 499

13.4 模样注射机 499

13.5 模样模具 500

13.6 模样和模组的组装 500

13.7 陶瓷型壳 501

13.8 陶瓷型芯 502

13.9 模样熔出 502

13.10 模样烧尽和模具烧制 503

13.11 脱模和清理 503

13.12 切断和精整 503

13.13 模样和型芯材料成本 503

13.14 蜡模注射成本 505

13.15 填充时间 507

13.16 冷却时间 507

13.17 脱模和复位时间 509

13.18 每个模样或型芯的工艺成本 510

13.19 型芯注射成本估计 511

13.20 模样和芯模成本 511

13.21 芯模成本 515

13.22 模样和模组组装成本 515

13.23 每个模组的零件数量 516

13.24 模样件成本 517

13.25 清洗和蚀刻 518

13.26 壳模材料成本 518

13.27 蜡模组的成本 519

13.28 模样的熔出 519

13.29 烧尽、烧结和预热 520

13.30 壳模总成本 520

13.31 熔化金属的成本 521

13.32 基础原材料成本 524

13.33 准备浇注的液态金属成本 525

13.34 浇注成本 525

13.35 最终材料成本 525

13.36 脱模 526

13.37 清理 527

13.38 切除 528

13.39 设计指南 530

习题 530

参考文献 531

第14章 面向热锻的设计 532

14.1 概述 532

14.2 锻造工艺的特点 532

14.3 锻造中飞边的作用 533

14.3.1 飞边桥几何形状的确定 534

14.3.2 飞边数量 536

14.3.3 锻件腹板 537

14.4 锻造余量 538

14.5 锻造中的预成型 540

14.6 飞边去除 545

14.7 锻件的分类 545

14.8 锻造设备 547

14.8.1 重力锤 548

14.8.2 双动式动力锤 549

14.8.3 立式对击锤 549

14.8.4 水平对击锤 549

14.8.5 机械压力机 549

14.8.6 螺旋压力机 549

14.8.7 液压机 549

14.8.8 锻造机类型的选择 550

14.8.9 锻压设备的比较 551

14.9 材料分类 555

14.10 锻造成本 556

14.10.1 材料成本 557

14.10.2 设备运行成本 558

14.10.3 设备选择的例子 561

14.10.4 锻造加工成本 561

14.10.5 锻压机设置成本 562

14.11 锻模成本 563

14.11.1 初始模具成本 564

14.11.2 多模腔锻模的成本估算 564

14.12 模具寿命和工具替换成本 568

14.13 去除飞边成本 569

14.13.1 去除飞边加工成本 569

14.13.2 去除飞边的工具成本 570

14.14 其他锻造成本 572

14.14.1 坯锭制备 572

14.14.2 坯锭加热成本 572

习题 572

参考文献 575