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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DFMA18

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