《面向制造及裝配的產(chǎn)品設(shè)計》一書在緒論部分,我們已經(jīng)更新了面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用的最新研究實例,同時也說明了DFMA對美國制造業(yè)的總體影響。在第3章和第5章,加入了產(chǎn)品特征分類體系的有關(guān)內(nèi)容,這部分內(nèi)容對手工裝配、高速自動化裝配和機器人裝配的搬移和插入難易程度有影響。還將實際的學(xué)生作業(yè)加入到這些章節(jié)中。有關(guān)印制電路板裝配的第6章也已經(jīng)更新,能夠反映從上個版本以來在制造業(yè)所發(fā)生的變化,特別是強調(diào)了表面安裝器件的使用。
余下的有關(guān)基本制造工藝的章節(jié)也更新了大量的最新數(shù)據(jù),并且把思考題和作業(yè)添加到了每一章。隨著粉末注射成型技術(shù)越來越廣泛地在工業(yè)上運用,我們在有關(guān)金屬粉末加工的第11章中,添加了粉末注射成型技術(shù)的討論內(nèi)容。
《面向制造及裝配的產(chǎn)品設(shè)計》一書每章都包括了有關(guān)材料、人工和機器操作的成本信息,這個信息是書籍出版時的有代表性的典型成本數(shù)據(jù),或許并不能夠作為目前的成本應(yīng)用的真實數(shù)據(jù)。成本在一段時期內(nèi)會明顯波動。這些數(shù)據(jù)里顯示的相對成本可能適合于產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)方法之間的合理比較。
《面向制造及裝配的產(chǎn)品設(shè)計》一書是杰弗里·布斯羅伊德教授結(jié)合多年科研教學(xué)經(jīng)驗撰寫而成,本書全面介紹產(chǎn)品設(shè)計方法,大量更新數(shù)據(jù),每章都添加思考題,助力產(chǎn)品設(shè)計!
《面向制造及裝配的產(chǎn)品設(shè)計》一書全面介紹了面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計方法,書中針對面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計、材料和工藝的選擇、面向手工裝配的設(shè)計、電氣連接和線束總成、面向高速自動裝配和機器人裝配的設(shè)計、面向制造和裝配的印制電路板設(shè)計、面向制造的設(shè)計、面向注射成型的設(shè)計、面向鈑金加工的設(shè)計、壓鑄模設(shè)計、面向粉末冶金加工的設(shè)計、砂型鑄造設(shè)計、面向熔模鑄造的設(shè)計和面向熱鍛的設(shè)計等作了詳細(xì)的介紹,具有很高的參考應(yīng)用價值。
本書可供機械工程技術(shù)人員參考,也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)師生的教材或參考書。
《面向制造及裝配的產(chǎn)品設(shè)計》一書第3版包括原書所有章節(jié)的數(shù)據(jù)更新。除此之外,每一章里都添加了一套思考題和作業(yè)。這是因為本書在過去已經(jīng)被許多大學(xué)作為指定教材使用,這些加入的思考題已經(jīng)使得本書新版本更適合于作為教科書使用。我們的全部目標(biāo)不僅僅是向服務(wù)于制造業(yè)的設(shè)計師和制造工程師提供一本參考書,而且還可作為產(chǎn)品設(shè)計和面向制造的設(shè)計的大學(xué)課程基礎(chǔ)教材。本書還提供了在制造業(yè)廣泛應(yīng)用的各種基本工藝中,影響產(chǎn)品的制造和裝配難易程度的諸多參數(shù)的詳細(xì)討論。
在緒論部分,我們已經(jīng)更新了面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用的最新研究實例,同時也說明了DFMA對美國制造業(yè)的總體影響。在第3章和第5章,加入了產(chǎn)品特征分類體系的有關(guān)內(nèi)容,這部分內(nèi)容對手工裝配、高速自動化裝配和機器人裝配的搬移和插入難易程度有影響。還將實際的學(xué)生作業(yè)加入到這些章節(jié)中。有關(guān)印制電路板裝配的第6章也已經(jīng)更新,能夠反映從上個版本以來在制造業(yè)所發(fā)生的變化,特別是強調(diào)了表面安裝器件的使用。
余下的有關(guān)基本制造工藝的章節(jié)也更新了大量的最新數(shù)據(jù),并且把思考題和作業(yè)添加到了每一章。隨著粉末注射成型技術(shù)越來越廣泛地在工業(yè)上運用,我們在有關(guān)金屬粉末加工的第11章中,添加了粉末注射成型技術(shù)的討論內(nèi)容。
每章都包括了有關(guān)材料、人工和機器操作的成本信息,這個信息是書籍出版時的有代表性的典型成本數(shù)據(jù),或許并不能夠作為目前的成本應(yīng)用的真實數(shù)據(jù)。成本在一段時期內(nèi)會明顯波動。這些數(shù)據(jù)里顯示的相對成本可能適合于產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)方法之間的合理比較。
和先前的版本一樣,我們感謝所有支持過在羅德島大學(xué)開展DFMA研究工作的各家公司和對該項研究有過幫助的研究生們。從這項研究中開發(fā)的技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運用到工業(yè)生產(chǎn)中,同時對于開發(fā)更多的有競爭力的產(chǎn)品有著重大的影響,這些產(chǎn)品不僅結(jié)構(gòu)更加簡單,同時更容易制造并且總體成本減少。
Geoffrey Boothroyd
Peter DewhurstWinston A.Knight
杰弗里·布斯羅伊德(Geoffrey Boothroyd),是美國金斯敦的羅德島大學(xué)工業(yè)和制造工程專業(yè)退休名譽教授。
Boothroyd教授是100多篇期刊論文的作者或合作者,他也是數(shù)本著名專著的共同執(zhí)筆人或共同編著者,其中包括與W.A.Knight合作編輯的《機床和加工基礎(chǔ)》第三版、《自動裝配和產(chǎn)品設(shè)計》第二版、《自動化裝配》《運用機械學(xué)》。除此之外,Boothroyd教授還是Taylor and Francis系列叢書《制造工程和材料加工》的共同主編。他是美國制造工程師協(xié)會(SME)的特別會員,也是美國國家工程學(xué)院的會員。他還是其他一些專業(yè)學(xué)會的會員。Geoffrey Boothroyd教授獲得英國倫敦大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位(1962年)和工程學(xué)專業(yè)理學(xué)博士學(xué)位(1974年)。他獲得的眾多榮譽和獎勵包括美國國家科技獎和SME/ASME商業(yè)獎。
彼得·杜赫斯特(Peter,Dewhurst),是一名工業(yè)工程教授,也是羅德島大學(xué)的機械工程教授。在他的工作生涯里,他在金屬加工、金屬切削理論、人工智能設(shè)計、最優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計等領(lǐng)域都做出了很大貢獻。在2000年之前,他主要從事于來自國家科學(xué)基金會和Sandia國家實驗室的兩項科研調(diào)查。他曾經(jīng)獲得過的獎項有:Sir Charles Reynold獎學(xué)金,F(xiàn).W Taylor獎?wù)潞蛧铱萍吉務(wù)隆K呀?jīng)在URI從事教學(xué)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計及組裝約20年,同時因為他的杰出貢獻,他兩次被授予URI Carlotti 獎?wù)隆?br />
溫斯頓·奈特(Winston A.Knight),是一名在羅德島大學(xué)從事工業(yè)化系統(tǒng)工程教學(xué)的退休教授。Knight教授發(fā)表過120多篇專業(yè)學(xué)術(shù)性文章,也是《機械及其工具基礎(chǔ)》第三版等幾本專著的合著者。教授的研究興趣涉及產(chǎn)品設(shè)計加工、再循環(huán)設(shè)計、環(huán)境工程、機械工具技術(shù)、新技術(shù)合作以及CAD/CAM等各個領(lǐng)域。教授也是人工自動化社科院的研究員和CIRP的研究員。他獲得了伯明翰大學(xué)的理學(xué)學(xué)士學(xué)位(1963)和哲學(xué)博士學(xué)位(1967),還獲得了牛津大學(xué)的文學(xué)碩士學(xué)位。
前言
第2版前言
第1版前言
作者簡介
術(shù)語表
第1章緒論
1.1什么是面向制造和裝配的設(shè)計
1.2發(fā)展沿革
1.3面向裝配的設(shè)計的執(zhí)行
1.4面向制造的設(shè)計
1.5生產(chǎn)能力準(zhǔn)則
1.6DFMA如何運作
1.7不使用DFMA的錯誤理由
1.7.1沒有時間
1.7.2并非此處發(fā)明
1.7.3丑陋兒童綜合征
1.7.4低裝配成本
1.7.5小批量生產(chǎn)
1.7.6我們已做這項工作多年
1.7.7這僅是價值分析
1.7.8DFMA只是多種手段之一
1.7.9DFMA帶來更加難以服務(wù)的產(chǎn)品
1.7.10我更喜歡設(shè)計規(guī)則
1.7.11我拒絕使用DFMA
1.8產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用DFMA的優(yōu)點
1.9DFMA對美國工業(yè)的總體影響
1.10結(jié)論
習(xí)題
參考文獻
第2章材料和工藝的選擇
2.1引言
2.2早期材料和工藝選擇的一般要求
2.3制造工藝的選擇
2.4工藝能力
2.4.1一般形狀屬性
2.4.2DFA的可兼容性
2.5材料的選擇
2.5.1將材料按工藝兼容的類別分組
2.5.2采用隸屬函數(shù)選擇材料
2.5.3采用量綱一排序的材料選擇
2.6初級工藝/材料的選擇
2.7工藝和材料的系統(tǒng)選擇
2.7.1基于計算機的主要流程/材料的選擇
2.7.2專家處理順序選擇器
2.7.3工藝的經(jīng)濟性排序
習(xí)題
參考文獻
第3章面向手工裝配的設(shè)計
3.1概述
3.2一般手工裝配設(shè)計指南
3.2.1面向零件搬移的設(shè)計準(zhǔn)則
3.2.2面向插入和緊固的設(shè)計準(zhǔn)則
3.3面向裝配方法系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展
3.4裝配效率
3.5分類系統(tǒng)
3.6零件對稱性對搬移時間的影響
3.7零件厚度和尺寸對搬移時間的影響
3.8重量對搬移時間的影響
3.9雙手操作零件
3.10綜合因素的影響
3.11嚴(yán)重套接或纏結(jié)并要求用鑷子抓取和操作的零件對稱性的影響
3.12倒角設(shè)計對插入操作的影響
3.13插入時間估計
3.14裝配過程中避免阻塞
3.15減少圓盤裝配問題
3.16阻塞通道和視線受阻對插入螺紋緊固件的各種設(shè)計的影響
3.17阻塞通道和視線受阻對空心鉚接操作的影響
3.18握持影響
3.19手工裝配數(shù)據(jù)庫和實際數(shù)據(jù)表
3.20DFA方法的應(yīng)用
3.21更多的設(shè)計準(zhǔn)則
3.22大型裝配件
3.23手工裝配方法的類型
3.24裝配布局對抓取時間的影響
3.25裝配質(zhì)量
3.26將學(xué)習(xí)曲線應(yīng)用到DFA中
習(xí)題
參考文獻
第4章電氣連接和線束組裝
4.1概述
4.2導(dǎo)線或線束組裝
4.3電氣連接的類型
4.3.1錫焊連接
4.3.2低壓連接
4.3.3高壓連接
4.4電線和電纜的類型
4.5制備和組裝時間
4.5.1制備
4.5.2組裝與安裝
4.5.3固定
4.5.4連接
4.6分析方法
4.6.1步驟
4.6.2案例研究
習(xí)題
參考文獻
第5章面向高速自動裝配和機器人裝配的設(shè)計
5.1簡介
5.2面向高速進給和定向的零件設(shè)計
5.3示例
5.4其他進給困難
5.5高速自動插入
5.6示例
5.7組件分析
5.8適于自動化的產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則
5.9輸送和定向的零件設(shè)計
5.10面向高速自動裝配設(shè)計的準(zhǔn)則概要
5.10.1產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則
5.10.2零件設(shè)計準(zhǔn)則
5.11面向機器人裝配的產(chǎn)品設(shè)計
習(xí)題
參考文獻
第6章面向制造和裝配的印制電路板設(shè)計
6.1概述
6.2印制電路板的設(shè)計順序
6.3印制電路板的類型
6.3.1面數(shù)
6.3.2層數(shù)
6.3.3板材
6.3.4設(shè)備類型
6.3.5銅的重量
6.4裸板制造
6.4.1基本裸板成本
6.4.2每個面板的板數(shù)
6.4.3鉆孔
6.4.4可選的裸板工藝
6.4.5裸板測試
6.5術(shù)語
6.6印制電路板的裝配
6.6.1通孔印制電路板的裝配操作
6.6.2表面裝配元器件的裝配
6.6.3焊接
6.6.4其他組裝過程
6.6.5印制電路板的裝配順序
6.7印制電路板的裝配成本估計
6.7.1元器件插入成本
6.7.2印制電路板裝配成本的工作表
6.7.3實例分析
6.8印制電路板裝配的案例研究
6.8.1儀器連接板的測量
6.8.2電源
6.9術(shù)語詞匯表
習(xí)題
參考文獻
第7章面向制造的設(shè)計
7.1引言
7.2使用單刃刀具加工
7.3使用多刃刀具加工
7.4使用砂輪加工
7.5標(biāo)準(zhǔn)化
7.6工件材料的選擇
7.7工件材料的形狀
7.8加工基本零件形狀
7.8.1盤形回轉(zhuǎn)件(L/D≤0.5)
7.8.2短圓柱零件(0.5<L/D<3)
7.8.3長圓柱回轉(zhuǎn)體零件(L/D≥3)
7.8.4非回轉(zhuǎn)體零件(A/B≤3,A/B≥4)
7.8.5長非回轉(zhuǎn)體零件(A/B>3)
7.8.6非回轉(zhuǎn)的立方零件(A/B<3,A/C<4)
7.9零件的裝配
7.10精度和表面粗糙度
7.11設(shè)計準(zhǔn)則小結(jié)
7.12對于加工零件的成本估算
7.12.1材料成本
7.12.2機器的裝卸
7.12.3其他非生產(chǎn)性成本
7.12.4機器之間搬移
7.12.5材料類型
7.12.6加工成本
7.12.7換刀成本
7.12.8加工數(shù)據(jù)
7.12.9粗磨
7.12.10精磨
7.12.11砂輪磨損余量
7.12.12無火花磨削余量
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
習(xí)題
參考文獻
第8章面向注射成型的設(shè)計
8.1概述
8.2注射成型材料
8.3成型周期
8.3.1注射或填充階段
8.3.2冷卻階段
8.3.3脫模和復(fù)位階段
8.4注射成型系統(tǒng)
8.4.1注射裝置
8.4.2夾緊裝置
8.5注射模具
8.5.1模具結(jié)構(gòu)和操作
8.5.2模具類型
8.5.3澆道、流道和澆口
8.6注射成型機尺寸
8.7注射循環(huán)周期
8.7.1注射時間
8.7.2冷卻時間
8.7.3模具復(fù)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模具成本點系統(tǒng)
8.10最佳型腔數(shù)量的估計
8.11設(shè)計實例
8.12嵌件成型
8.13設(shè)計指南
8.14裝配技術(shù)
習(xí)題
參考文獻
第9章面向鈑金加工的設(shè)計
9.1概述
9.2專用模具和壓力加工
9.2.1用于外形剪切的單工序
模具
9.2.2單工序剪切模的成本
9.2.3單工序沖孔模
9.2.4單工序彎曲模
9.2.5單工序深拉深模
9.2.6其他特征
9.2.7級進模
9.3壓力機的選擇
9.4回轉(zhuǎn)頭壓力加工
9.5折彎操作
9.6設(shè)計準(zhǔn)則
習(xí)題
參考文獻
第10章壓鑄模設(shè)計
10.1概述
10.2壓鑄合金
10.3壓鑄周期
10.4壓鑄機
10.4.1模具安裝和夾緊系統(tǒng)
10.4.2金屬壓射系統(tǒng)
10.4.3熱壓室壓鑄機
10.4.4冷壓室壓鑄機
10.5壓鑄模和修剪模
10.6精整
10.7自動化輔助設(shè)備
10.8最優(yōu)型腔數(shù)量的確定
10.9適當(dāng)機器尺寸的確定
10.9.1機床夾緊力的要求
10.9.2每個零件的注射體積和材料成本
10.9.3機械尺寸約束
10.10壓力鑄造循環(huán)周期估計
10.10.1熔融金屬的澆注
10.10.2金屬壓射
10.10.3金屬冷卻
10.10.4零件取出和模具潤滑
10.10.5修剪循環(huán)時間
10.11模具成本估計
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裝配技術(shù)
10.13設(shè)計原則
習(xí)題
參考文獻
第11章面向粉末冶金加工的設(shè)計
11.1引言
11.2粉末冶金工藝的基本階段
11.2.1混合
11.2.2壓縮
11.2.3燒結(jié)
11.3次級加工階段
11.3.1復(fù)壓復(fù)燒
11.3.2精整和整形
11.3.3熔滲
11.3.4浸漬
11.3.5樹脂浸漬
11.3.6熱處理
11.3.7機械加工
11.3.8滾筒拋光和去毛刺
11.3.9電鍍和其他表面處理
11.3.10蒸汽處理
11.3.11裝配過程
11.4粉末的壓制特性
11.4.1粉末壓制機理
11.4.2金屬粉末的壓縮特性
11.4.3粉末壓縮比
11.5粉末壓制工具
11.5.1壓制模
11.5.2壓制凸模
11.5.3通孔芯棒
11.5.4模具配件
11.6粉末冶金壓力機
11.6.1選擇合適壓力機的因素
11.6.2用于整形、精整和復(fù)壓的壓力機
11.7粉末冶金零件的形狀
11.8燒結(jié)設(shè)備的特點
11.9粉末金屬加工用材料
11.10基本粉末冶金制造成本的組成
11.10.1材料成本
11.10.2壓制成本
11.10.3壓制工具成本
11.10.4工具配件成本
11.10.5工具更換成本
11.10.6工具成本估算程序的驗證
11.10.7燒結(jié)成本
11.10.8復(fù)壓、整形和精整
11.11滲透材料的修改
11.11.1材料成本
11.11.2壓制成本
11.11.3燒結(jié)成本
11.12浸透、熱處理、拋光、蒸汽處理和其他表面處理
11.12.1加工成本
11.12.2附加材料成本
11.13粉末冶金零件的設(shè)計指南
11.14粉末注射成型
11.14.1原料制備和造粒
11.14.2成型
11.14.3脫脂
11.14.4燒結(jié)
11.14.5次級加工
11.14.6原料特性
11.14.7材料成本
11.14.8模具型腔幾何尺寸
11.14.9成型成本
習(xí)題
參考文獻
第12章砂型鑄造設(shè)計
12.1概述
12.2砂型鑄造合金
12.3基本特點和模具制備
12.3.1型砂制備
12.3.2澆注系統(tǒng)
12.3.3模具冒口和冷鐵
12.3.4模樣類型
12.3.5型砂壓實方式
12.4砂芯
12.5金屬的熔煉與澆注
12.6鑄件清理
12.7成本估計
12.7.1金屬成本
12.7.2型砂成本
12.7.3工具成本
12.7.4加工成本
12.8砂型鑄造的設(shè)計規(guī)則
12.8.1避免尖角和多截面連接
12.8.2均勻厚度的截面設(shè)計
12.8.3合適的內(nèi)壁厚度
12.8.4設(shè)計時考慮金屬收縮
12.8.5使用簡單的分型面
12.8.6確定適當(dāng)?shù)募庸び嗔?br />
12.8.7使用經(jīng)濟公差
12.9計算實例
習(xí)題
參考文獻
第13章面向熔模鑄造的設(shè)計
13.1引言
13.2工藝概述
13.3模樣材料
13.4模樣注射機
13.5模樣模具
13.6模樣和模組的組裝
13.7陶瓷型殼
13.8陶瓷型芯
13.9模樣熔出
13.10模樣燒盡和模具燒制
13.11脫模和清理
13.12切斷和精整
13.13模樣和型芯材料成本
13.14蠟?zāi)W⑸涑杀?br />
13.15填充時間
13.16冷卻時間
13.17脫模和復(fù)位時間
13.18每個模樣或型芯的工藝成本
13.19型芯注射成本估計
13.20模樣和芯模成本
13.21芯模成本
13.22模樣和模組組裝成本
13.23每個模組的零件數(shù)量
13.24模樣件成本
13.25清洗和蝕刻
13.26殼模材料成本
13.27蠟?zāi)=M的成本
13.28模樣的熔出
13.29燒盡、燒結(jié)和預(yù)熱
13.30殼?偝杀
13.31熔化金屬的成本
13.32基礎(chǔ)原材料成本
13.33準(zhǔn)備澆注的液態(tài)金屬成本
13.34澆注成本
13.35最終材料成本
13.36脫模
13.37清理
13.38切除
13.39設(shè)計指南
習(xí)題
參考文獻
第14章面向熱鍛的設(shè)計
14.1概述
14.2鍛造工藝的特點
14.3鍛造中飛邊的作用
14.3.1飛邊橋幾何形狀的確定
14.3.2飛邊數(shù)量
14.3.3鍛件腹板
14.4鍛造余量
14.5鍛造中的預(yù)成型
14.6飛邊去除
14.7鍛件的分類
14.8鍛造設(shè)備
14.8.1重力錘
14.8.2雙動式動力錘
14.8.3立式對擊錘
14.8.4水平對擊錘
14.8.5機械壓力機
14.8.6螺旋壓力機
14.8.7液壓機
14.8.8鍛造機類型的選擇
14.8.9鍛壓設(shè)備的比較
14.9材料分類
14.10鍛造成本
14.10.1材料成本
14.10.2設(shè)備運行成本
14.10.3設(shè)備選擇的例子
14.10.4鍛造加工成本
14.10.5鍛壓機設(shè)置成本
14.11鍛模成本
14.11.1初始模具成本
14.11.2多模腔鍛模的成本估算
14.12模具壽命和工具替換成本
14.13去除飛邊成本
14.13.1去除飛邊加工成本
14.13.2去除飛邊的工具成本
14.14其他鍛造成本
14.14.1坯錠制備
14.14.2坯錠加熱成本
習(xí)題
參考文獻