具体描述
《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*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*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。
作者简介
Geoffrey Boothroyd
Geoffrey Boothroyd是美国金斯敦的罗德岛大学工业和制造工程专业退休名誉教授。
Boothroyd教授是100多篇期刊论文的作者或合作者，他也是数本著名专著的共同执笔人或共同编著者，其中包括与W.A.Knight合作编辑的《机床和加工基础》第三版、《自动装配和产品设计》第二版、《自动化装配》《运用机械学》。除此之外，Boothroyd教授还是Taylor and Francis系列丛书《制造工程和材料加工》的共同主编。他是美国制造工程师协会（SME）的特别会员，也是美国国家工程学院的会员。他还是其他一些专业学会的会员。Geoffrey Boothroyd教授获得英国伦敦大学哲学博士学位（1962年）和工程学专业理学博士学位（1974年）。他获得的众多荣誉和奖励包括美国国家科技奖和SME/ASME商业奖。
Peter Dewhurst
Peter Dewhurst是一名工业工程教授，也是罗德岛大学的机械工程教授。在他的工作生涯里，他在金属加工、金属切削理论、人工智能设计、*化结构设计等领域都做出了很大贡献。在2000年之前，他主要从事于来自国家科学基金会和Sandia国家实验室的两项科研调查。他曾经获得过的奖项有：Sir Charles Reynold奖学金，F.W Taylor奖章和国家科技奖章。他已经在URI从事教学工业生产设计及组装约20年，同时因为他的杰出贡献，他两次被授予URI Carlotti 奖章。
Winston A.Knight
Winston A.Knight是一名在罗德岛大学从事工业化系统工程教学的退休教授。Knight教授发表过120多篇专业学术性文章，也是《机械及其工具基础》第三版等几本专著的合著者。教授的研究兴趣涉及产品设计加工、再循环设计、环境工程、机械工具技术、新技术合作以及CAD/CAM等各个领域。教授也是人工自动化社科院的研究员和CIRP的研究员。他获得了伯明翰大学的理学学士学位（1963）和哲学博士学位（1967），还获得了牛津大学的文学硕士学位。
目录信息
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**加工
7.3使用多刃**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
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
这本书的语言风格是那种典型的学术严谨中带着一丝人文关怀的混合体，读起来不至于让人感到枯燥乏味。作者在引入复杂的数学模型和有限元分析概念时，总会穿插一些工业历史的小故事或者行业变革的背景介绍，这使得冷冰冰的公式仿佛也有了生命和温度。比如，在介绍标准化和模块化设计章节时，作者并没有直接引用ISO标准，而是回顾了福特T型车时代流水线带来的革命性影响，这种宏观视角的切入，让读者能更深刻地体会到设计决策背后的历史必然性。我特别喜欢它对“设计意图”的强调，很多工程师往往只关注如何实现图纸上的几何形状，而这本书则引导我们将注意力拉回到最初的产品目标和用户需求上，提醒我们每一个设计决策都是为了最终的产品价值服务。这种对设计哲学的深入探讨，让这本书的层次感一下子拔高了，它不再仅仅是一本技术手册，更像是一部关于现代工业美学的思考录。
评分这本书的阅读体验，让我联想到了那种结构精密的瑞士机械表。每一个齿轮、每一个游丝都咬合得天衣无缝，共同驱动着时间的精确流逝。这本书的各个章节之间，就是这种紧密咬合的关系。例如，关于表面处理和涂层技术的讨论，并不是孤立存在的，它紧密地连接着前面材料的耐腐蚀性分析，以及后面装配过程中的摩擦系数预估。作者在处理这些相互关联的知识点时，展现出极高的驾驭能力，他没有让任何一个细节成为孤立的知识点，而是将它们编织进一个宏大的制造系统图景中。更难能可贵的是，书中对于新兴制造技术（比如增材制造）的讨论，也保持了非常客观和审慎的态度，既展示了其潜力，也毫不避讳地指出了其在精度、成本和批量生产方面存在的固有局限。这本书给我最大的感受是：真正的专业，不在于堆砌新名词，而在于能将复杂系统的各个变量，清晰而准确地呈现在读者面前，这本书做到了这一点，它无疑是近期我阅读过的最有价值的技术读物之一。
评分这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调，搭配着精密的机械结构插图，立刻就能抓住我的眼球。我拿到书时，首先被它厚实的纸张质感所震撼，那种略带磨砂的触感，让人感觉这本书充满了知识的重量。内页的排版也相当考究，字体大小和行间距的把握，都透露出一种严谨的美学态度。阅读体验上，尽管内容涉及诸多专业术语，但作者似乎深谙如何用清晰的逻辑链条来引导读者，使得那些原本晦涩难懂的工程概念，也变得生动起来。我尤其欣赏书中那些高质量的工程图示，它们不仅仅是简单的示意，更像是艺术品，每一个角度的剖面图都经过精心计算，帮助我这个非科班出身的人也能快速领会设计的精髓。这本书的装帧质量也非常好，即便我经常带着它在工厂和会议室之间奔波，书脊依然保持着平整，没有出现松动的迹象，这对于一本工具书来说，是至关重要的品质保障。光是看着它摆在我的书架上，就仿佛能感受到一股强大的工程技术气息扑面而来，让人充满学习的冲动。
评分从内容的广度来看，这本书无疑是下足了功夫的，它几乎覆盖了从概念草图到最终交付的每一个关键环节。我印象最深的是关于公差链分析和可制造性评估的部分。很多教材在这里往往草草带过，或者只给出一些简化的公式，但这本书却提供了多种不同复杂程度的分析工具和软件接口的介绍，甚至详细对比了不同数控机床加工不同材料时，实际达到的精度范围和效率差异。对于我这种需要与不同制造部门打交道的项目经理来说，这种跨领域的知识融合简直是如虎添翼。它让我能够用更专业的语言与车间主管进行有效的沟通，避免了因为信息不对称而导致的返工和延误。这本书的编排逻辑很有意思，它似乎遵循着产品生命周期的主线，层层递进，确保读者在学习新技术的同时，也能回顾和巩固基础理论，形成一个完整的知识闭环，这一点非常适合需要系统性提升的工程师。
评分说实话，我最初是抱着将信将疑的态度翻开这本大部头的，毕竟市面上很多声称“全面”的教材，最后都沦为零散知识点的堆砌。然而，这本书的叙事结构非常流畅，它不是简单地罗列设计规范，而是构建了一个完整的知识体系。作者似乎非常注重“为什么”这个问题的解答，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。比如，它在探讨材料选择时，不仅仅列出了各种合金的性能参数，更是深入剖析了它们在特定制造工艺下的应力分布和成本效益分析，这种深度的交叉论证，极大地提升了我对设计决策的理解。我记得有一次，我在为一个复杂的曲面部件选材犯难，翻阅到书中关于表面粗糙度和公差配合那一章时，作者通过一个详尽的案例分析，瞬间点亮了我的思路，让我明白了在保证功能的前提下，如何通过优化制造路径来降低不必要的精度要求。这种理论与实践无缝衔接的写作方式，让这本书的实用价值远远超出了我的预期，它更像是一位资深工程师在手把手地指导你如何避开那些“设计陷阱”。
评分DFMA（Design for Manufacturing and Assembly）是指在产品设计阶段，充分考虑来自于产品制造和装配的要求，使得机械工程师设计的产品具有很好的可制造性和可装配性，从根本上避免在产品开发后期出现的制造和装配质量问题。其中关于如何杜绝扔过墙的设计很明显是目前制造业现状情况下能通过CFT来协同解决的最优系统实现方案，比较细化的部分是各种不同的工艺方法中对于典型工序的节拍与过程成本计算方案是让设计更为精准的手段。或许是增材制造比较新的，未见述及。
评分DFMA（Design for Manufacturing and Assembly）是指在产品设计阶段，充分考虑来自于产品制造和装配的要求，使得机械工程师设计的产品具有很好的可制造性和可装配性，从根本上避免在产品开发后期出现的制造和装配质量问题。其中关于如何杜绝扔过墙的设计很明显是目前制造业现状情况下能通过CFT来协同解决的最优系统实现方案，比较细化的部分是各种不同的工艺方法中对于典型工序的节拍与过程成本计算方案是让设计更为精准的手段。或许是增材制造比较新的，未见述及。
评分修炼不够，比较苦涩难以理解。
评分修炼不够，比较苦涩难以理解。
评分修炼不够，比较苦涩难以理解。
