面向制造和装配的产品设计指南（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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钟元 著

图书标签:

• 产品设计
• 制造
• 装配
• 设计指南
• 工程设计
• 机械设计
• 工业设计
• 可制造性设计
• DFM
• 设计工程

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111540137

版次：2

商品编码：11958195

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-08-01

用纸：胶版纸

页数：309

编辑推荐

适读人群 ：从事产品开发的工程师和管理人员阅读，也可供高等院校机械类专业教师和学生学习参考
　　本书第1版自2011年出版以来深受广大读者好评，前后印刷了6次，销售15000余册。

内容简介

　　本书第1版自2011年出版以来深受广大读者好评，前后印刷了6次，销售15000余册。为答谢广大读者的厚爱，使之更符合读者的需求、更实用，我们根据近几年的技术发展和读者的反馈进行了修订再版。面向制造和装配的产品设计（DFMA）是企业以“更低的产品成本、更短的产品开发周期、更高的产品质量”进行产品开发的关键。DFMA通过提高产品的可制造性和可装配性，使得产品非常适合进行制造和装配，继而保证制造和装配时的高生产效率、低不良率、高产品质量和低产品成本等。在劳动力成本日益上升的今天，DFMA对企业显得更为重要和迫切。
　　本书详细介绍了如何在产品开发中应用DFMA以及DFMA设计指南，包括面向装配的设计指南、塑胶件设计指南、钣金件设计指南、压铸件设计指南、机械加工件设计指南和公差分析等，并辅以图形和真实案例及DFMA检查表，具有非常高的实用价值。
　　本书非常适合从事产品开发的工程师和管理人员阅读，也可供高等院校机械类专业教师和学生学习参考。

目录

第2版前言
第1版前言
第1章面向制造和装配的产品开发
1.1产品设计的重要性
1.1.1iPhone利润分配的启示
1.1.2产品设计的作用
1.1.3好的产品设计
1.2Design For X
1.2.1产品生命周期
1.2.2DFX产生的背景
1.2.3DFX：面向产品生命周期的设计
1.2.4DFX：面向各种要求的设计
1.2.5DFX的内涵
1.3产品开发模式
1.3.1产品开发模式的进化
1.3.2传统产品开发流程
1.3.3传统产品开发模式的弊端
1.4面向制造和装配的产品开发模式
1.4.1DFMA概述
1.4.2DFMA的开发流程
1.4.3DFMA的价值
1.4.4DFMA与并行工程
1.4.5DFMA在各企业的成功应用
1.5DFMA的实施
1.5.1实施的障碍
1.5.2实施的关键
第2章面向装配的设计指南
2.1概述
2.1.1装配的概念
2.1.2最好和最差的装配工序
2.1.3面向装配的设计的概念
2.1.4面向装配的设计的目的
2.1.5面向装配的设计的历史
2.2设计指南
2.2.1减少零件数量
2.2.2减少紧固件的数量和类型
2.2.3零件标准化
2.2.4模块化产品设计
2.2.5设计一个稳定的基座
2.2.6设计零件容易被抓取
2.2.7避免零件缠绕
2.2.8减少零件装配方向
2.2.9设计导向特征
2.2.10先定位后固定
2.2.11避免装配干涉
2.2.12为辅助工具提供空间
2.2.13为重要零部件设计装配止位特征
2.2.14防止零件欠约束和过约束
2.2.15宽松的零件公差要求
2.2.16防错的设计
2.2.17装配中的人机工程学
2.2.18线缆的布局
第3章塑胶件设计指南
3.1概述
3.1.1塑胶的概念
3.1.2塑胶的优缺点
3.1.3注射成型
3.2塑胶材料的选择
3.2.1塑胶材料的分类
3.2.2常用塑胶材料的性能
3.2.3塑胶材料的选择原则
3.3塑胶的性能参数
3.3.1物理性能
3.3.2力学性能
3.3.3热性能
3.3.4环境性能
3.3.5阻燃性
3.3.6UL746
3.3.7电性能
3.4设计指南
3.4.1零件壁厚
3.4.2避免尖角
3.4.3脱模斜度
3.4.4加强筋的设计
3.4.5支柱的设计
3.4.6孔的设计
3.4.7提高塑胶件强度的设计
3.4.8提高塑胶件外观质量的设计
3.4.9降低塑胶件成本的设计
3.4.10注射模具可行性设计
3.4.11注射模具讨论要点
3.5塑胶件的装配方式
3.5.1卡扣装配
3.5.2机械紧固
3.5.3热熔
3.6超声波焊接
3.6.1超声波简介
3.6.2超声波焊接
3.6.3超声波焊接工艺
3.6.4塑料的超声波焊接性能
3.6.5塑胶件的超声波焊接结构设计
3.6.6塑胶件的超声波焊接结构设计指南
第4章钣金件设计指南
4.1概述
4.1.1钣金概述
4.1.2冲压概述
4.1.3常用钣金材料的介绍
4.2设计指南
4.2.1冲裁
4.2.2折弯
4.2.3拉深
4.2.4凸包
4.2.5止裂槽
4.2.6指明飞边的方向和需要压飞边的边
4.2.7提高钣金件强度的设计
4.2.8减少钣金件成本的设计
4.2.9其他钣金件设计的考虑
4.3钣金件常用的装配方式
4.3.1卡扣装配
4.3.2拉（铆）钉装配
4.3.3自铆
4.3.4螺钉机械装配
4.3.5点焊
4.3.6各种装配方式比较
第5章压铸件设计指南
5.1概述
5.1.1压铸的概念
5.1.2压铸的优缺点
5.1.3关于压铸件的六大误解
5.2常用压铸材料介绍
5.2.1铝合金
5.2.2锌合金
5.2.3镁合金
5.3设计指南
5.3.1零件壁厚
5.3.2压铸件最小孔
5.3.3避免压铸型局部过薄
5.3.4加强筋的设计
5.3.5脱模斜度
5.3.6圆角的设计
5.3.7支柱的设计
5.3.8字符
5.3.9螺纹
5.3.10为飞边和浇口的去除提供方便
5.3.11压铸件的公差要求
5.3.12简化模具结构，降低模具成本
5.3.13机械加工
5.3.14使用压铸件简化产品结构，降低产品成本
第6章机械加工件设计指南
6.1概述
6.1.1机械加工的概念
6.1.2机械加工的分类
6.1.3机械加工的优缺点
6.2通用机械加工件设计指南
6.2.1尽量避免使用机械加工
6.2.2毛坯的选择
6.2.3宽松的零件公差要求
6.2.4简化产品和零件结构
6.2.5降低加工难度
6.2.6保证位置精度
6.2.7尺寸标注便于测量
6.2.8保证零件热处理后的质量
6.2.9零件结构要有足够的刚度
6.2.10采用标准化参数
6.2.11零件应便于装夹
6.2.12减少装夹次数
6.2.13减少机械加工面积
6.2.14减少走刀次数
6.2.15零件结构应便于刀具工作
6.2.16不同要求的表面明显分开
6.3车削件设计指南
6.4钻削件设计指南
6.5铣削件设计指南
第7章公差分析
7.1概述
7.1.1引言
7.1.2公差
7.1.3公差分析
7.1.4常见公差分析的错误做法
7.2公差分析的计算步骤
7.2.1定义公差分析的目标尺寸和判断标准
7.2.2定义尺寸链
7.2.3判断尺寸链中尺寸的正负
7.2.4将非双向对称公差转换为双向对称公差
7.2.5公差分析的计算
7.2.6判断和优化
7.3公差分析的计算模型
7.3.1极值法
7.3.2均方根法
7.3.3极值法和均方根法的区别
7.4装配偏移
7.5公差分析指南
7.5.1明确目标尺寸及其判断标准
7.5.2公差与成本的关系
7.5.3公差一致性
7.5.4公差分析结果不满足判断标准时的解决方法
7.6产品开发中的公差分析
7.6.1定义关键尺寸及公差
7.6.2优化的产品设计
7.6.3公差分析的计算
7.6.4二维图样尺寸公差标注
7.6.5制程能力测量
7.6.6真实产品公差分析
7.7利用Excel进行公差分析
第8章面向制造和装配的设计检查表
8.1和谐的设计
8.2设计检查表
8.2.1概述
8.2.2使用方法
参考文献

前言/序言

　　第2版前言
　　本书第1版自2011年出版以来深受广大读者的好评，前后印刷6次，累计销售15000余册。为答谢广大读者的厚爱，同时使本书更符合大家的需求、更实用，我们根据近几年的技术发展和许多读者的反馈进行了修订再版。很多读者对本书的评价是非常实用，不少企业把本书当作工程师必备的培训教材。承蒙广大读者和企业的厚爱，在过去的5年中，我有机会从事有关面向制造和装配的产品设计（DFMA）的培训、咨询、应用和推广工作，服务对象包括ABB、艾默生、欧普照明、北京阿奇夏米尔、旭东（中国）、康佳电子和特灵空调等各行业知名企业。这不但让我获得了许多宝贵的实战经验，加深了我对DFMA的认识和理解，同时也让我更进一步意识到DFMA确实能给企业带来实实在在的价值，包括降低产品成本和提高产品质量等。
　　借此再版之际，我结合对DFMA更深层次的理解，对本书做了以下主要修改：1.增加了Design For X（面向各种设计要求的设计，简称DFX）的内容。从产品设计全局的角度介绍DFX，指出DFMA在DFX中的地位及其重要性，但同时不能忽略产品设计时需要考虑的其他要求，例如来自客户或消费者对产品的功能、外观、易使用性等方面的要求，产品可靠性的要求，以及产品低成本的要求等。2.在塑胶件设计指南一章中增加了常用塑胶材料性能的解读，这有助于工程师在选择材料时做出正确的选择，同时对塑胶件进行有针对性的零件设计。另外，更加详细地介绍了塑胶件的超声波焊接，包括工艺介绍、焊接结构设计及指南等。3.增加了新的一章：机械加工件设计指南。通过面向机械加工的设计，实现零件机械加工时的高效率、低成本和高质量等。4.重新调整了公差分析一章的结构。以常见错误公差分析方法为入口，系统化地介绍了在产品开发过程中进行公差分析的具体步骤和具体指南。
　　本书第1版出版后，我收到了不少读者的邮件和电话，经常共同探讨书中的技术问题，以及读者在应用DFMA过程中出现的问题，与读者的交流使我深受启发。非常欢迎广大读者一如既往地对本书第2版提出建议和指正错误，共同推进DFMA在中国的发展，为中国制造业的腾飞贡献我们的智慧。
　　钟元
　　2016年5月于上海
　　第1版前言
　　产品开发如同奥林匹克竞技。更低的产品开发成本、更短的产品开发周期、更高的产品质量，永远是企业追求的最高境界。在全球化的背景下，企业之间的竞争日益加剧，在产品开发中任何一个环节稍有落后，就可能被竞争者超越，甚至被淘汰出局。企业如何才能以“更低的成本、更短的时间、更高的质量”进行产品开发呢？面向制造和装配的产品设计正是这样的一个有效手段。它从提高产品的可制造性和可装配性入手，在产品开发阶段就全面考虑产品制造和装配的需求，同时与制造和装配团队密切合作，通过减少产品设计修改、减少产品制造和装配错误、提高产品制造和装配效率，从而达到降低产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品质量的目的。
　　本书首先介绍了面向制造和装配的产品开发；然后重点介绍了面向制造和装配的设计指南，其中包括面向装配的设计指南、塑胶件设计指南、钣金件设计指南、压铸件设计指南和公差分析等；最后提供了面向制造和装配的产品设计检查表，用于系统化地检查产品设计是否满足产品制造和装配的需求。本书根据作者多年产品开发实际经验编写，并结合了国内外先进的产品开发理念和产品设计思想，具有以下特色：1.详细介绍面向装配的设计指南与产品的制造一样，产品的装配处于同等重要甚至更为重要的地位，但长期被忽视。本书详细介绍了面向装配的设计指南，以确保产品设计符合产品装配的要求，减少装配错误，降低装配成本，提高装配效率和装配质量。2.实用性强本书没有复杂的理论，而是从产品开发的实际应用着手，介绍了面向制造和装配的设计指南。每一条设计指南都来源于真实的产品开发经验和教训总结，违反其中任何一条设计指南都可能会造成产品开发成本的增加、产品开发周期的延长和产品质量的降低。另外，本书提供的产品设计检查表能够帮助产品设计工程师系统化地检查产品设计，确保产品设计符合制造和装配的要求，具有非常高的实用性。3.实例丰富、强调实践本书的设计指南辅以图形和真实案例，简单易懂。作者从一个产品设计工程师的角度来分析和讲述每一条设计指南对产品开发的影响，指导产品设计工程师利用每一条设计指南来提高产品开发的质量。
　　我要感谢妻子曾颖和女儿钟曾，她们是我写这本书的动力。鉴于作者水平有限，书中错误在所难免，欢迎广大读者批评指正。
　　钟元
　　2011年5月于上海

精密工程与先进材料应用手册 一本面向现代制造业、聚焦于跨学科集成与技术前沿的权威指南 本书旨在为工程师、设计师、技术管理者以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且高度实用的知识体系，涵盖当前精密制造领域的前沿技术、新兴材料的应用策略以及复杂系统集成的关键挑战与解决方案。不同于侧重于具体产品生命周期管理或基础设计原则的传统手册，本指南着眼于驱动未来工业创新的核心技术栈。 第一部分：增材制造与复杂几何体的实现 本部分深入探讨了先进增材制造（AM）技术，特别是金属激光粉末床熔融（LPBF）、电子束熔化（EBM）以及高能定向能沉积（DED）技术的最新进展。重点剖析了如何将这些技术应用于实现传统减材工艺难以企及的复杂内部结构、拓扑优化结构以及功能集成部件的设计与制造。 微观结构控制与性能预测： 详细阐述了打印路径、扫描策略对最终部件微观组织、残余应力分布及机械性能（疲劳强度、蠕变性能）的影响模型。引入了基于机器学习的快速参数优化方法，以实现对特定性能目标的精确调控。 多材料与异质结构制造： 探讨了如何通过先进的AM技术，实现同一部件内不同材料的梯度过渡或功能分区。内容包括不同金属合金、陶瓷与聚合物的界面兼容性研究、热膨胀失配的缓解策略，以及功能性电子元件嵌入制造的技术路径。 后处理优化与表面完整性： 聚焦于增材制造特有的孔隙率、表面粗糙度和尺寸精度挑战。系统介绍了热等静压（HIP）、热处理优化曲线设计、以及激光冲击强化等后处理技术对提升部件寿命和可靠性的决定性作用。 第二部分：智能传感、执行与系统集成 现代工程系统要求部件不仅具备结构强度，还需具备环境感知、自适应响应的能力。本部分聚焦于如何将先进的传感与执行技术无缝集成到物理结构中。 嵌入式健康监测（SHM）系统设计： 探讨了压电陶瓷、光纤布拉格光栅（FBG）和基于导电墨水的柔性传感器在结构内部署的技术细节。重点分析了传感器信号采集、数据噪声抑制，以及嵌入式处理单元的低功耗设计。 磁流变与电活性聚合物（EAP）应用： 深入研究了智能流体和智能材料在主动减振、自适应阻尼和形状记忆技术中的最新应用案例。内容包括材料选择标准、驱动器集成电路设计，以及在航空航天和精密仪器中的实际部署挑战。 微机电系统（MEMS）与宏观结构连接： 针对高精度设备，本章提供了将纳米级或微米级的MEMS器件与大型机械结构进行可靠、低热膨胀匹配连接的工程方案，包括超声波键合、微焊锡技术及非接触式安装策略。 第三部分：先进材料科学在极端环境下的应用 本篇着眼于在高负荷、高温、强辐射或腐蚀性介质等极端工作环境下，对材料选择和结构设计的极限要求。 高温合金与陶瓷基复合材料（CMC）： 详细分析了下一代镍基单晶合金的微观结构演变规律及其在燃气轮机叶片中的寿命预测模型。针对CMC材料，重点讨论了纤维/基体界面控制、抗氧化涂层设计（TBCs）以及复杂几何部件的无损评估方法。 超材料与结构功能一体化设计： 探讨了如何利用人工设计的周期性结构（超材料）来操控电磁波、声波或力学波的传播路径。内容包括负泊松比材料（拉胀材料）在冲击吸收中的应用，以及用于电磁屏蔽的负介电常数结构设计。 极端环境下的腐蚀与疲劳协同作用： 结合电化学腐蚀机理与裂纹萌生扩展动力学，提供了应对应力腐蚀开裂（SCC）和氢脆问题的材料表面改性技术，如高能离子注入和等离子体浸渗。 第四部分：数字化孪生与实时反馈控制 本部分构筑了从物理实体到数字模型的闭环控制框架，是实现工业4.0和高可靠性制造的关键。 高保真度物理模型构建： 介绍了如何利用扫描数据（激光雷达、结构光）结合有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）工具，创建与物理实体实时同步的数字孪生模型。重点讨论了模型降阶（MOR）技术，以实现实时仿真计算。 边缘计算与闭环优化： 阐述了数据驱动的控制策略，即传感器数据在本地进行预处理、特征提取，并利用预训练的AI模型对制造或运行参数进行实时微调。案例分析涵盖了对复杂装配公差的在线补偿和对动态载荷的即时响应。 面向可追溯性的数据架构： 探讨了基于区块链或分布式账本技术，构建不可篡改的材料历史、加工参数和测试报告的架构，以满足航空、医疗等高监管行业对产品全生命周期数据透明度的要求。 本书以严谨的工程方法论为基础，辅以最新的跨学科研究成果，旨在帮助专业人士跨越传统学科壁垒，掌握设计、制造和运行下一代高性能、高集成度工程系统的核心能力。它不是一份简单的操作指南，而是对未来精密工程范式的深度探索与系统性总结。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常广阔，它似乎涵盖了从原材料采购到最终产品出厂的整个价值链。我印象最深的是关于“装配公差链”的章节。以往我看过的书籍大多只处理单一部分的公差要求，但这本书系统地讲解了如何将一个复杂系统的所有关键尺寸误差累加起来，并预测最终的装配间隙或过盈量。它提供了许多实用的公式和表格，可以直接用于计算和规范公差分配，这对于需要保证零件间精确配合的机械设计领域是无价之宝。然而，这种全景式的覆盖也带来了一个小小的副作用：对于特定领域，比如电子产品PCB的机械结构设计，书中的指导略显通用化，缺乏针对SMT贴片或特定连接器焊接工艺的深入细节。它更偏向于结构件的力学和几何设计，而非微电子系统的集成。总体来说，它建立了一个坚实的基础框架，但如果你是某个高度专业化细分领域的专家，你可能还需要补充更专业的参考资料来填补知识的空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常简洁明了，黑白相间的配色给人一种严谨、专业的印象。我一直对手工艺和原型制作很感兴趣，所以被这个标题吸引了。然而，当我翻开第一页，我发现这本书更多地聚焦于大型工业生产和复杂的装配流程，而不是我所期待的那些更侧重于小规模、个性化定制的“制造”实践。书中深入探讨了公差分析、材料的批次一致性管理，以及如何在设计阶段就预判到装配线上的潜在瓶颈。对于那些希望将自己的设计从概念阶段迅速推向大规模量产的工程师或产品经理来说，这无疑是一本宝典。它详细阐述了如何通过结构优化来降低单位制造成本，同时保证最终产品的可靠性。我特别欣赏其中关于“DFM”（面向制造的设计）的章节，它用大量的图例展示了如何避免在冲压、注塑等常见工艺中产生的缺陷。遗憾的是，对于那些使用3D打印、激光切割这类新兴快速成型技术的爱好者或初创团队来说，这本书提供的指导略显宏大，缺乏针对性。它更像是为已经有成熟供应链的大公司量身定做的工具书，而不是给独立设计师的快速入门手册。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是进行了一次深入的工厂流程“朝圣之旅”。作者的叙述风格非常务实，几乎没有多余的修辞，每一个句子都承载着技术信息和经验的重量。我特别注意到书中对“可靠性工程”的强调，这部分内容非常扎实。它不仅仅告诉你“应该这样做”，而是深入解释了“为什么这样做是必要的”，背后的物理原理和统计学基础都被剖析得清晰透彻。例如，在讨论连接件选择时，作者用了好几页篇幅来对比不同紧固件在长期振动环境下的失效模式概率，这远超了我对一本设计指南的预期。这本书的深度在于它强迫读者从“使用者”的角度，退回到“制造者”的角度重新审视设计决策。它挑战了许多初级设计师认为“只要CAD画出来就能造”的幻想，用冷峻的现实数据告诉你，一个微小的倒角或一个不恰当的壁厚差异，在成千上万的重复操作中，可能导致灾难性的质量波动。我感觉自己像是上了一门高强度的“工业设计伦理课”，学会了对生产过程保持敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表设计，说实话，不是最吸引眼球的，但绝对是最高效的。它没有采用大量鲜艳的色彩或花哨的现代UI元素，而是坚持了传统的工程图纸风格——线条清晰、标注精确。这让我更容易专注于内容本身，而不是被视觉干扰分心。我尤其喜欢它在关键概念后附带的“案例对比”部分。比如，一个章节对比了两种不同的零件定位方式，一个用了复杂的机械止挡，另一个则巧妙地利用了材料本身的形变特性来保证定位精度。作者通过这两个案例，清晰地揭示了“设计复杂度”与“制造成本”之间的非线性关系。对于那些习惯于在屏幕上用鼠标拖拽就能完成所有工作的年轻设计师来说，这本书提供了一种必要的“反思工具”。它提醒我们，最优的设计往往是那些最能顺应物理规律和现有生产能力的方案，而非那些纯粹基于几何美感的抽象构想。它更像是一本需要搭配计算尺和卡尺才能完全消化的教科书。

评分☆☆☆☆☆

我原本以为这会是一本关于“如何让设计更美观”的书，结果它彻底颠覆了我的认知，让我明白了“美观”必须服从于“可制造性”和“可持续性”。这本书的哲学核心似乎在于“零浪费设计”。它倡导在每一个设计决策点上，都要问自己：“这个选择会增加多少不必要的材料消耗、工序复杂度或潜在的返工风险？”。这种前置的质量控制思维贯穿始终。书中对可回收性与可拆卸性（Design for Disassembly）的探讨尤其具有前瞻性，这一点在当前的环保趋势下显得尤为重要。它不仅展示了如何设计出易于拆卸的连接结构，还对比了不同材料组合在生命周期结束时的回收经济效益。这种将经济学、工程学与环境科学融为一体的叙事方式，让整本书的格局瞬间提升，不再仅仅是一本操作手册，而更像是一份指导未来工业可持续发展的战略蓝图。对于关注ESG（环境、社会和治理）的公司来说，这本书提供了非常实际的、可落地的设计指导方针。

评分☆☆☆☆☆

这本书挺好，强烈推荐搞研发的人员学习

评分☆☆☆☆☆

京东包装太简陋了，书都被折角了。

评分☆☆☆☆☆

看看新版的更新内容，适合结构设计工程师。

评分☆☆☆☆☆

非常实用的书，作者也超级赞。

评分☆☆☆☆☆

包装完整，外观不错

评分☆☆☆☆☆

很好，便宜实惠～～～～～～～～～

评分☆☆☆☆☆

很实用

评分☆☆☆☆☆

理论不像理论，实用不像实用，手残买了这本书。

评分☆☆☆☆☆

好，内容丰富。。。。。